DE2153816A1 - Verfahren zum Vermischen von flussi gern Kraftstoff mit Luft und Einrichtung zum Durchfuhren des Verfahrens - Google Patents

Description

HÖGER - GTELLRECHT-GRIESSBACH-HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

U.S. Ser. No. .151,373

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Dresser Industries, Incorporated Republic National Bank Building Dallas, Texas 75221, V.St.v.A.

Verfahren zum Vermischen von flüssigen Kraftstoff mit Luft und Einrichtung zum Durchführen

des Verfahren.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermischen von flüssigem Kraftstoff mit Luft für die Beschickung eines Verbrennungsmotors und auf eine Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Bei den zur Zeit in Kraftfahrzeugen verwendeten Verbrennungsmotoren werden der Kraftstoff und die Verbrennungsluft im Vergaser miteinander gemischt und dosiert an den Ansaugverteiler des Motors weitergegeben. Diese Vergaser unterscheiden sich in Einzelheiten sehr beträchtlich, doch ist ihre Gesamtwirkungsweise grundsätzlich die gleiche, insofern als der Kraftstoff aus einem schwinnergesteuerten Kraftstoffbehälter über eine oder mehrere kleine Kraftstoffdüsen durch den Druckabfall abgesaugt wird, der

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durch einen durch ein stationäres Venturiglied im Haul des Vergasers fliessenden Luftstrom, erzeugt wird. Während des normalen Arbeitens wird der Luftstrom durch den Vergaser und damit auch die Menge des aas den Dosierdüsen abgesaugten Kraftstoffes durch ein Drosselklappenventil geregelt. Da sich jedoch der Luftstrom durch den Vergaser bei unterschiedlichen Motorlaufbedingungen _r wie Leerlauf, Beschleunigung, Vollgas und Schiebebetrieb, beträchtlich ändert, werden die üblichen Vergaser mit getrennten Leerlaufdüsen, Beschleunigungspumpen und Venturi-Vielfachgliedern ausgestattet. Auch dann ist der Vergaser nicht in derLage, dem Motor bei sämtlichen Laufbedingungen die gewünschte Luft/Brennstoff-Mischung zu liefern und der durch den Vergaser durchgeführte Mischvorgang ist sogar noch schlechter.

Bei einem üblichen Vergaser tritt - ausser bei Leerlauf - im wesentlichen die ganze Mischung dort ein, wo Kraftstoff und Luft gemeinsam durch die Drosselöffnung hindurchströmen. Venn angenommen wird, dass am Vergasereinlass der atmosphärische Druck 760 mm Quecksilbersäule ist, so hat der Luftstrom durch die Drosselöffnung Schallgeschwindigkeit, wenn der Druck an der Drosselöffnung 53 % des atmosphärischen Druckes beträgt. Dieser ist gleich einem Druck von 400 rom Quecksilbersäule und wird hier als kritischer Druck bezeichnet. Da jedoch üblicherweise der Zustand innerhalb des Verteilers als Vakuum und nicht als Druck definiert wird, so ist dieser kritische Druck gleich einem Vakuum von 360 nut» Quecksilbersäule (760 -> 400 = 360) , und diesex* Zustand wird im folgenden als Schvellwertvakuun bezeichnet. Infolge der Formen von Vergasermaul und Drosselklappe -erzeugt ein Vakuum im Ansaugverteiler, das nur wenig unter dem Schwellwertvakuum ist, Schallgeschwindigkeit durch die Drosselöffnung. Dieser Zustand, der im folgenden als Entdrosselpunkt bezeichnet wird, tritt bei einem typischen Vergaser bei 300 mm Quecksilber-

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säule auf. Auch bei einem Vertexlervakuun oberhalb dieses Entdrosselpunktes tritt Schallgeschwindigkeit der Ansaugluft durch die Drosselöffnung auf, und zwar während.eines üblichen und normalen Betriebes in dem Bereich von ungefähr 300 bis 610 ram Quecksilbersäule.

Wenn die Geschwindigkeit der Ansaugluft durch die Drosselöffnung Schallgeschwindigkeit erreicht, zerteilt die" mit hoher Geschwindigkeit strömende Luft den flüssigen Kraftstoff in feine Tröpfchen. Da jedoch die Drosselklappe quer zum Vergaser— naul schräg unterhalb der Kraftstoffdüse angeordnet ist, fliesst fast der ganze Kraftstoff und ungefähr die Hälfte der Luft durch die untere Drosselöffnung, jedoch nur ein kleiner Betrag des Kraftstoffes mit der anderen Hälfte der Luft durch die obere Drosselöffnung. Wenn auch eine gewisse !Mischung dieser beiden Ströme aus Kraftstoff und Luft unterhalb der Drosselklappe eintritt, so wird doch die asymmetrische Verteilung des Brennstoffes in der Ansaugluft im wesentlichen niemals ganz aufgehoben.

Wenn im Verteiler ein Vakuum unterhalb des Entdrosselpunktes vorhanden ist, so ist die Mischung von Kraftstoff und Luft durch den Vergaser sogar noch schlechter. Dies tritt normalerweise bei allen Vakuumbedingungen im Verteiler unterhalb ungefähr 300 mm Quecksilbersäule ein, wenn der Motor beschleunigt wird oder unter Last steht. Eel diesen Bedingungen liegt die Geschwindigkeit der Luftströmung unterhalb der Schallgeschwindigkeit, häufig sogar erheblich darunter, und es wird noch mehr Brennstoff eingeführt. Die Kraftstoffverteilung ist noch unsymmetrischer und die Mischung an der Drosselöffnung und darunter ist infolge der viel grössoren Tröpfchen, die nun durch die mit einer geringeren Geschwindigkeit strömenden Luft gebildet werden, sogar noch veniger wirksam. Wenn zusätzlich der Vergaser eine Beschleu-

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nigerpumpe aufweist, wie dies meist der Fall, ist, so tritt dar durch diese erzeugte zusätzliche Kraftstoffstrahl üblicherweise gerade dann auf, wenn die Drosselklappe rasch geöffnet wird und die Luftgeschwindigkeit erheblich unterhalb die Schallgeschwindigkeit abfällt. Damit kann ein Strom des flüssigen Kraftstoffes unmittelbar in den Verteiler eintreten.

Während des Leerlaufes wird der Kraftstoff üblicherweise durch eine Leerlaufdüse eingeführt, die dicht unterhalb der Drosselklappe angeordnet ist, wenn diese in ihrer Leerlaufstellung ist« Dies ergibt natürlich eine asymmetrische Kraftstoffverteilung in der Ansaugluft, und obgleich der Luftstrom durch die Drosselöffnung in typischer Veise während des Leerlaufs mit Schallgeschwindigkeit auftritt, so wird doch der Leerlaufkraftstoff nicht sehr wirksam oder gar gleichmässig mit der Ansaugluft gemischt. Infolge dieser Mangel bei den bekannten Vergaseranordnungen ergeben sich grosse Unterschiede von Zylinder zu Zylinder und von Arbeitstakt zu Arbeitstakt des Motors in dem Verhältnis und in dem Eetrag von Kraftstoff und Luft, wie sie dem Motor bei unterschiedlichen Arbeits- und Laufbedingungen zugeführt werden. Dies trifft auch dann zu,'wenn die Dosierfunktion des Vergasers anfangs das gewünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis am Eingang des Z^nsaugverteilers ergibt, weil die l-iischfunktion des Vergasers so schlecht vor sich geht, dass Ströme von flüssigem !Kraftstoff bis zum Ansaugverteiler gelangen, wodurch Teile der Verteilerwände benetzt werden und sich sogar in bestimmten Eereichen des Verteilers Lachen aus flüssigem Kraftstoff ansammeln. Ein Teil dieses ungemischten flüssigen Kraftstoffes wird dann in die Motorzylinder eingesaugt.

Um nun diesen Zustand zu vermeiden, wurden schon verschiedene Anordnungen verwendet, bei denen der Ansaugverteiler erwärmt und dadurch der flüssige Kraftstoff vor dem Einsaugen in die

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Motorzylinder verdampft wird. Die üblichste Anordnung besteht in Gemischvorwärmern und Wärmesteigerern aus dem Abgasverteiler , um so den Bereich des Ansaugverteilers unmittelbar unterhalb des Vergasers zu erwärmen. Ferner wird häufig auch ein Heisswasserkanal durch den Ansaugverteiler angewendet. Auch bei diesen Konstruktionen wird jedoch eine vollständig gleichmässige Kraftstoff/Luft-Mischung im ganzen Verteiler nur selten erzielt. Infolgedessen ist die Luft/Brennstoff-Mischung, die einigen Zylindern zugeführt wird, zu reich, um eine vollständige Verbrennung zu erzielen. Andererseits ist die anderen Zylindern zugeführte Luft/Brennstoff-Mischung zeitweilig zu mager, um eine richtige Verbrennung zu erreichen, so dass dann in den Zylindern Fehlzündungen auftreten. Eine zu reiche Luft/Brennstoff-Mischung ist dabei in diesem Zusammenhang eine solche, die mehr als einen Teil Kraftstoff auf 15,5 Teile Luft enthält, und eine zu magere Luft/Brennstoff-Mischung eine solche, die weniger als einen Teil Kraftstoff auf 15,5 Teile Luft enthält.

Gleichgültig, ob nun das Problem in Fehlzündungen wegen einer zu mageren Luft/Brennstoff-Mischung oder in einer unvollständigen Verbrennung wegen einer zu reichen Mischung besteht, das Ergebnis ist stets unverbrannter Kraftstoff, der aus den Zylindern abgegeben wird. Dies ist nicht nur deswegen unerwünscht, weil damit ein Leistungs- und Wirkungsgradverlust entsteht, sondern auch deswegen, weil diese unverbrannten oder unvollständig verbrannten Kraftstoffteile als unerwünschte Verunreinigungen an die Atmosphäre abgegeben werden.

