DE2053991C3

DE2053991C3 - Vergaser fur Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2053991C3
Application number: DE19702053991
Authority: DE
Inventors: Joseph 8000 Muenchen Plannerer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-11-03
Filing date: 1970-11-03
Publication date: 1975-11-27
Also published as: DE2053991B2; DE2053991A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Vergaser für Brennkraftmaschinen mit einer im Ausg&ngskanal den Luftquerschnitt bemessenden, stromauf und stromab von einem Engquerschnitt ausgehend divergierenden Außendüse mit einem der Lastanoassung dienenden einsipllharpn Kegelquerschni't, der als äußere Ringdüse innen von einem Außenwandabschnitt eines konzentrisch zur Außendüse angeordneten Drosselorgans und außen von einem Düseninnenwandabschnitt begrenzt ist, wobei das Drosselorgan von einem rotationssymmetrischen Strömungskörper gebildet ist, der zentrisch in Längsrichtung von einem Kanal mit einem den Brennstofifluß bestimmenden Meßquerschnitt durchsetzt ist

Ein Vergaser der vorstehenden Art ist durch die DT-PS 4 30 751 und die FR-PS 5 68 252 bekanntgeworden. Die Außendüse bildet hierbei das Ausirittsende eines Mantelrohres, das seitliche Luftzutrittsöffnungen besitzt und konzentrisch im Ansaugkanal fest angeordnet ist In dem Mantelrohr ist ein das Drosselorgan bildendes Brennstoffrohr festgehalten, dessen düsenförmige Mündung im Bereich des engsten Querschnittes der Außendüse liegt In das aufstromseitige Ende des Brennstoffrohres taucht eine den Brennstoffzutritt bemessende Düsennadel koasial verschieblich ein. Ein von Außenwandungen des Luftansaugrohres und von Innen wandungen des Ansaugkanals gebildeter Ringquerschnitt ist durch gegeneinander verschiebliche Drosselplaiten zur Regelung der Luftzufuhr mehr oder weniger verschließbar, so daß in Abhängigkeit von der Einstellung der Drosse'platten mehr oder weniger Luft durch das Mantelrohr strömt Hierdurch soll erreicht werden, daß sich die Brennstoffzufuhr im richtigen Maße mit der Luftzufuhr ändert.

Durch die GB-PS 1 20 968 ist auch schon ein Vergaser liiit einem Luftdrosselorgan in einem Ansaugkanal bekanntgeworden. In dem Luftdrosselorgan ist konzentrisch eine Brennstoffdüsennadel im Bereich einer Wirbelsiroinkammer angeordnet

Diece bekannten Vergaser waren hinsichtlich der Zerstäubungsfeinheit und der homogenen Gemischaufbereitung bei Vermeidung von Kondensat- und Tropfenbildungen auch bei wechselnden Betriebsbedingungen nicht befriedigend, weswegen sie keine praktische Bedeutung erlangten.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß nicht nur eine Feinst-Zerstäubung sowie kondensat- und tropfenfreie Ausbildung des Mediumgemischs gewährleistet ist, sondern darüber hinaus auch eine homogene Gemischaufbereiiung in einer mehr oder weniger stark pulsierenden Strömung und unter jeweils wechselnden Bedingungen sichergestellt ist, so daß sich vor allem auch während der Warmlaufphase einer Verbrennungskraftmaschine die Schadstoffantei'e im Abgas gegenüber den bekannten Vergasern wesentlich verringern lassen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Meßquersch·- 't als innere Ringdüse inner von dem konischen Ende einer Dösennadel und außen von einem SCanalinnenwandabschnitt begrenzt ist und unm;üelbar im Bereich der Mündungsöffnung der inneren R agdüse stromab divergierend im Bereich des stromab divergierenden Regeiquerschnittes liegt und daß die Divergenz des Regelquerschnittes derart gewählt ist, daß in Lastbereichen, die am Regelquerschnitt das kritische Druckverhältnis einjreien lassen, ein Übergang der Strömungsgeschwindigkeit vom Unierschall in den Überschau eintritt

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Vergaser ermöglicht eine »berriisehend ^f.eir. und hoinegsn vsrieüic Gcmiscfcäuibereitung und dadurch unter anderem auch besonders günstige Voraussetzungen ir Senkung der schädlichen Abgasanteile von Verbrennungskraftmaschinen. Dabei ist eine voll symmetrische Ausbildung des Vergasers bei Wegfall der Drosselklappe und der Starterklappe sowie sonstiger, die symmetrische Strömung störender Ausgestaltungen einschließlich der Bypaßbohrungen für Leerlaufgemisch und Zusatzluft möglich, wodurch günstigere Strömungsbedingungen und insbesondere auch eine gleichmäßigere Gemischvertcilung auf die einzelnen Zylinder sowie eine gleichmäßigere Luftzahl und Füllung in den einzelnen Zylindern gewährleistet sind, als dies mit derzeit üblichen Vergasern möglich ist Mil den Bypaßbohrungen entfallen auch die Ausbildung und die schädlichen Auswirkungen eines Kraftstoffilms an der Wandung des Drosselkanals und die üblicherweise hierfür erforderfiehen und aufwendigen

Gegenmaßnahmen.

