DE2143317A1

DE2143317A1 - Luftfilter für Vergaser von Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE2143317A1
Application number: DE19712143317
Authority: DE
Inventors: William K. Dearborn Heights Mich. Ojala (V.StA.)
Original assignee: Ford-Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1970-09-02
Filing date: 1971-08-30
Publication date: 1972-03-09
Also published as: CA930267A; US3672342A; GB1297229A

Description

Patentanmeldung Luftfilter für Vergaser von Verbrennungskraftmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Luftfilter für Vergaser von Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, enthaltend eine Frischluftzufuhr zum Luftfilter sowie eine Zufuhr von Luft über einen vom Auspuff der Verbrennungskraftmaschine betriebenen Wärmetauscher, wobei diese beiden Luftströme über eine thermostatisch gesteuerte Ventilklappe zwecks Erzeugung einer möglichst temperaturkonstanten Frischluftzufuhr steuerbar sind.

In der letzten Zeit sind die Anteile an schädlichen Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen unter anderem dadurch wesentlich reduziert worden, dass die Verbrennungsluft, die über den Vergaser in die Verbrennungskraftmaschine gelangt, innerhalb relativ enger Temperaturgrenzen gehalten werden konnte. Eine solche Temperaturkontrolle der einströmenden Luft ist beispielsweise in der US Patentschrift 3 450 119 gezeigt.

US-158 / 17. August 1971 - 2 -

209811/1211 ..........

2U3317

Hier wird durch eine thermostatische Steuerung und die Anrodnung einer Luftklappe eine Mischung von Frischluft mit anderer Luft, die über einen Wärmetauscher geleitet wurde, vorgenommen. Dabei wird das Verhältnis der Luftmenge an erwärmter Luft zu der Luftmenge nicht erwärmter Luft entsprechend verändert und somit die Temperatur der Mischungsluft innerhalb gewisser Temperatur grenzen gehalten.

Ziel der Erfindung ist es nun, diese Anordnung insoweit zu verbessern, als nicht nur die dem Vergaser zugeführte Luft innerhalb gewisser Temperaturgrenzen gehalten werden sollte, sondern auch der demVergaser zugeführte Kraftstoff sich innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches bewegen sollte.

Es ist selbstverständlich und braucht hier nicht näher erläutert zu werden, dass bei Zufuhr von Luft mit relativ konstanter Temperatur sowie Zufuhr von Kraftstoffm.it relativ konstanter Temperatur die Möglichkeiten für den Vergaser , die Verbrennungskraftmaschine so zu versorgen, dass die Abgase möglichst wenig schädliche Bestandteile enthalten, verbessert werden.

Muss man damit rechnen, dass Lufttemperaturen und Kraftstofftemperaturen innnerhalb weiter Bereiche schwanken, so muss bei der Konstruktion der K raft stoff zume s Seinrichtungen darauf Rücksicht genommen werden mit der Folge, dass die Auslegung der Einrichtung diese Daten einbeziehen muss. Gelingt es jedoch, die Temperatur Schwankungsbereiche einzuengen, so ist die Konstruktion optimaler auslegbar.

Entsprechend ist es das Ziel der Erfindung, eine Verbesserung bestehender Einrichtungen zu schaffen mit dem Ziel, einen geringeren Anteil an schädlichen Abgasen zu erreichen.

US-158 / 17. August 1971 - 3 -

209811/1211

2U3317

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass in dem thermostatisch geregelten, dem Vergaser zufliessenden Luftstrom innerhalb des Luftfilter gehäuses eine Kraftstoffleitung angeordnet ist, über die die Zufuhr von Kraftstoff zum Vergaser erfolgt.

Dabei kann die Kraftstoffleitung innerhalb des Gehäuses des Luftfilters einen U-förmigen Abschnitt bilden oder aber ringförmig innerhalb des Vergasergehäuses angeordnet sein.

Zur Erhöhung des Wärmeüberganges kann an dem im Filtergehäuse befindlichen Teil der Kraftstoffleitung ein oder mehrere Wärmeleitbleche angeordnet sein.

Erfindungsgemäss kann der Thermostat zur Regelung der Temperatur der in den Vergaser einströmenden Luft in Strömungsrichtung gesehen hinter dem U-förmigen Abschnitt bzw im ringförmigen Abschnitt der Kraftstoffleitung angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass der Thermostat in Strömungsrichtung gesehen erst hinter dem Filterelement angeordnet ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand von avei in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Einrichtung, eine Ausführungsform der Erfindung beinhaltend;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäs se Einrichtung, eine andere Ausfüh rungs form der Erfindung beinhaltend.

öS-158 / 17. August 1971 - 4 -

20981 1/1211

2H3317

Wie insbesondere aus der Fig. 1 hervorgeht, ist ein Vergaser 10 auf einem Ansaugkrümmer 12 einer Verbrennungskraftmaschine 14 angeordnet. Die Verbrennungskraftmaschine 14 enthält in üblicher Weise eine Auspuffleitung 16, durch die die heissen Auspuffgase von den Brennkammern abge-· leitet werden.