Die hauptsächlichen Luftverunreinigungen, wie sie von Verbrennungsmotoren ausgehen, sind unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NO ). Die gewünschten Endprodukte einer Verbrennung von Kraftstoff in Luft sind natürlich vorwiegend freier Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser mit nur einer Spur von anderen Bestandteilen.

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Vor der Einführung der amerikanischen Bundes- und Ländernormen für zulässige Abgase hatte ein normaler Automobilmotor in gutem Laufzustand in normalem Betrieb einen Durchschnitt von ungefähr 900 ppm HC, 3,9 % CO und 1075 ppm N0„ (ppm = Teile pro Million) erzeugt. Die amerikanischen Bundesnormen, die im Januar 1968 in Kraft getreten waren, befassten sich nur mit HC- und CO-Abgaben und setzten als obere Grenze bei einem vorgeschriebenenZyklus-Test mit sieben Betriebsarten, dem sogenannten California-Zyklus, der eine typische 20-Minuten-Fahrt eines Kraftwagens vom Kaltstart über Stadtverkehr bis zur vollen Betriebswärme auf dem Rollenprüfstand simuliert, 3,4 g/mi (2,1 g/km) HC und 34 g/mi (21,1 g/km) CO fest, was bei einem durchschnittlichen amerikanischen Kraftwagen etwa 275 ppm HC und 1,5% CO entspricht. Von Januar 1970 ab wurden diese Vierte auf 2,2 g/mi (1,4 g/km) HC und 23 g/mi (14 g/km) CO reduziert, was etwa 180 ppm HC und .1% CO entspricht.

Die Normen, wie sie ursprünglich für 1975 vorgeschlagen wurden (Fed. Reg., Bd. 33, Nr. 108, v. 4.6.1968) waren 0,5 g/mi (ungefähr 40 ppm) Kohlenwasserstoff, 1,0 g/mi (ungefähr 0,5%) CO und 0,9 g/mi (ungefähr 240 ppm) NO , und zwar auf der Basis eines siebenphasigen Arbeitsspiels. Im Jahr 1971 wurden zusammen mit einem neuen Antriebsarbeitsspiel neue Normen für 1975 und 1976 aufgestellt (Fed.Reg., Bd. 35, Nr. 219 v. 10.11.70). Bei Viagen vom Baujahr 1975 darf der Kohlenwasserstoff 0,46 g/mi (ungefähr 37 ppm) und 4,7 g/mi (ungefähr 0,2%) CO nicht überschreiten. Bei Kraftwagen vom Baujahr 1976 wurde vorgeschlagen, das NO auf 0,4 g/mi (ungefähr 110 ppm) zu beschränken. Diese Emissionen sollen dabei im Zusammenhang mit einem ein konstantes Volumen abgebenden Probensystem erzielt v/erden, und zwar, wenn ein Kraftwagen durch ein Antriebsarbeitsspiel von 22 Minuten gefahren wird. Es sei darauf aufmerksam gemacht, dass die Körnen

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damit in zweierlei Weise reduziert wurden, nämlich durch Herabsetzen der tatsächlichen Zahlen und ferner durch Änderung des analytischen Verfahrens.

Die Hersteller von Kraftwagenmotoren waren mit einigen Schwierigkeiten in der Lage, die Abgasnormen für 1968 in erster Linie dadurch einzuhalten, dass eine oder mehrere der folgenden Motorabwandlungen eingeführt wurden:

1. Verzögerung der Zündung,

2. Rekalibrierung des Vergasers zum Erreichen magerer Luft/Erennstoff-Mischungen,

3. Erwärmung des Ansaugverteilers,

4. Änderung der Ventilzeitsteuerung,

5. Erhöhung des Verhältnisses von Hub zu Bohrung,

6. Einblasen von Luft in den Abgasverteiler und

7. Verbesserung der Verbrennungskanmer-Konstruktion.

Weitere Verbesserungen in diesen Bereichen machen es auch möglich, die Bundesnormen von 1970 zu erfüllen.

Die strengen Vorschriften der Abgasnomen für 1975 sind jedoch derart, dass angenommen wird, dass auch die günstigste Kombination all der oben erwähnten Massnahmen nicht ausreicht, sogar bei Zugabe von katalytischen oder thermischen Reaktionsmitteln, und es wurden schon ernsthafte Überlegungen angestellt, ob ein Verbrennungsmotor überhaupt so verunreinigungsfrei gemacht v/erden kann, dass diese vorgesehenen Normen erfüllt werden können.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen einer Luft/Brennstoff-Mischung zu schaffen, das sowohl bei neuen als auch bei gebrauchten Fahrzeugmotoren angewendet werden kann und das ohne wesentliche Abwandlungen eine beträchtliche Reduktion aller unerwünschten Abgasemissionen bewirkt, und zwar bei neuen Wagen auf einen Wert, der erheblich unterhalb der ursprünglich für 1975 festgelegten und nahe den für 1975/197 6 vorgesehenen Forderungen liegt, und bei gebrauchten Viagen auf einen Wert, der diesen für gebrauchte Wagen vorgesehenen Anforderungen noch übersteigt.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass eine Luftströmung unter bedeutender Erhöhung ihrer Strömungsgeschwindigkeit in ihrem Querschnitt eingeengt wird, dass in die Luftströmung an oder vor der Stelle ihrer Einengung fortlaufend und gleichförmig der flüssige Kraftstoff zu dessen feinen Aufteilung und gleichmässigen Verteilung in der Luftströmung eingeführt wird und dass nach der Einengung der Luftströmung die Strömungsgeschwindigkeit der mit dem Kraftstoff beladenen Luftströmung durch Vergrössern von deren Querschnitt nur so weit verringert wird, dass ein wesentlicher Anteil des fein aufgeteilten Kraftstoffes bei der Beschickung des Verbrennungsmotors in der Luftströmung verteilt bleibt.

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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine besonders vorteilhafte Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen.

Gemäss der Erfindung ist dabei ein Verfahren und eine Einrichtung zum Mischen und Hodiilieren von flüssigem Kraftstoff und Ansaugluft geschaffen worden, bei denen in wirksamer Weise der flüssige Kraftstoff in der Ansaugluft fein verteilt und durch diese Luft mitgenommen wird und so eine im wesentlichen gleichmassige und homogene Mischung bildet, vorzugsweise ohne vollständiges Verdampfen des Kraftstoffes, und zwar bei hohen Luft-Brennstoff-Verhältnissen in der Grössenordnung von 20 : 1, so dass bei federn Arbeitsspiel und in jedem Motorzylinder eine im wesentlichen vollständige Verbrennung stattfindet und infolge der Art der gebildeten Mischung im wesentlichen das Problem von Fehlzündungen ausgeschaltet wird.

Infolge der Art der Luft-Brennstoff-Mischung, wie sie gernäss der Erfindung gebildet wird, ergibt sich beim Motorlauf ein möglicherweise etwas anderer VerbrennungsVorgang bei niedrigeren Temperaturen, wodurch die Erzeugung von Stickstoffoxiden bei höchsten Laufbedingungen reduziert wird und eine Verringerung der Oktanzahl des Kraftstoffes auch bei Motoren mit relativ hoher Kompression möglich ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass im wesentlichen über den gesamten Arbeitsbereich eines Motors dessen Verhalten verbessert und der Kraftstoffverbrauch bei einer bestimmten Leistung verringert oder die Leistung bei einem bestimmten Kraftstoffverbrauch erhöht ist, verglichen mit ähnlichen Motoren, die nicht mit der erfindungsgemässen Einrichtung zum Mischen und Modulieren von flüssigem Kraftstoff und Ansaugluft ausgerüstet sind. Die Einrieh-

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tung gemäss der Erfindung ist verhältnisnässig billig in ihrer Herstellung, leicht einzubauen und instandzuhalten. Sie arbeitet irrt wesentlichen störungsfrei und zuverlässig.

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische, schaubildliche Ansicht einer Einrichtung geiuäss der Erfindung, die an einem Ansaugverteiler eines Benzin- oder Otto-Motors angebracht ist, der durch strichpunktierte Linien angedeutet ist,

Fig. 2A und 2B vergrösserte schematische Darstellungen von unterschiedlichen Maulteilen der Einrichtung gemäss Fig. 1,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Einrichtung gemäss der Erfindung,

Fig. 4 und 5 Schnitte nach Linien 4-4 bzw. 5-5 der Fig. 3,

Fig. 6 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 durch eine zweite Ausführungsform der Einrichtung genäss der Erfindung,

Fig. 7 und 8 Schnitte nach Linien 7-7 bzw. 8-8 der Fig.6,

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Einrichtung gemäss der Erfindung, wobei einzelne Teile geschnitten sind,

Fig.IO eine teilweise geschnittene Vorderansicht geinäss Fig. 9,

Fig.11 und 12 Schnitte nach Linien 11-11 bzw. 12-12 der Fig. 9,.

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Fig. 13 eine Unteransicht gemäss Fig. 9,

Fig. 14 einen senkrechten Querschnitt ähnlich Fig. 11 durch eine weitere Ausführungsform der Einrichtung gemäss der Erfindung,

Fig. 15 einen Schnitt nach Linie 15-15 der Fig. 14,

Fig. 16 eine schematische Darstellung des Kraf tstof f zu·- fuhrsystems in einer Einrichtung gemäss der Erfindung ,

Fig. 17 einen senkrechten Querschnitt ähnlich Fig. 14, der verschiedene .Abwandlungen der Einrichtung darstellt,

Fig. 18 und 19 graphische Darstellungen von Vakuumprofilen am Maul von zwei Einrichtungen gemäss Fig. 17,

Fig. 20 einen senkrechten Querschnitt ähnlich Fig. 14

mit einigen weiteren Abwandlungen der Einrichtung,

Fig. 21 und 22 graphische Darstellungen von Vakuumprofilen am Maul von zwei Einrichtungen gemäss Fig.20,

Fig. 23 einen senkrechten Querschnitt ähnlich Fig. 14 zur Darstellung einiger zusätzlicher Abwandlungen der Einrichtung, und

Fig. 24 einen senkrechten Querschnitt ähnlich Fig. 11 zur Darstellung einer abgewandelten Konstruktion der Einrichtung.