Der erfindungsgemäOe Vergaser laßt sich außerdem besonders einfach durch Relativverschiebung der Düsenteile steuern, wodurch die Ansprechzeit bei Laständerungen im Vergleich gegenüber herkömmlichen Ver s gasem wesentlich verkürzt werden kann, insbesondere weil jegliches Nachlaufen von Überlaufbohrungen ent fällt.

Auch zeigte sich, dcß eine gesonderte Aufbereitung einer Kraftstoff-Emulsion durch eine Luftkorrekturdü _Jo se über den ganzen Drehzahlbereich entsprechend H_en motorischen Erfordernissen sowie ein geson* rtes Beschleunigungspumpensystem nicht unbeding; erf" >lieh sind, da sich sowohl die Düsennade! und das C,Z selorgan feinfühlig steuern lassen. Hierdurch VMit -,ch erreichen, daß auch Änderungen der u:⁴-.«sr jurch wechselnde Abgaszuführungen in da5 A, ^rohr'ohne jusätzlichen Aufwand kompensierst sind. Andererseits gestatset der erfindungsgemaUv, ν vgaser in einem weiten Bereich ohne Änderung der grundsätzlichen _w Feinstzerstäubung eine Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse, so da8 auch die Anpassung os Vergaserkennfeldes an das jeweilige Ke-nfeld des Motors wesentlich einfacher und ^;n einem größeren Bereich möglich ist als bei herkömmlichen Vergasern Die bisherige Anpassung der Leerlaufdüse, Leerlaufluftdü- se, Leerlaufgemischeinstellung sowie des Bypaß- und Anreicherup.gssystems kann entfallen, «voraus erhebliche Vereinfachungen für die Abstimmung von Mehr vergaseranlagen resultieren.

Herstellungstechnisch schwierige und teure Umlufi- und Zusatzgemischkanäle, wie sie bei herkömmlichen Vergasern üblich sind, erübrigen sich. Das Vergasergehäuse läßt sich bedeutend einfacher und billiger herstellen ais bisher. Vor ailem lassen sich Montage. Fließbandprüfung, insbesondere die für die Nach Justierung erforderlichen Eins'ell- und Prüfarbeiten s'owie die Wartung und laufenden Oberprüfungen wesentlich vereinfacht und in kürzeren Zeiträumen durchfüh en. Für die Abnahmekontrolle genügen wenige, über den Lastbereich verteilte Meßpunkte.

Schließlich weist der neue Vergaser auch bedeutend weniger Störquellen als herkömmliche Vergaser auf und zeichnet sich dementsprechend insbesondere durch eine erhöhte Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit zur Pivielung beso «ders geringer Aogasgrenzwerte auf der Grundlage sehr hoher Anforderungen an die Güte der Gsmischdosierung und der Gemischverieilung aus.

Sofern motorseitig die entsprechenden Voraussetzungen gegeben iind. liegen demnach vergaserseitig besonders günstige Voraussetzungen vor, um auch irn Luftmangel-Gebiet ohne teuere Nachverbrennung im Auspuffsystem mit senenmaöigen VcmroiHui.gak.afimacchinen verschärfu Abgas-Bestimmungen erfüllen zu können. _5S

In einer Schnittzeichnung ist ein Ausführangsbeispie! nach der Erfindung scbematisch dargestellt.

Sn einem zylindrischen Ansaugrohr i befindet sich ein den Luftquerschnitt bemessender rotationssymmetrisch^ Düsenrhigkörper 2, der eine Lavaische Außendüse 3 mit einem diffusorartigen Erweiterungsteil bildet, die von einem engsi«n Querschnitt »3« ausgehend stromauf und (in Pfeiiririitung) stromab divergiert. Konzentrisch zur AuBendüse 1 ist ein Drosselorgan 4 vorgesehen, das koaxial verstellbar angeordnet ist Die Außendüse 3 bildet mit deu. Drosselorgan 4 eine äußere Ringdüse 5 mit einem einstellbaren Kegelquerschnitt, der zur Lastanpasswig dient und der innen von einem Außenwandabschnitt 6 am stromabseitigen Ende des Drosselorgans 4 und außen von einem gegenüberliegenden Innenwandabschnitt 7 der Außendüse 3 begrenzt ist.