Das Gehäuse 18 eines Luftfilters 20 ist auf einem Vergaser 10 befestigt. Das Gehäuse 18 hat im wesentlichen eine kreisförmige Struktur mit einem P Luft ans au grus sei 22 am äusseren Umfang angebracht. Der Luftansaugrüssel 22 kann einstückig mit dem Gehäuse 18 ausgeführt sein. Ein Gehäusedeckel 24 schliesst das Gehäuse 18 ab und ist auf diesem sowie auf dem Vergaser mit Hilfe einer Flügelmutter 26 auf einem Gewindebolzen befestigt. Im Gehäuse 18 liegt ein übliches Filterelement 28.

Der Luftansaugrüssel 22 besitzt eine Einlassöffnung 30, durch die Frischluft der Umgebung in den Luftfilter strömen kann. Diese Ansaugöffnung kann entweder unter der Motorhaube befestigt sein oder vom Motorraum aus bis zu einer Öffnung der Karosserie geführt sein. Ein Warmlufteinlass 32 ist mit dem Luftansaugrüssel 22, kurz unterhalb-in Strömungs-P lichtung gesehen-der Einlassöffnung 30 vorgesehen. Das andere Ende

des Warmlufteinlasses 32 ist mit einer Vorwärmeinrichtung 34 verbunden, die die Auspuffleitung 16 umschliesst.

Im Schnittpunkt des Luftansaugrüssels 22 und des Rohres vom Warmlufteinlass»« 32 ist eine Ventilklappe 36 angeordnet. Die Ventilklappe 36 ist durch ein Gestänge 38 mit einem Thermostat 40 verbunden, der innerhalb des Luftansaugrüssels 22 in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Schnittpunkt der Teile 22 und 32 liegt.

US-158 / 17. August 1971 - 5 -

20981 1/1211

2H3317

Eine Kraftstoffleitung 42, die Kraftstoff dem Vergaser 10 zuführt, besitzt einen Urförmigen Abschnitt 4, der innerhalb des Gehäuses 18 an einem Punkt angeordnet ist, der in Strömungsrichtung gesehen nach der Stelle liegt, an der der Luftansaugrüssel 22 in das Gehäuse einmündet. Der U-förmige Abschnitt 44 besitzt eine Vielzahl von Wärmeleitfläclien 46, die mit dem Rohr verbunden sind. So wirkt diese Anordnung als ein kleiner Wärmetauscher. Ein üblicher Kraftstoffilter 48 ist an den U-förmigen Abschnitt 44 angeschlossen.

Während des Betriebes des Motors wird Luft durch den Luftansaugrüssel 22 über den U-förmigen Abschnitt 44 und Wärmeleitbleche 46 angesaugt, und zwar durch das Filterelement 28. Die Luft strömt in den Vergaser 10, wo die Anreicherung mit Kraftstoff erfolgt, der der Einrichtung durch die Kraftstoffleitung 42 zugeführt wird. Der Thermostat 40 misst die Lufttemperatur am Schnittpunkt der Teile 22 und 32 und verstellt entsprechend die Ventilklappe 36 in der Weise, dass innerhalb gewisser Grenzen eine gleichbleibende Temperatur der einströmenden Luft gewährleistet ist.

Der Thermostat ist üblicherweise so ausgelegt, dass die einströmende Luft innerhalb eines engen Temperaturintervalles gehalten wird. Sinkt die Temperatur unter diesen Wert ab , so wird die Ventilklappe entsprechend bewegt, so dass hier eine Änderung der Temperaüir erfolgt.

Die auf diese Weise thermostatisch geregelte Luft überstreicht auch den U-förmigen Abschnitt 44 und die angeschlossene Wärmeleitbleche 46. Dadurch wird Wärme auf den Kraftstoff innerhalb der Leitung übertragen bzw Wärme an die strömende Luft abgeführt, fall3 die Temperatur des Kraftstoffes höher ist als die Temperatur der vorbeistreichenden Luft. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass der Schwankungsbereich für die Temperatur der Luft enger gehalten werden kann al3 der Schwankungsbereich der Temperatur des Kraftstoffes«
US-158 / 17. August 1971 - 6 -

203311/1211

2H3317

Die Luft strömt dann durch das Filterelement 28 und tritt in den Vergaser ein. In den Vergaser gelangt auch über den Kraftstoffilter 48 der Kraftstoff.

Eine andere Au sfüh rungs form der Erfindung ist in der Fig. 2 dargestellt. Hier tritt die Kraftstoffleitung in Form eines ringförmigen Abschnittes 44' in das Gehäuse 18 des Luftfilters 20 ein. Dabei erstreckt sich der ringförmige Abschnitt 44' fast vollständig um. das Filterelement 28 herum und durchstösst mit seinem Ausgang den Boden des Gehäuses im Bereich 50, W wo ein Kraftstoffilter 48 angeordnet ist. Der ringförmige Abschnitt 44'

enthält eine Vielzahl von Wärmeleitblechen 46' . Der thermostatisch geregelte Luftstrom, der in den Vergaser durch den Luft an sau grus sei 22 eintritt, schliesst zumindest z.T. durch den ringförmigen Raum, der das Filterelement 28 umschliesst. Durch den ringförmigen Abschnitt 44' fliesst Kraftstoff in Richtung des Pfeiles 42, mit der Folge, dass Wärme vom ringförmigen Abschnitt 44' auf die vorbeiströmende Luft oder umgekehrt übertragen werdenkann.