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In Fig. 1 ist eine zum Mischen und Modulieren von flüssigem Brennstoff und Ansaugluft dienende Einrichtung gernäss der Erfindung schematisch dargestellt, die im folgenden als Ganzes mit Gemischeinrichtung bezeichnet wird und am Ansaugverteiler 21 eines üblichen, strichpunktiert angedeuteten Benzin- oder Otto-Motors angebracht ist. Der dort gezeigte Otto-Motor hat sechs Zylinder, doch sei darauf hingewiesen, dass die Gemischeinrichtuhg 20 keineswegs auf die Verwendung mit einem solchen Motor beschränkt ist. Es wird vielmehr betont, dass die Erfindung in gleich günstiger Weise an Otto-Motoren mit unterschiedlichen Zylinderzahlen und Anordnungen benützt werden kann, beispielsweise für zwei, vier, sechs, acht und zwölf Zylinder in Reihe, in V-Form, in Boxer- oder in Drehkolbenanordnung.

VTie bei vielen 6-Zylinder-Reihen-Hotoren üblich, sind die Einlasse der vorderen, hinteren und mittleren Paare von Zylindern miteinander verbunden (die Zylinder sind h±x nicht gezeigt). Damit hat der in Fig. 1 dargestellte Ansaugverteiler 21 drei Zweigleitungen 22, die jeweils zu den Einlassen des betreffenden Paares von Vorder-, Hinter- und Mittelzylindern führen. Es sei jedoch betont, dass die Erfindung nicht etwa auf die dargestellte Verteileranordnung beschränkt ist und der Verteiler auch mit getrennten Leitungen für jeden einzelnen Zylinder ausgestattet sein kann.

Die erfindungsgemässe Gemischeinrichtung 20 hat einen für die Ansaugluft dienenden Kanal 25, der mit einer Vorrichtung versehen ist, um einstellbar den Strom der Ansaugluft zu drosseln, wodurch die Geschwindigkeit desselben vor dem Einlass der Ansaugluft in den Ansaugverteiler 21 beträchtlich erhöht wird. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist, um den Strom der Ansaugluft zu verengen oder zu drosseln, ein Drosselglied 26 auf, das konzentrisch und relativ zu einem konvergierenden Maulteil

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27 des Luftkanals 25 axial bewegbax angeordnet ist. In der bevorzugten Ausführungsform sind ferner das bewegliche Drosselglied 26 und das Maulteil 27 des Luftkanals 25 ■■rotationssymmetrisch von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, so dass zwischen ihnen eine ringförmige öffnung gebildet ist. Bei Bewegung des Drosselglieds 26 wird der Querschnitt dieser Öffnung verändert und für alle Stellungen des Drosselglieds 2 6 eine glei'chförmige öffnung um ihren Umfang herum gebildet. Es können jedoch auch andere Formen von Maulverengungen verwendet werden.

In den Fig. 2A und 2B sind zwei beispielhafte Konstruktionen von Vorrichtungen dargestellt, um die Austrittsöffnung des Luftkanals 25 zu verengen. Wie in Fig. 2A dargestellt, hat der Luftkanal 25a ein oberes Maulteil 27a mit einem in Stromrichtung konvergierenden Querschnitt. Die Stelle der maximalen Verengung des Luftkanals 25a ist hier durch die Ebene 28a definiert, die quer durch den Luftkanal 25a geht und unterhalb der der Luftkanal ein Kanalteilstück 29a von divergierendem Querschnitt hat. In dieser Ausführungsform ist das axial bewegliche Drosselglied 26a mit einem konvergierenden unteren Endstück versehen, das einen Konvergenzwinkel hat, der kleiner als der Konvergenzwinkel des Maulteils 27a des Luftkanals 25a ist. Da das konvergierende Maulteil 27a des Luftkanals und das Drosselglied 26a vorzugsweise kreisförmige Querschnitte haben, ergibt sich zwischen diesen in der Ebene 28a eine ringförmige Austrittsöffnung veränderlicher Fläche.

In Fig. 2B ist, wie schematisch dargestellt, der Luftkanal 25b ferner mit einem oberen, stromaufv/ärts angeordneten Maulteil 27b von in Stromabwärtsrichtung konvergierendem Querschnitt versehen, doch ist hier das axial bewegliche Dorsselglied 26b

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nit einer, konvergierenden unteren Endstück versehen, dessen Konvergenzwinkel grosser als der Konvergenzwinkel des Maulteils 27b int. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die Stelle der maximalen Verengung im Luftkanal 25b in einer beweglichen Ebene 28b liegt, die durch das weiteste Teilstück des Drosselgliedes 26b hindurchgeht und zwischen den Enden des konvergierenden Maulteils 27b liegt. Es ergibt sich ferner, dass infolge der unterschiedlichen Konvergenzwinkel des Drosselgliedes 26b und des Maulteils 27b ein ringförmiges Teilstück von divergierendem Querschnitt im Luftkanal 25b unterhalb der Ebene 28b gebildet wird. Der Luftkanal 25b ist ferner vorzugsweise mit einem Kanalstück 29b von divergierenden Querschnitt in Strornabwärtsrichtung relativ zum konvergierenden Kanalstück 27b versehen. Obwohl die Ebenen 28a und 28b scharfkantig dargestellt sind, versteht es sich, dass sie eine gewisse Stärke, beispielsweise in der Grössenordnung von etwa 2,5 mm, aufweisen.

In Fig. 1 wirken das Drosselglied 26 und das Maulteil 27 zusammen, um den Strom der durch den Luftkanal 25 angesaugten Ansaugluft zu verengen, so dass sich eine beträchtliche Erhöhung der Geschwindigkeit der Ansaugluft vor ihrem Eintritt in den ..*nsaugverteiler 21 ergibt. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass während des normalen Laufes des Motors der Druck am Ansaugvcrteiler 21 unterhalb des atmosphärischen Drucks liegt, so dass also ein Vakuum im Verteiler vorhanden ist. Im allgemeinen liegt dieses Vakuum in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit und den Lastbedingungen zwischen 150 und 610 mm Quecksilbersäule. Das Vakuum im Ansaugverteiler kann jedoch bei einer raschen Beschleunigung unterhalb von 150 mm Quecksilbersäule fallen und kann gegebenenfalls bei einer sehr raschen Abbremsung 610 mm Quecksilbersäule überschreiten.

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Da der Durchfluss der Ansaugluft zwischen dem Drosselglied 26 und dem Maul 27 verengt wird, vergrössert sich die Luftgeschwindigkeit an der verengten Stelle, während der Luftdruck abnimmt. Wenn der Druck an der Verengung den kritischen Wert von 53% des .atmosphärischen Druckes erreicht oder unterschreitet, bekommt der Ansaugluftstrom an der Verengung Schallgeschwindigkeit. Da der Druck an der Verengung immer gleich dem Verteilerdruck ist oder darunter liegt, wird die Schallgeschwindigkeit an der Verengung unter allen Verteiler-Vakuum-Bedingungen oberhalb des Schwellwertvakuums von 360 mm Quecksilbersäule erreicht, mit anderen Worten im Bereich zwischen 360 und 610 mm Quecksilbersäule.

Durch ein allmähliches Erhöhen der Querschnittsfläche des Luftkanels unterhalb der Stelle der maximalen Verengung im Maulteil 27 wird ein Zerstäuber gebildet. Die Querschnittsfläche nimmt mit dem Abstand von der Maulverengung in ähnlicher Weise wie die eines Kegels mit einem spitzen- -Winkel'von ungefähr 6 bis 18 , vorzugsweise 8 bis 12 , zu. Ein solcher Zerstäuber ist in übertrieben grosser Form in beiden Ausführungsformen nach Fig. 2A und 2B dargestellt. Die allmähliche Erhöhung der Querschnittsfläche durch den Zerstäuber macht es möglich, einen beträchtlichen Teil der kinetischen Energie der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Ansaugluft als statischen Druck wiederzugewinnen. Dadurch wird der Entdrosselungspunkt des Ansäugverteilervakuums, bei dem eine Schallgeschwindigkeit durch das Maul erzielt wird, ganz wesentlich herabgesetzt.

Weiterhin wird mit einem wirksamen Zerstäuber und bei Vorliegen von Schallgeschwindigkeit am Maul der Durchfluss von Verteilerluft unterhalb des Mauls bis auf Überschallgeschwindigkeit erhöht und die Luft fliosst sodann durch eine Schockzone, wenn

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die Geschwindigkeit plötzlich unter die Schallgeschwindigkeit reduziert wird und der Druck wieder zu dem im Verteiler herrschenden Druck zurückkehrt. Wie im nachfolgenden noch beschrieben ist, bewirkt die Gemischeinrichtung nach der Erfindung über im wesentlichen den ganzen Bereich der Ansaugverteiler-Vakuum-Bedingungen, die bei dem normalen Betrieb des Motors vorkommen, die Erzeugung von Schallgeschwindigkeit am Maul und einer Schockwelle im Zerstäuber.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird in die Strombahn der Ansaugluft in einer Kraftstoffzufuhrzone an der Stelle der maximalen Verengung im Maulteil 27 der Gemischeinrichtung 20 oder vorher im wesentlichen gleichmässig flüssiger Brennstoff eingeführt. Wenn die Ansaugluft und der Kraftstoff zusammen die Kraftstoffzufuhrzone und sodann die Maulverengung bzw. Verengungszone durchfliessen, wird der flüssige Brennstoff fein verteilt und von der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Ansaugluft mitgerissen. Ausserdem verbleibt bei Erhöhung der Luftgeschwindigkeit am Maulteil auf Schallgeschwindigkeit ein beträchtlicher und auch ausnützbarer Teil des fein verteilten Brennstoffes in der Ansaugluft, wenn diese ihren Weg durch den Ansaugverteiler zu den Zylindern nimmt. Wenn der Kraftstoff zerteilt ist und am Maul mitgerissen wird, erhöht sich bei Verwendung eines wirksamen Zerstäubers die Geschwindigkeit der Ansaugluft im Zerstäuber bis auf eine oberhalb der Überschallgeschwindigkeit liegende Spitzengeschwindigkeit und fällt dann plötzlich auf Unterschallgeschwindigkeit und auf die im Ansaugverteiler herrschenden Druckbedingungen ab. Dieser schnelle Anstieg und Abfall der Ansaugluftgeschwindigkeit unterwirft die gtösseren der mitgerissenen Tröpfchen flüssigen Kraftstoffes zunächst in Vorwärts- und anschliessend in Rückwärtsrichtung hohen Scherkräften, wodurch der Kraftstoff in noch

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feinere Tröpfchen als in der Kraftstoffzufuhr- bzw. der Verengungszone zerteilt wird.