Das Drosselorgan 4 stellt einen rotationssymmetrischen Strömungskörper dar, der zentrisch in Längsrichtung von einem Kanal 8 durchsetzt ist Innerhalb des Kanals 8 ist eine koaxial verstellbare Düsennadel 12 angeordnet, die an ihrem stromabseitigen Ende 11 konisch zugespitzt ist. Die Düsennadel 12 bildet mit dem Kanal 8 im Bereich der Mündungsöffnung 9 des Drosselorgans 4 eine innere Ringdüse 10 mit eine.n einstellbaren Meßquerschnitt, der den Brennstofffluß bestimmt und als stromab divergierender Ringkanal innen von dem konischen Ende 11 der verstellbaren Düsennadel 12 und außen von einem konischen !nnenwandabschnitt 13 des Kanals 8 begrenzt ist.

Dabei ist der das konische Ende 1» der Düsennadel 12 bestimmende öffnungswinkel größer als der den konischen Innenwandabschnitt 13 des Kanals 8 bestimmende öffnungswinkel. Das einen Kegel _:fdende konische Ende U der Düsennadel 12 schließt st.omauf im Anschluß an seine Basis mi: einer Verjüngung W an den Schaft der Düsennadel 12 an.

Die Mündi'igsöffnung 9 liegt innerhalb des Regelquerschnittes im unmittelbaren Bereich der stromab divergierenden äußeren Ringdüse 5. Hierzu ist der Außenwandahschnitt 6 am stromabseiiigen Ende des Drosselorgans konisch ausgebildet. Das konische Ende ■ies Drosselorgans 4 besitzt einen Öffnungswinkel, der großer ist als der des gegenüberliegenden Innenwandabschnittes 7 der Lavaischen Außendüse 3.

Die Mündungsöffnung 9 der den Meßquerschnitt bildenden inneren Ringdüse 10 liegt jeweils im Bereich des engsten Querschnittes »3« der Lavaischen Außendüse 3. Die jeweilige Lage des abstromseitigen Endes des Drosselorgans 4 innerhalb der Außendüse 5 bestimmt einen engsten Ringkanalquerschnitt »Zx<. Der Regel· ,uerschniu der äußeren Ringdüse 5 ist damit im wesentlichen durch die engsten Querschnitte »2« und f>6« begrenzt

Die den Meßquerschnitt bildende innere Rl.igdüse 10 weist am Äustrmsende des Drosseiorguns 4 ?wisehen dem konusförmigen Ende ti der Düsennadel 12 und dem konischen Innenwandabschnitt 13 des Kanals 8 einen engsten Querschnitt »a< auf.

Die Lage der durch die vorbeschriebenen Düsenausbildungen und ihre gegenseitiger. Zuordnungen gegebenen engsten Querschnitte »a«, »Zx< und »c<*. lassen sich durch axiales Verschieben der Düsennadel 12 und bzw. ouer des Dro^elorgans 4 gegenüber der Außendüse 3 den jeweiligen Ausiegungs- und Betriebsbedingungcr. snpsissn.

!m folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen Vergasers näher erläutert:

Beim Anlassen ,iner nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine wird in Abhängigkeit von den Schließ/eiten der Ventile der einzelnen Zylinder im Ansaugrohr t ein mehr oder weniger großer und pul sierender Unterdruck erzeugt. Der Vergaser spricht bereits auf geringe Druckgefälle art. so daß mit zunehmender Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und früher als das mit gewöhnlichen Bohrungen oder Schlitzen uNi h ist, ein entspreche"ν aufbereitetes und feinst verteiltes Gemisch von den Zylindern angesaugt werden kann Beim Auftreten eines Druckgefälles steigt in Abhängigkeit von der Einstellung des Drosselorgans 4 in der äußeren Ringdüse 5 beim Expandieren

des angesaugten Gases die Geschwindigkeit bis auf mehrfache Überschallgeschwindigkeit an, und es bildet sich ein dementsprechend großer Unterdruck aus, der im wesentlichen auf den Bereich zwischen den engsten Düsenquerschiiitten »a« und »6« beschrankt ist.· Beim weiteren Expandieren wird, ebenfalls in'Abhangigkeit von der Einstellung des Drosselorgans 4, die Geschwindigkeit in Druck umgesetzt und damit beim Austritt des Mediums aus der Außendüse 3 das Auftreten von Stoßwellen bewirkt oder aber das Druckgefälle wird zumindest teilweise in Geschv/indigkeit umgesetzt, so daß für die Gemischaufbereitung wahlweise oder gleichzeitig Stoßwellen und bzw. oder Geschwindigkeitsenergie vorhanden sind.