Der Betrag der vom. Kraftstoff an die Luft abgegebenen Wärme bzw der Betrag der von der Luft an den Kraftstoff abgegebenen Wärme hat üblicher- * weise nur einen geringen Einfluss auf die Temperatur der in denVergaser

gelangenden Luft. Wenn es gewünscht wird, kann jedoch der Thermostat, der die Ventilklappe 36 steuert, auch so angeordnet werden, wie es der Thermostat 40' in der Fig. 2 ist. Hier ist der Thermostat 40' in Strömungsrichtung gesehen hinter dem ringförmigen Abschnitt 44' und auch hinter dem Filterelement 28 angeordnet. Durch diese Anordnung wird der Einfluss der Wärmeabgabe von Luft und Kraftstoff ebenfalls berücksichtigt.

Bei kaltem Wetter wird durch das erfindungsgemässe System eine rasche Aufwärmung des Kraftstoffes auf die vorbestimmte Temperatur erreicht.

US-158 / 17. August 1971 - 7 -

209811/1211

r 7 -

Dadurch wird der Betrieb des Motors erleichtert, die Kaltstarteigenschaften werden verbessert, die Wirkung des Choke wird verbessert und andere günstige Wirkungen ergeben sich, die hier nicht näher erläutert zu werden brauchen. Bei warmen Wetter kann durch die Erwärmung des
Motors eine unerwünschte Temperaturerhöhung des Kraftstoffes stattfinden.. In diesem Fall wird durch die einströmende Luft die Temperatur
des an den Vergaser gelangenden Kraftstoffes herabgesetzt, wodurch eine unerwünschte Anreicherung mit Kraftstoff innerhalb des Vergasers verhindert wird und eine Stabilisierung des Betriebszustandes , insbesondere bei Leerlauf unter heissen Betriebsbedingungen erreicht wird. Ein günstiges Verhalten der Anlage ergibt sich auch bei längerem Betrieb im Grossstadtverkehr. Es wird dadurch der Kraftstoffverbrauch günstig beeinflusst und das Beschleunigungsvermögen verbessert.

Um die Kraftstoffleitung herum kann eine Isolation 54 angebracht sein, wenn es gewünscht wird. Auch kann ein kurzer Gummischlauch den Wärmetauscher für die Aufwärmung des Kraftstoffes mit der Kraftstoffleitung selbst ver binden, so dass hier· eine unerwünschte Wärmeleitung durch die Kraftstoffleitung selbst unterbunden wird. Wird der Filter 48 in Strömungsrichtung gesehen hinter der Aufwärm vor richtung angeordnet, so wird der Filtereffekt zusätzlich verbessert.

Durch die Erfindung wird somit eine Vorrichtung vorgeschlagen, die bei den geschilderten Betriebszuständen dadurch eine Vergrösserung der Emission an unerwünschten Bestandteilen in den Auspuffgasen verhindert, dass die Zufuhr von Luft und Kraftstoff unter vorbestimmten, eng umgrenzten Bedingungen erfolgt.

U S-158 / 17. August 1971

20981 1/1211

Claims

* 2U3317

Patentansprüche

O Luftfilter für Vergaser von Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, enthaltend eine Frischluftzufuhr zum Luftfilter sowie eine Zufuhr von Luft über einen vom Auspuff der Verbrennungskraftmaschine betriebenen Wärmetauscher, wobei diese beiden Luftströme über eine thermostatisch gesteuert Ventilldaptpe zwecks Erzeugung einer möglichst temperaturkonstanten Frischluftzufuhr steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem thermostatisch gesteuerten4em Vergaser zuflies senden Luftstrom innerhalb des Luft- h filter gehäuse s eine Kraftstoffleitung (42) angeordnet ist, über die die

Zufuhr von Kraftstoff zum Vergaser (10) erfolgt.
2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitung innerhalb des Gehäuses (18) des Luftfilters (20) einen U-förmigen Abschnitt (44) besitzt.
3. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die " Kraftstoffleitung innerhalb des Gehäuses (18) des Luftfilters (20) einen ringförmigen Abschnitt (44') besitzt.

L·
4. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

dass am im Gehäuse (18) des Liiftfilters (20) befindlichen Abschnitt der Kraftstoffleitung (42) Wärmeleitbleche (46, 46' ) befestigt sind.
5. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermostat (40) zur Regelung der Temperatur der in den Vergaser einströmenden Luft in Strömungsrichtung gesehen hinter dem U-förmigen Abschnitt (44) bzw dem ringförmigen Abschnitt (44' ) der Kraftstoffleitung (42) angeordnet ist.

US-158 / 17. August 1971

2 0 9 d i 1 / 1 2 1 1