Es wurde festgestellt, dass im übrigen der übliche Otto-Motor, der mit einer Gemischeinrichtung 20 gemäss der Erfindung versehen ist, beträchtlich niedrigere Vierte an unerwünschten Abgasemissionen erzeugt als der gleiche Otto-Motor mit einem normalen Vergaser. Beispielsweise wurde ein Rambler American 220, Baujahr 1963 mit einem 6-Zylinder-Reihen-Motor von 3,2 Liter Hubraum und einem Korapressionsverhältnis von 8,7 : 1 einmal mit einem normalen Einkanal-Vergaser und einmal mit einer Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung auf die vorhandenen Abgasemissionen geprüft.

Der Wagen wurde auf einem üblichen Clayton-Chassis-Dynamometer geprüft, wobei an den Hinterrädern des Wagens die normale Strassenbelastung angriff. Die Kohlenwasserstoff-Abgasemissionen in Teilen pro Milion wurden ständig mit einem nicht dispersiven Beckmann-Infrarotspektrometer gemessen, das auf Hexan sensibilisiert war. Der Prozentsatz des freien Sauerstoffs im Auspuffgas wurde ebenfalls ständig mit einem paramagnetischen Beckmann-Sauerstoff-Analysiergerät gemessen und überwacht. Der Prozentsatz des Kohlenmonoxids im Auspuff wurde periodisch punktweise mit einem Bacharach-Kohlenmonoxid-Analysegerät geprüft. Eine modifizierte Salztmannlösung wurde verwendet, um periodisch die Stickstoffoxide im Auspuffgas in Teilen pro Million zu bestimmen. Ein Vergleich der Abgasemissionen des Wagens unter Verwendung eines üblichen Vergasers und unter Verwendung einer Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung beim Lauf des Wagens mit 48 und 80 Kilometer pro Stunde ist in der Tabelle I dargestellt. In allen Fällen stellen die Angaben einen Durchschnitt aus verschiedenen Proben dar.

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Tabelle I Geschwindigkeit 48 km/h

	HC ppm	CO %	Ν0χ ppm	O2	330	2,60	2500	5,7
Normalvergaser	360	0,10	1750	4,2	0 x)	0,10	305
Gemischeinrichtung Typ A	35	0,27	395	6,2
	Geschwindigkeit 80 kn/h
Normalvergaser
Gemischeinrichtung Tvp A

x) Unterhalb der 30 ppm Grenze, bei der Kohlenwasserstoffe zuverlässig mit diesem Prüfgerät geprüft werden konnten.

Es ergibt sich aus der obigen Tabelle, dass die unerwünschten Emissionen von HC, CO und NO beträchtlich reduziert waren und der Prozentsatz an freiem Sauerstoff im Auspuff während der 80 km/h-Prüfung erheblich erhöht war, wenn der Wagen mit einer Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung ausgerüstet war. Die Werte von HC und NO waren ausserdem erheblich reduziert, wenn der Wagen zusammen mit einer Gemischeinrichtung genäss der Erfindung mit 48 km/h lief.

Die Gemischeinrichtung A gemäss der Erfindung, die mit dem Ramhler-Motor für die obigen Untersuchungen verwendet wurde, ist im einzelnen in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Wie dort gezeigt, v/eist die als Ganzes mit 30 bezeichnete Gemischeinrich-: tung A einen Luftkanal 31 mit einem Maulteil 32 auf, das in

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Stromabwärtsrichtung konvergiert, um nun den Strom der Ansaugluft durch das Maulteil 32 zu verengen oder zu drosseln, ist ein axial bewegliches, auch als Modulator bezeichnetes Drosselglied 33 koaxial in Maulteil angeordnet. Das Drosselglied 33 hat ein konvergierendes unteres Endstück 34, das- zusammen mit dem unteren Ende des konvergierenden Maulteils 32 eine veränderliche ringförmige Austrittsöffnung 35 bildet (siehe Fig.5).

Die Ansaugluft wird in den Luftkanal 31 durch eine Ansaugleitung 36 eingesaugt, die tangential einen Deckel 37 am grossen Ende des Luftkanals durchdringt. Die Ansaugluft strömt dann durch den Luftkanal und das konvergierende Maulteil 32, wo der Strom durch das Drosselglied verengt wird, so dass die Geschwindigkeit der Ansaugluft vor ihrem Durchgang durch eine Auslassleitung 38 und vor dem Eintritt in den Ansaugverteiler des Motors erheblich erhöht wird. Der Luftkanal 31 hat ein divergierendes Kanalsttick 39 in Flussabwärtsrichtung anschliessend an die Stelle der maximalen Verengung des Maulteils 32. In dieser Beziehung ist die Anordnung der Gemischeinrichtung 30 im wesentlichen ähnlich der Gemischeinrichtung nach Fig. 2A.

Flüssiger Brennstoff wird der Gemischeinrichtung 30 nach den Fig. 3 bis 5 über eine Brennstoffdüse 40 zugeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ragt die Brennstoffdüse 40 axial in den Luftkanal 31 unter Durchdringen des Deckels 37 hinein. Das Austrittsende der Düse ist mittig im Luftkanal in erheblichem Abstand oberhalb der Stelle der maximalen Verengung des Maulteils angeordnet. Der flüssige Brennstoff wird vorzugsweise in den Luftkanal 31 aus dem Austrittsende der Düse im wesentlichen symmetrisch eingesprüht. Zu diesem Zweck ist die dargestellte Düse 40 als Ansaugdüse ausgebildet und weist ein Prallglied 41 auf, das rechtwinklig zum Ausgabeende der Düse angeordnet ist, um so den flüssigen Brennstoff in im wesentlichen radialer Rich-

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tung zu verteilen. Für die oben erwähnten Untersuchungen wur-

de der Düse Luft unter einem Druck von ungefähr 2,8 kg/cm zugeführt, und der Brennstoffstrom durch die Düse wurde durch ein nicht dargestelltes Ventil geregelt.

Um nun sicherzustellen,.dass der flüssige Brennstoff im wesentlichen symmetrisch in die Bahn der eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden, durch die Verengung des Maulteils 32 strömenden Ansaugluft eingeführt wird, sind der Luftkanal 31 und das Maulteil 32 vorzugsweise mit ihrer Achse im wesentlichen senkrecht orientiert. Bei dieser Anordnung läuft der flüssige Brennstoff, der aus der Düse 40 ausgesprüht wird und die Innenwand des Luftkanals 31 und des Maulteils 32 erreicht, nach unten entlang der schrägen Wand des Maulteils im wesentlichen gleichmässig bis zu der Stelle der maximalen Verengung zwischen dem Maulteil 32 und dem Drosselglied 33. An der Stelle der maximalen Verengung (die durch die Schnittlinie 5-5 der Fig.3 dargestellt ist) oder vorher streift die mit hoher Geschwindigkeit strömende Luft den flüssigen Brennstoffilm von der Maulwand, verteilt ihn fein und lädt die Ansaugluft mit diesem Brennstoff.

Um nun die Grosse der Verengung am Maulteil zu steuern und damit den Strom der Ansaugluft durch die Verengung hindurch abzuwandeln, ist das Drosselglied 33 axial bev/eglich. In dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Drosselglied 33 auf einer Steuerstange 45 angeordnet, die in einen Ansatz 46 der Auslassleitung 38 eingeschraubt ist. Ferner ist ein gerändelter Knopf 47 am unteren Ende der Stange 45 vorgesehen, um so die Stange zum Anheben oder Absenken des Drosselgliedes 33 relativ zum Maulteil 32 drehen zu können und damit die Fläche der Austrittsöffnung 35 zu erhöhen oder zu ermässigen.

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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Gemischeinrichtung B ist in Fig. 6 bis 8 dargestellt. Die dort gezeigte, als Ganzes mit 50 bezeichnete Gemischeinrichtung B ist ähnlich der Gemischeinrichtung A nach Fig. 3 bis 5, und es werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um den Luftkanal 31, den Deckel 37, die tangentiale Ansaugleitung 36 und die Düse 40 zu bezeichnen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass . das Maulteil 52 und das Drosselglied 53 in dieser Ausführungsform der schematischen Anordnung nach Fig. 2B und nicht nach Fig. 2A folgen. Mit anderen Worten: die Stelle der maximalen Verengung in Form einer ringförmigen Austrittsöffnung 55, wie sie zwischen dem Maulteil 52 und dem Drosselglied 53 vorhanden ist, ist nicht in einer festen Lage, wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, sondern in einer beweglichen Ebene angeordnet, die durch die Schnittlinie 8-8 in Fig. 6 definiert ist, die durch das weiteste Teilstück des konischen unteren Endes des Drosselgliedes 53 hindurchgeht.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Gemischeinrichtung 50 ge-.mäss der Erfindung, wie sie in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, andere Mittel zum Anheben und Absenken des Drosselgliedes 53 im Maulteil 52 im Vergleich zu der Gemischeinrichtung 30 nach Fig.3 aufweist. Die Vorrichtung zum Anheben und Absenken hat hier die Form eines Kurbelarmes 54, an dem das Drosselglied 53 durch eine Lasche 56 aufgehängt ist. Der Kurbelarm 54 ist von einer Querwelle 57 getragen, die den Luftkanal 31 durchdringt. Ferner ist ein weiterer Kurbelarm 58 (siehe Fig.7) am Ende der Querwelle angeordnet, um das Drosselglied 53 zu bewegen. Diese Anordnung gestattet nicht nur eine bequeme Steuerung oder Regelung der Bewegung des Drosselgliedes 53, sondern erlaubt auch eine Kupplung des die Drosselgliedstellung steuernden Steuergestänges mit einem nicht dargestellten Brennstoffventil, um so die dem Motor z'ctgeführten Mengen an flüssigem Brennstoff und Ansaugluft miteinander zu koordinieren.