Die gleiche Betrachtungsweise wie für die äußere Ringdüse 5 läßt sich für die Wirkungsweise der inneren Ringdüse 10 anstellen. Der unter der Einwirkung eines in Strömungsrichtung wirkenden Druckgefälles aus der inneren Ringdüse 10 austretende Brennstoff bzw. das Luftbrennstoffgemisch folgt den gleichen Gesetzmäßigkeiten wie das gasförmige Medium in der äußeren Ringdüse 5 und der Außendüse 3. In der inneren Ringdüse 10 kann demnach ebenfalls beim Expandieren Geschwindigkeit in Druck und bzw. oder Druck in Geschwindigkeit umgesetzt werden, wobei für die jeweilige Auslegung maßgebend ist, ob eine magere oder fette Grundeinstellung der mit Gemisch zu versorgenden Verbrennungskraftmaschine vorliegt.

Zur gegenseitigen Abstimmung der inneren und äußeren Ringdüsen 5 und 10 sind die engsten Querschnitte »a«, »b« und »£< < so zu wählen, daß einerseits in einem mogiiehst weiten Belriebsbereich die gewünschte Gemischversorgung ohne Abmagerungserscheinun-

gen oder Überfettungen gewahrleistet ist und anderer- * seits durch die Geschwindigkeit des äußeren Mediums im Bereich zwischen den .engsten Querschnitten,»«« und »}>.<■ ein extrem hoher Unterdruck erzeugt wird.

Das Unterdruckgefälle, das an der inneren Ringdüse 10

ίο wirksam wird, ist dann derart gegenüber einer räumlich getrennt angeordneten Ausbildung im Ansaugrohr verbessert, daß bereits bei relativ geringen Anlaßdrehzahlen eine ausreichende Gemischaufbereitung gesichert ist. gleichzeitig aber nach Anspringen der Verbren nungskraftmaschine und insbesondere bei O-ehzahl- bzw. Lasterhöhungen Schwankungen in der Gemischbildung und Aufbereitung nicht auftreten können. Hierbei müssen gegebenenfalls Besonderheiten der Auslegungen von verschiedenen Verbrennungskraftmaschinen durch die Verstellmöglichkeiten der beiden Ringdüsen 5 und 10 einzeln ausgeglichen werden. Für den Regelfall dürfte es jedoch ausreichen, die Einstellung der beiden Ringdüsen, bezogen auf das Leerlaufsystem, auf Kaltsto-tbedingungen und auf mittlere Lastverhältnisse einzustellen. Weitere Anpassungen, wie sie beispielsweise bei Rennmotoren od. dgl. gefordert werden können, sind im Rahmen der Erfindung ohne weiteres möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vergaser für Brennkraftmaschinen mit einer im Ansaugkanal den Luftquerschnitt bemessenden, stromauf und stromab von einem Engquerschnitt ausgehend divergierenden Außendüse mit einem der Lastanpassung dienenden, einstellbaren Regelquerschnitt, der als äußere Ringdüse innen von einem AuBenwandabschnitt eines konzentrisch zur Außendüse angeordneten Drosselorgans und außen von einem Düseninnenwandabschniit begrenzt ist, wobei das Drosselorgan von einem rotationssymmetrischen Strömungskörper gebildet ist, der zentrisch in Längsrichtung von einem Kanal mit einem den Brennstofffiuß bestimmenden Meßquerschniii durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßquersch~iu als innere Ringdüse (10) innen von dem konischen Ende (11) einer Düsennadel (12) und außen von einem Kanalinnenwandabschnitt (13) begrenzt ist und unmittelbar im Bereich der Mündungsöffnung (9) der inneren Ringdüse (10) stromab divergierend im Gereich des stromab divergierenden Regelquerschnittes (5) Ihgt und daß die Divergenz des Regelquerschnittes derart gewählt ist, daß in Lastbereichen, die Hm Regelquerschnitt das kritische Druckverhältnis eintreten lass n, ein Obergang der Strömungsgeschwindigkeit vom Unterschall in den Überschau eintritt

Z Vergaser nach Anspruch *, dadi ch gekennzeichnet, daß der einstellbare Regelqu rschnitt zwischen den Engquerschnitten {na«, »6«) ücr Außendüse (3) und der äußeren Ringdüse (5) liegt

3. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das konische Ende (ti) der Düsennadel {12) im Anschluß an seine Basis mit einer Verjüngung (14) in den Schaft der Düsennadel übergeht

4. Vergaser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der innersn Ringdüse 10 ein Brennsiöff-Lufigemisch a-istritt