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Die erfindungsgemässe Gemischeinrichtung B nach den Fig. 6 bis 8 wurde ebenfalls in dem 1963-Rambler-Autonobil, wie oben erwähnt, geprüft. Das Ergebnis der Prüfungen, die wiederum Durchschnittswerte mehrerer Proben beinhalten, sind in der Tabelle II niedergelegt.

	Tabelle	220 mit	II	x)	NOxPP	n, -X>2-=,
• 1963 Ramblex-	HC ppm		XX )	15	6,8
Ges chwindigkeit km/h	30		x)	10	5,8
24	0 x)	Gemischeinrichtung Typ B	χ)	58	5,6
32	0	CO %	170	5,8
56	0	0,10
72	0,10
0,10
0,10

x) Unterhalb der 30 ppm Grenze, bei der Kohlenwasserstoffe

mit dem Prüfgerät zuverlässig festgestellt werden konnten, xx) Die CO-Werte lagen alle zwischen 0,05 und 0,15 %.

Da die Geschwindigkeiten, bei denen der VJagen bei der Ausrüstung mit der Garaischeinrxchtung 50 Typ B nach den Fig. 6 bis 8 geprüft wurde, nicht die gleichen, waren wie die Prüfungen der Gemischeinrichtung 30 Typ A nach Fig. 3 bis 5, können die Ergebnisse nicht direkt verglichen werden. Es kann jedoch beobachtet werden, dass im allgemeinen die Abgasemissionen für einen Motor im Zusammenhang mit der Gemischeinrichtung 50 Typ B sogar niedriger waren als mit der Gemischeinrichtung Typ A.

Als weitere Prüfung einer Gemischeinrichtung 50 Typ B wurde diese mit einem Rambler verglichen, der mit einem üblichen Ver-

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gaser ausgerüstet war. Die Prüfung wurde bei einer Geschwindigkeit von 56 Kilometer pro Stunde durchgeführt. Dabei wurde das Dynamometer so eingestellt, dass ungefähr 20 PS Strassenbelastung an den Hinterrädern des Wagens-angriffen/ um so einen Lauf unter Last zu simulieren. Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in Tabelle III dargestellt, die weiterhin die beträchtlichen Reduktionen in den Abgasemissionen bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Tabelle III

1936 Rambler bei 56 km/h und 20 PS Strassenbelastung

HC ppm CO % NO

Normalvergaser 120 0,49 336Ο 4,O

Gemischeinrichtung O x) 0,15 650 6,2 Typ B

x) Unterhalb der 30 ppm Grenze, bei der Kohlenwasserstoffe mit dem Prüfgerät zuverlässig festgestellt v/erden konnten,

Der Grund dafür/ dass die Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung solch beträchtliche Reduktionen in unerwünschten Abgasemissionen' erzeugt, ergibt sich in erster Linie aus zwei zusammenhängenden Faktoren, nämlich der Art und der Gleichmässigkeit der durch die Gemischeinrichtung erzeugten Mischung aus mitgeführtem Brennstoff und Ansaugluft. Einmal wird durch eine feine Verteilung, ein gründliches Mischen und eine im wesentlichen vollständige Mitnahme des flüssigen Brennstoffes durch die Ansaugluft bei jedem Arbeitstakt eine im wesentli-

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chen gleichmässige Luft/Brennstoff-Mischung den einzelnen Zylindern zugeführt. Die Art und die Gleichmässigkeit dieser Luft/Brennstoff-Mischung reduziert in erheblichem Masse die Unterschiede von Zylinder zu Zylinder und von Arbeitstakt zu Arbeitstakt, die Fehlzündungen erzeugen und eine unvollständige Verbrennung bei den üblichen Vergasersystemen ergeben können, Als Ergebnis ist die hier verwendete Luft/Brennstoff-Mischung wesentlich magerer als die bisher verwendete.

Es ist natürlich allgemein bekannt, dass eine theoretisch vollständige Verbrennung bei einem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis eintreten sollte, nämlich bei 15,5:1. Es ist einleuchtend, dass in der Praxis dieser theoretische Idealzustand in den Zylindern von bekannten Motoren nicht vorhanden ist und dass infolgedessen die Vergaser in der Vergangenheit so eingestellt waren, dass Luft-Brennstoff-Mischungen zugeführt wurden, die reicher v/aren, als das dem stöchiometrischen Verhältnis entspricht. Bei solchen reichen Luft-Brennstoff· Verhältnissen tritt eine vollständige Verbrennung nicht ein* und es tritt eine erhebliche Abgabe von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid auf. Da die Verbrennung bei diesen reichen Mischungen nicht vollständig ist und in den Zylindern ein Uberschussbrennstoff vorhanden ist, so ist die endgültige Verbrennungstemperatur niedriger als wenn Brennstoff und Luft in stöchiometrischem Verhältnis verbrannt werden. Hierdurch wird wiederum die Erzeugung von Stickstoffoxiden reduziert, da ihre Bildung durch hohe Verbrennungstemperaturen gefördert wird.

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Um nun die Erzeugung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und von Kohlenmonoxid herabzusetzen, wurden die Vergaser in der letzten Zeit so eingestellt, dass sie Luft/Brennstoff-Mischungen in der Nähe oder etwas oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses ergeben. Zwar war dies insofern wirksam, als die Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen wegen der vollständigeren Verbrennung der Luft/Brennstoff-Mischung herabgesetzt wurden, doch wurde auch die Erzeugung von Stickstoffoxiden als Ergebnis der höheren Verbrennungstemperaturen erhöht. Tatsächlich wurde festgestellt, dass bei etwas magererem Zustand als bei stöchiometrischen Verhältnissen die Erzeugung der Stickstoffoxide am höchsten ist.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, dass infolge der erheblich verbesserten Gleichmässigkeit der Luft/ Brennstoff-Mischungen, wie sie durch die erfindungsgemässen Einrichtungen erzeugt v/erden, der Motor nun bei Luft/Brennstoff-Mischungen laufen kann, die erheblich magerer als das stöchiometrische Verhältnis sind, ohne dass Fehlzündungen eintreten, die üblicherweise dann vorkommen, wenn intermittierend die Magerkeitsgrenzen eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses von Zylinder zu Zylinder oder von Arbeitstakt zu Arbeitstakt überschritten werden.

Ein Luft/Brennstoff-Verhältnis von 20 : 1 ergibt ungefähr 30% mehr Sauerstoff für die Verbrennung als nach dem stöchiometrischen Verhältnis verfügbar ist. Auch wenn eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes stattfindet, so enthalten daher die Abgase noch ungefähr 5% freien Sauerstoff, Es wurde festgestellt, dass dieser freie Sauerstoff mit seinem zugehörigen Stickstoffgehalt in bedeutsamer Weise mit der Reduzierung der maximalen Verbrennungstemperatur und derjenigen der Bildung

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von Stickstoffoxiden zusammenhängt. Hier sei darauf hingewiesen, dass bei einer Abgas steuerung, wie sie heute im Gebrauch ist, freie Luft in den Abgaskrüinmer eingeführt wird. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich jedoch von dieser Anordnung in einer sehr wichtigen Hinsicht. Hier wird nämlich der überschüssige Sauerstoff wegen der Verwendung eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses in der Grössenordnung von 20 : 1 mit dem Brennstoff eingeführt, so dass also der Sauerstoff während des ganzen Verbrennungsprozesses vorhanden und verfügbar ist.

In bezug auf einen zweiten wichtigen Faktor der Erfindung, nämlich die Art der Luft/Brennstoff-Mischung, wird angenommen, dass dieser eine gleich grosse, wenn nicht grössere Rolle bei der Herabsetzung von unerwünsehten Abgasemissionen an Motoren spielt, die die neuartige Einrichtung verwenden.

Dadurch, dass der Brennstoff mit der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Ansaugluft in Berührung gebracht wird, die durch das verengte Maul der Gemischeinrichtung hindurchtritt, wird der flüssige Brennstoff in fein verteilte Tröpfchen zerbrochen und dann die Ansaugluft damit beladen. Es wurde auch festgestellt, dass ein Verdampfen des mitgerissenen Kraftstoffes im Ansaugverteiler, soweit dies praktisch möglich ist, vermieden werden muss. Dies kann auf verschiedene Arten durch Herabsetzung der dem Verteiler zugeführten Wärme bewirkt werden, wie Blockieren des Wärmesteigerers, Verwendung eines Thermostaten für niederere Temperatur und Isolieren des Verteilers. Dies führt zu beträchtlichen Verbesserungen gegenüber den jetzt bekannten Luft/Brennstoff-Ansaugsystemen, die ein hohes Hass von Brennstoffverdampfung erfordern, um brauchbare Resultate zu erzielen«

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Da der Brennstoff gemäss der vorliegenden Erfindung nicht ausserhalb der Zylinder verdampft vzerden muss, kann die Luft/ Brennstoff-Mischung, wie sie den Zylindern zugeführt wird, kühler und daher dichter sein. Sie ist schliesslich auch deswegen dichter, weil der fein verteilte Flüssigkeitsbrennstoff weniger Volumen einnimmt als ein verdampfter Brennstoff. Es ist einleuchtend, dass eine dichtere Luft/Brennstoff-Charge mehr Leistung als eine weniger dichte erzeugt. Damit wird die Leistung des Motors durch diesen Faktor erhöht.

Die Temperatur der Luft-Brennstoffcharge am Ende der Kompression ist gemäss der Erfindung ebenfalls niedriger als bei den üblichen Motoren, die eine Erwärmung der Ansaugluft zum Verdampfen des Brennstoffs benötigen. Teilweise hängt die niedrigere Endkompressionstemerpatur gemäss der Erfindung mit der niedrigeren Temperatur der Luft-Brennstoffmischung zusammen, wie sie zu Beginn - .-wie oben erwähnt - in die Zylinder eingesaugt wird. Die Endkompressionstemperatur gemäss der Erfindung wird weiter dadurch reduziert, dass ein Teil der Kompressionswärme zur Verdampfung des Brennstoffes innerhalb der Zylinder verwendet wird. Da ausserdem die Endkompressionsteiaperatur niedriger ist, so ist die Verbrennungstemperatur ebenfalls gemäss der Erfindung im Vergleich zu den übrigen Systemen niedriger. Wie bereits erwähnt, werden weniger Stickstoffoxide bei niedrigeren ~ Verbrennungstemperaturen gebildet.

Die niedrigere Kompressionstemperatur scheint auch einen Einfluss auf die Oktanerfordernis des Brennstoffes bei einem bestimmten Motor zu haben. Wenn die !Compressionstemperatur niedriger ist als die Luft-Brennstoffcharge für einen Motor mit einem bestimm-

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ten Kompressionsverhältnis, so ist es weniger wahrscheinlich, dass diese Charge sich selbst entzündet. Damit kann der gleiche Brennstoff für Motoren mit höheren Verdichtungen verwendet werden, oder es kann für einen Motor mit einem bestimmten Kompressionsverhältnis ein Brennstoff mit einer niedrigeren Oktanzahl benutzt werden. Der letztere Vorgang gestattet eine Ersparnis an Brennstoff kosten, v/eil ein Brennstoff mit einer niedrigeren Oktanzahl normalerweise zu einem Preis verkauft wird, der unter dem von gutem Brennstoff mit einer hohen Oktanzahl liegt.

Es wird ferner angenommen, das die Art der Luft/Brennstoff-Charge gemäss der Erfindung ebenfalls mit einem Herabsetzen der Oktanbedingung für den verwendeten Brennstoff zusammenhängt. Anscheinend rührt dies von einer Änderung des Verbrennungsvorganges her, die durch die von der Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung gebildete Luft/Brennstoff-Charge bewirkt wird. Es wurde beispielsweise festgestellt, dass in einem Buick-V8-Motor Baujahr 1963 mit 3,5 Liter Hubraum und einem Kompressionsverhältnis von 11 : 1 die vorliegende Erfindung ausgezeichnete-Resultate sowohl hinsichtlich der Leistung als auch hinsichtlich niedrigerer Abgasemissionen bei bleilosem Normalbenzin einer Oktanzahl von imgefähr 84 bis 86 und ferner bei höherwertigern, Blei enthaltendem Normalbenzin mit einer Oktanzahl von ungefähr 91 bis 93 ergibt. Wenn andererseits der Motor mit einem üblichen Vierkanal-Vergaser ausgestattet wird, benötigt er ein hochwertiges, bleihaltiges Benzin mit einer Oktanzahl von ungefähr 98 bis 100.

Die Ergebnisse der Prüfungen an dem mit hoher Kompression arbeitenden Buick-V8-Motor Baujahr 1963 beim Vergleich eines üblichen Vergasers mit der Gemischeinrichtung 50 Typ B sind in Tabelle IV niedergelegt. Auch hier wurden die gleichen Prüfeinrichtungen und Verfahren wie bei dem Rambler-Motor verwendet.

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ro ο co

CD OT CD

U)

Normalvergaser

Gemischeinrichtung Typ B

Normalvergaser

Gemischeinrichtung Typ B

Normalvergaser

Gemischeinrichtung Typ B

x)

Tabelle IV

Leerlauf Brennstoff HC ppm CO % NOtjpm

hochwertig 310 3,60 normal 120 0,15 bleilos 30 0,15

56 km/h

Brennstoff

Brennstoff

hochwertig

normal

bleilos 1,3
4,6
4,7

HC ppm ' CO % NO ppm O₂ %

hochwertig 350 0,40 1200 2,2

normal Ox) 0,15 15 6,8

bleilos 15 0,15 35 5,4

72 km/h

HC ppm CO % NO Mm O₂ %

1,20 1450 1,6

x) 0,15 135 8,5

x) 0,15 180 5,0

Luft-Brennstoff-Verhältnis

12,5/1
24,2/1
23,6/1

Luft-

Brennstoff-Verhältnis

12,5/1 ■

25,2/1

23,2/1

Verbrauch ^/100 km

10,9 9,2

12,4

Verbrauch X/100 km

13,1 11,0 11,0

unterhalb der 30 ppm Grenze, bei der Kohlenwasscrstoffe mit dem Prüfgerät zuverlässig festgestellt werden konnten.

CjO 00

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Aus Tabelle IV ergibt sich wiederum, daß eine beträchtliche Verminderung der Abgasemissionen durch Verwendung der Erfindung erzielt werden kann. Aus den Prüfungen bei 56 und 72 Kilometer pro Stunde ergibt sich, daß die Gemischeinrichtung gemäß der Erfindung einen Lauf des Motors bei beträchtlich höheren Luft-Brennstoffverhältnissen und mit etwas niedrigerem Brennstoffverbrauch gestattet.

Nach Feststellung dieser Ergebnisse wurde der Buick-Motor mit einer Gemischeinrichtung Typ B ausgerüstet und bei 64 Kilometer pro Stunde bei normaler Straßenbelastung zum Laufen gebracht, und ferner wurde das Luft-Brennstoffverhältnis weiter erhöht. Diese Ergebnisse sind in der Tabelle V niedergelegt und bestätigen die Verbesserung im Motorwirkungsgrad, die Fähigkeit des Motors, mit bleilosem Benzin zu laufen, und die Herabsetzung der Abgasemissionen.

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Tabelle V

£J Luft- Verbrauch

J₀ Brennstoff HC ppm C0% NO npm 0« % Brennstoff- ,//100 km

α, Verhältnis

-* Gemisch-

"^ einrichtung

S ^T^p^B

x) unterhalb der 30 ρρΐη Grenze, bei der Kohlenwasserstoffe r.it dem Prüfgerät zuverlässig festgestellt
werden konnten.

tort >

• I to

• Ui O

normal	15	x)	0	,07	70	11	,2	27	,8/1	7	,2	I
bleilos	0		0	,05	260	12	,1	31	,2/1	6	,3	U) N3

t*> Cn

ι co

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Bei sämtlichen vorerwähnten Prüfungen wurde der Brennstoff in die Gemischeinrichtung durch die Düse 40 -mit ungefähr 2,8 kg/cm Luftdruck eingespritzt, um den Brennstoff aus der Düse zu verteilen. Es wurde jedoch festgestellt, daß es nicht wesentlich ist, daß der Brennstoff in die Vorrichtung eingesprüht wird. Gemäß Tabelle VI wurde der Buick-Motor ebenfalls mit ungefähr 20 PS geprüft, die an den Hinterrädern angriffen, um weiterhin den Wirkungsgrad der Erfindung zu untersuchen.

Normalvergaser
Typ B

Brennstoff

hochwertig

bei Luft von normal 2,7 kg/cm²

ohne
Luft

normal

Tabelle VI

HC ppm CCf/o NO ppm 0 % Leistung

χ- δ _ps

180 1,1 2200 2,0 24

0 0,15 1020 7,0 23

15 0,15 270 6,0 23

Tatsächlich reduzierte unter diesen Leistungsverhältnissen die Gemischeinrichtung Typ B ohne Luftdruck an der Düse die Erzeugung von Stickstoffoxiden im Vergleich zu der Anordnung, bei der die Düse mit Druckluft arbeitete.

Dieser Umstand führt zu der Konstruktion der Gemischeinrichtung C, wie sie in den Fig. 9 bis 13 dargestellt ist. Wie aus Fig.11 hervorgeht, hat diese als Ganzes mit 60 bezeichnete Ausführungsform, ähnlich wie die vorher beschriebenen Ausführungsformen 20 und 30,ein Maulteil 61, welches ein konvergierendes Maul 62 bildet, und ein

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Drosselglied 63, zwischen denen eine Ringöffnung 65 gebildet ist. In Fig. 11 ist das Drosselglied 63 in seiner obersten Lage im Maul 62, und die Austrittsöffnung 65 hat ihre grösste Querschnittsfläche.

Das Drosselglied 63 hat ein unteres konvergierendes Endstück 64 mit einem Konvergenzwinkel, der grosser als der Konvergenzwinkel des Mauls 62 " ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Konvergenzwinkel des Drosselglieds 63 und des Mauls 62 ' 44° bzw. 28 . Wie bereits oben erklärt, bilden damit diese beiden Teile einen Zerstäuber, um einen beträchtlichen Teil der kinetischen Energie der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Luft in statische Energie überzuführen, so dass die Luft durch die Austrittsöffnung über einen grossen Eereich des Ansaugverteilervakuums Schallgeschwindigkeit annehmen kann. Das Maul 62 hat ferner ein divergierendes, unteres Kanalstück 66, um die Länge des Zerstäubers weiter zu vergrössern. Die Ähnlichkeit dieser Anordnung mit der schematischen Darstellung nach Fig. 2B ist im Hinblick auf die maximale Verengung zwischen dem Maul 62 und dem Drosselglied 63, die in einer beweglichen Ebene angeordnet sind, offensichtlich.

Flüssiger Brennstoff wird der Gemischeinrichtung 60 über eine Leitung 68 zugeführt, die an eine Hülse 69 angeschlossen ist, in der sich das Maulteil 61 befindet. Die Hülse 69 hat eine Ringnut 70, die mit der Leitung 68 kommuniziert (siehe Fig. 9 und 10), um so den Brennstoff auf der Aussenseite des Maulteils zu verteilen. Oberhalb der Ringnut 70 hat die Hülse 69 einen solchen Innendurchmesser, dass ein freier Ringraum 71 zwischen dem Körper 69 und dem Maulteil 61 gebildet wird. Der Brennstoff fliesst von der Ringnut 70 nach oben durch den Ringraum und über eine Ringlippe 72 zum oberen Ende des Maulteils 61.

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Wenn das Drosselglied 63 in seiner obersten Stellung ist, wird der über die Ringlippe 72 einströmende Brennstoff unmittelbar dem Strom der eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden' Ansaugluft ausgesetzt, die durch die enge Austrittsöffnung 65 fliesst. Die eine hohe Geschwindigkeit aufweisende Ansaugluft reisst den flüssigen Brennstoff von der Wand und nimmt ihn in fein verteilter Form mit. Die Geschwindigkeit der Ansaugluft wird dann erheblich reduziert, wenn diese Luft durch den Zerstäuber der Gemischeinrichtung 60 hindurch in den Ansaugverteiler einströmt, derart dass ein wesentlicher und ausnutzbarer Teil des fein verteilten Erennstoffes von der Ansaugluft bei ihrem Weiterfliessen zu den Motorzylindern mitgeführt wird.

Um die Größe der Verengung der ringförmigen Austrittsöffnung zu verändern und zu regeln, kann das Drosselglied 63 axial im Maulteil 62 bewegt werden. Wie aus den Pig. 9 bis 11 hervorgeht, ist das Drosselglied 63 im Maulteil 62 durch Arme 75 zentriert, die am Oberende der Hülse 69 verbunden sind. Das Drosselglied trägt ferner eine Kugelmutter 76 in der Art eines Kugellagers, in die das Gewindeende einer Stange 77 eingeschraubt ist. Eine Drehung des Drosselgliedes 63 wird durch einen Stift 38 verhindert, der sich nach untenveinem Arm 75 in eine Öffnung des Oberteils des Drosselgliedes erstreckt. Wenn die Stange 77 gedreht wird, so wird durch die Kugelmutter 76 das Drosselglied 63 je nach der Drehrichtung der Stange auf- oder abbewegt, wodurch die Querschnittsflache der Austrittsöffnung 65 geändert werden kann.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Drehung der Stange 77 durch eine, eine Zahnstange und ein Ritzel aufweisende Betätigungsvorrichtung bewirkt, die als Ganzes mit bezeichnet ist. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, ist ein. hin- und

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herbewegbares Steuerglied 81 mit einer Zahnstange 82 an einem Ende ausgestattet (siehe insbesondere Fig. 12). Die Zahnstange 82 kämmt mit einem Ritzel 83, das auf einer Welle 84 befestigt ist, die in Lagern des Körpers 85 der Betätigungsvorrichtung 80 gelagert ist. Diese Welle trägt ein weiteres Zahnrad 85, das mit einem auf einer Welle 87 angeordneten Zahnrad 86 kämmt {siehe Fig. 9 und 12). Ein weiteres Rad 88 auf der Welle 87 Kämmt mit einem Zahnrad 89 auf einer Welle 90, deren unteres Ende ein Kettenrad 91 trägt (siehe Fig. 12). Das untere Ende der Stange 77 trägt ebenfalls ein Kettenrad 92, das mit dem Kettenrad 91 durch eine Kette 93 gekuppelt ist (siehe Fig. 13). Wenn die Stange 81 gemäß Fig. 9 nach rechts bewegt wird, so wird das Drosselglied 63 gemäß Fig. 11 nach unten bewegt und umgekehrt. Die maximalen oberen und unteren Stellungen des Drossel— gliedes sind einstellbar durch einen Anschlagstift 95 bzw. 96 der Stange 77 festgelegt, die gegen Einstellschrauben 97 und 98 des Gestells 99 der Gemischeinrichtung 60 anschlagen können.

Die Steuerung des der Gemischeinrichtung 60 zugeführten Brennstoffes steht ebenfalls im Zusammenhang mit der Verengung des Maulteils 62 des Drosselgliedes 63. Zu diesem Zweck wird durch eine Pumpe 130 (Fig. 16) Brennstoff unter Druck einera Regelventil 100 zugeführt, das an die Leitung 68 angeschlossen ist, die zur Hülse 69 führt. Das Regelventil 100 weist eine Dosieröffnung 101 und eine konische Ventilnadel 102 auf, die den Fluss des Brennstoffs durch die Austrittsöffnung regeln. Die. Ventilnadel ist in einer Stopfbuchsenpackung 1Ο3 des Regelventils 100 hin- und herbewegbar angeordnet.

Das Zusammenwirken des Regelventils 100 mit dem Drosselglied 63 wird über eine Lasche 105 erzielt, die eine Stange 81 riit der Ventilnadel 192 verbindet. Die Lasche 105 ist an einem mitt-

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t - 153 ^J/

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leren Teil durch einen Stift mit einem Block 106 verbunden, in den das Gewindeende 107 der Nadel eingeschraubt ist. An einem Ende ist die Lasche 105 mit einem Schlitz 108 versehen, in den ein Stift 109 der Stange 81 eingreift, undam anderen Ende hat die Lasche einen Schlitz 110 zur Aufnahme eines Schwenkzapfens 111, der an einem Block 110 befestigt ist, der hin- und herbewegbar in einem am Gestell 99 angeordneten Führungskanal 113 montiert ist. Wenn die Stange 81 gemäß Fig. nach rechts verschoben wird, dreht sich die Lasche 105 um den Stift 111 und bewegt die Ventilnadel 102 nach rechts, so daß

der Durchgang durch die Dosieröffnung 101 vermindert wird.

Um den Brennstoffluß für eine bestimmte Stellung des Drosselgliedes einzustellen, kann das Gewindeende 107 der Ventilnadel in den Block 106 hinein oder aus diesem heraus geschraubt v/erden, um so den Brennstoffluß durch die Austrittsöffnung 101 herabzusetzen oder zu erhöhen. Die Änderung des Brennstofflusses im Zusammenhang mit Änderungen in der Lage des Drosselgliedes kann auch dadurch bewirkt werden, daß die Lage des Schwenkzapfens 111 geändert wird, um den die Lasche 105 geschwenkt wird. Dies wird durch Drehen einer Schraube 115 bewerkstelligt, die von einem Schieber 112 getragen und in eine Stirnplatte 116 des Gestells 99 eingeschraubt ist. Durch Änderung des Schwenkpunktes der Lasche 105 wird die Größe der Bewegung der Ventilnadel 102 relativ zur Stange 81 geändert.

Um das Vakuum im Ansaugverteiler zu kompensieren, durch das das Drosselglied 63 nach unten in das Maulteil 62 hineingezogen wird, ist die Gexaischeinrichtung 60 mit einer Vakuum-

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Rückkopplung ausgestattet. Hierzu ist eine Vakuumöffnung 120 in der Grundplatte 121 der Gemischeinrichtung angeordnet, und eine Vakuumleitung 122 verbindet diese Vakuumöffnung 120 mit einem Zylinder 123, dessen Kolben 124 eine Zahnstange 125 trägt, die mit dem Zahnrad 85 zusammenwirkt. Wenn sich nun das Vakuum an der Vakuumöffnung 120 erhöht, so bewegt der Kolben 124 die Zahnstange 125 in einer solchen Richtung, daß das Drosselglied 63 angehoben und dadurch das Vakuum reduziert wird. Durch diese Anordnung braucht nun eine viel kleinere Kraft auf die Stange 81 ausgeübt zu werden, um die Lage des Drosselgliedes 63 zu verstellen.

Die Gemischeinrichtung 60 gemäß den Fig. 9 bis 13 wurde mit Erfolg an einem Motor Ford Torino Baujahr 1970 angebracht. Dieser Motor hatte einen Hubraum von 5,8 Liter und ein Kompressionsverhältnis von 10,7 : 1. Er hatte ferner einen Vierkanal-Vergaser als Normalausrüstung, und es wurde empfohlen, einen hochwertigen Brennstoff zu verwenden.

Mit diesem Ford-Motor wurde nun die gleiche Brüfeinrichtung und das gleiche Verfahren wie oben beschrieben verwendet, und die Ergebnisse sind in Tabelle VII zusammengefaßt.

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ro ο co

ο an ο ω

Normalvergaser

Gemischeinrichtung Typ C

Normalvergaser

Gemischeinrichtung Typ C

Tabelle VII Leerlauf

Brennstoff Oktanzahl HG ppm CO % NO ppm O₀ %

4,25

98 300

hochwertig

normal bleilos

hochwertig

normal bleilos weisses Gas

x) keine Ablesung vorgenommen 25

92	48	0,68	- X)	6,0
87	15	0,50	- X)	4,6
72 km/h-
98	170	0,45	2600	0,7
92	30	0,25	480	6,5
87	15	- x)	220	7,0
58	15	0,30	40	7,0

• υι Ο

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26.10.71 2 15381 B

Die Ergebnisse der Tabelle VII zeigen wiederum deutlich, dass eine beträchtliche Reduktion der Abgasemissionen durch die Verwendung der Gemischeinrichtung und des Verfahrens nach der Erfindung erzielt wurde. Gleichzeitig wurde die Oktanforderung in bezug auf den Motor erheblich reduziert und damit die Brennstoff Wirtschaftlichkeit verbessert.

Um nun eine gleichzeitige Prüfung von mehreren Automobilen auf der Strasse und auf dem Dynamometer durchführen zu können, wurden weitere Gemischeinrichtungen für den flüssigen Kraftstoff und die einströmende Luft gebaut. Ferner wurde an der Prüfeinrichtung ein neuer -'Chassis-Dynamometerstand zusammen mit empfindlicheren und kontinuierlich aufzeichnenden Instrumenten installiert.

Diese zusätzlichen Gemischeinrichtungen D sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen, die in den Fig. 9 bis 13 gezeigt sind, nur mit dem Unterschied, dass das Maulteil 61d und das Drosselglied 63d so ausgebildet wurden, dass sie entsprechend der schematisch in Fig. 2A dargestellten Wirkungsweise funktionieren. Mit anderen Worten: die Stelle der grössten Verengung in Form einer ringförmigen Austrittsöffnung 65d zwischen dem Maulteil 62d lind dem Drosselglied 63d ist in einer festen Ebene angeordnet, die in Fig. 14 durch die Schnittlinie 15-15 dargestellt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Konvergenzwinkel des Drosselgliedes 30° und der für das Maulteil 100° oberhalb der Austrittsöffnung 65d und 10° unterhalb dieser Austrittsöffnung.

Eine dieser Gemischeinrichtungen D mit einem Maulteil von 53 mm Durchmesser wurde in einem Dodge-Fahrzeug, Modell 1970 von 5,2 Liter Hubraum bei 8,8 : 1 Komprerssionsverhältnis eingebaut.

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Die Verbesserung in Abgasemulsionen bei dieser Kombination und der Fähigkeit, Kraftstoff mit niederer Oktanzahl und ohne Blei und sogar Petroleum zu verarbeiten, wurde nun mit einem Motor verglichen, der mit einem normalen Vergaser ausgestattet ist. Die Werte sind in Tabelle VIII gezeigt.

Tabelle VIII
. 80 km/h

Brennstoff HC ppm CO % NO ppm (Oktanzahl)

Normalvergaser 100 0,20 3800

Gemisch- 87 - 35 0,20 270

einrichtung _Rt. „_ς _

_{Typ D} 85 25 0,06 170

65 35 0,10 120 ¹¹ Petroleum 90 0_rl4 225

Ähnliche Ergebnisse ergaben sich bei den Geraischeinrichtungen D, die einen Durchmesser von 56 mm am Maulteil aufwiesen, und die in einem Chevrolet, Baujahr 1970 mit 5,7 Liter Kubraum und einem Kompressicnsverhältnis von 10,25 : 1 in einer V-8-Maschine eingebaut wurde. Ursprünglich hatte dieser Motor einen Vierkammervergaser und benötigte einen hervorragenden Kraftstoff. Ein Vergleich der Abgaseniis sionen dieses Motors bei einem normalen Vergaser und bei der Gemischeinrichtung D gemäss der Erfindung ist in Tabelle IX dargestellt.

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Normalvergaser

Gemischeinrich tung
Typ D

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Tabelle IX

Leerlauf

	Brennstoff HC ppm	80 km/h	CO %	Ν0χ ppm
Normal	hochwertig 200	3,0	100
vergaser
Gemisch	bleilos 55	0,12	73
einrich	normal
tung
Typ D

hochv/ertig 1OO

bleilos normal

0,20 3800 0,20 270

Weitere Versuche vmrden ferner mit der Gemischeinrichtung D beim Einbau in einen Cadillac-Motor, Baujahr 1958 mit sechs Liter Hubraum und einem Kompressionsverhältnis von 10,25 : durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Überprüfungen sind in Tabelle X zusammengefasst.

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Tabelle X

Leerlauf

	Brennstoff	HC ppm	CO	%	NO ppm
Normal vergaser	hochwertig	500	2,	5	80
Gemisch einrich tung Typ D	bleilos normal	118	o,	10	40
		80 km/h
Normal vergaser	hochwertig	100	l-	2	1800
Gemisch einrich tung Typ D	bleilos normal	16	o,	12	168

Auch hier erreichte die Gemischeinrichtung D genäss der Erfindung eine erhebliche Reduktion in den Abgasemissionen und gestattete auch den Betrieb des Motors mit üblichem, bleifreiem Normalbenzin.

Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Tabellen I bis X dargestellten Daten während eines im wesentlichen eingeschwungenen Betriebszustands erreicht wurden. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung auch erhebliche Reduktionen in Abgasverunreinigungen ergibt, wenn die Motoren dem üblichen California-Zyklus mit sieben Betriebsarten unterworfen werden (Fed. Reg., Eand 33, Nr. 108 vom 4.6.1968). Grundsatzlieh erfordert diese Prüfung einen sehr genau gesteuerten Lauf des Motors auf einem Dynamometer bei bestimmten festgelegten Geschwindigkeiten v/ährend bestimmter Zeitintervalle.

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Die Abgasemissionen, wie sie während eines solchen Sieben-Betriebs arten-Arbeits Spieles erzeugt wurden, wurden dann entsprechend gewichtet und mit einer vorgeschriebenen Formel berechnet« Obgleich die Prüfungen entsprechend den amerikanischen Bundesvorsehriften einen Kaltstart nach mindestens einer zwölfstündigen Wartezeit erfordern, sind die hier dargestellten Prüfungsergebnisse aufgrund von Warmstarts ermittelt worden, und zwar ohne dass der Motor wieder auf die Umgebungstemperatur herabsank. In allen hier wiedergegebenen Prüfungen nach dem Sieben-Betriebsarten-Arbeitsspiel wurde der Wärmeübergang im Ansaugverteiler blockiert, um so die Temperatur in diesem Ansaugverteiler zu reduzieren.

Eine dieser Gemischeinrichtungen D, und zwar mit einem Maulteil und einem Drosselglied gemäss Fig. 14 und 15, wurde in dem obenerwähnten Chevrolet-Motor, Baujahr 1970 eingebaut und dann entsprechend der Prüfung nach dem Sieben-Betriebsarten-Arbeitsspiel betrieben. Bevor die Ergebnisse dieser Prüfungen dargelegt werden, sei darauf hingewiesen, dass Änderungen in dem Zündzeitpunkt dieses Motors (als auch anderer Motoren) einen beträchtlichen Einfluss auf die Abgasemissionsergebnisse bei einer solchen Prüfung nach dem Sieben-Betriebsarten-Arbeitsspiel haben. Bei normaler Ausrüstung hat der Motor einen mit dem Verteiler (Zündfunken vor richtung) gekuppelten Voreilmechanisimis, der durch ein übertragungsgesteuertes Vakuum betätigt wird. Hierdurch wird bei r einem Fahrzustand im höchsten Gang der Zündzeitpunkt bis um 35 bis 40° vor dem oberen Totpunkt der Kolben vorgestellt. Wenn der VAkuum-Vorstellmechanismus abgeschaltet wird, so wird die Zündzeitpunktsteuerung entsprechend der Motorgeschwindigkeit durch einen Zentrifugalvorstellmechanismus zwischen 4° vor dem oberen Totpunkt bei Leerlauf und 20° vor dem oberen Totpunkt bei 80 km pro Stunde verändert. Wie in Tabelle XI dargestellt, ergibt eine Abschaltung des Vakuum-Vorstel!-Mechanismus während der Prüfungen nach dem Sieben-Betriebsarten-Arbeitsnpiel, wenn der Motor mit einem normalen Vier-Kanal-Vergaser ausgestattet ist,

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eine Verminderung der HC- und NO -Emissionen auf ungefähr die Hälfte.

Tabelle XI Sieben-Betriebsarten-Arbeitsspiele Warmstart

	Brennstoff	Vakuum- Verstellung	HC ppm	CO %	NOx
Normal vergaser	hochwertig	ja	118	0,19	1147
•1	Il	nein	66	0,23	411
Il	bleilos	ja	111	0,22	1039
Il	Il	nein	68	0,27	434

Erhebliche Verbesserungen der obigen Ergebnisse wurden erzielt, wenn der Chevrolet-Motor mit einer Gemischeinrichtung D nach den Fig. 14 und 15 ausgestattet wurde, wie sich dies aus Tabelle XII ergibt.

Tabelle XII Sieben-Betriebsarten-Arbeitsspiel Warmstart

Brennstoff Zündzeit- HC ppm CO % NO

Gemischein- normal 4°-l4° 33 0,18 180 richtung ' bleilos
Typ D

Während der Prüfungen auf der Strasse und mit Hilfe des Dynamometers an dem Chevrolet-Motor, Baujahr 1970 mit der Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung ergab sich, dass diese sehr empfindlich auf Änderungen der Motortenperatur und des Ansaugverteilervakuums war. Um nun diese sich ändernden Zustände zu kompensieren und die Resultate der Prüfungen nach dem S.\eben-Betricbnarton-Arbeitsspiel, wie eben dargelegt, zu erzielen, wurde

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ein umständlicheres Kraftstoffsteuersystem verwendet, als es bei den vorerwähnten Prüfungen bei gleichmässigem Lauf benutzt wurde· Ein hierbei verwendetes Kraftstoffsteuersystem ist schematisch in Fig. 16 dargestellt.

Wenn der Zündschalter 129 eingeschaltet ist, wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank über eine elektrische Kraftstoffpumpe 130 abgezogen, die so eingestellt ist, dass ein Druck von

2
0,46 kg/cm in der Zufuhrleitung 131 entsteht. Der Kraftstoff strömt durch ein Filter 132, das zwischen der Zufuhrleitung 131 und einer Kraftstoffzuführleitung 133 angeordnet ist. Ferner ist noch eine Rückflussleitung 134 an das Filter 132 über eine Verengung 135 derart angeschlossen, dass ein über den Bedarf des Motors hinausgehende Kraftstoffzulieferung ständig gefiltert und zum Kraftstofftank zurückgeführt wird.

Von der Zufuhrleitung 133 strömt der Kraftstoff über parallele Zweigleitungen 136 und 137 zu einem Nadelventil 100. Die Zweigleitung 13 6 v/eist einen konstanten Druck einregulierenden Reg-

2
ler 138 auf, der auf 0,32 kg/cm eingestellt ist und ferner ein Dosierventil 139, das durch ein Motorverteilervakuum über einen Hembranbetätiger 140 gesteuert wird. Etv/aiger überschüssiger Kraftstoff, der dem Dosierventil zugeführt wird, wird dann über die Rücklaufleitung 141 wieder an den Kraftstofftank zurückgegeben .

Die Zweigleitung 137 v/eist drei einen konstanten Druck einregulierende Regler 142,143,144 auf, die in Reihe angeschlossen uni

2
auf 0,18, 0,14 bzw. 0,11 kg/cm eingestellt sind. Zwischen den Reglern 142 und 143 und dem Abflussende der Zweigleitung 137 ist eine Nebenschlussleitung 135 mit einem Magnetventil 146 angebracht. Eine weitere Kebenschlussleitung 147 mit einem Magnetventil 148 ist zwischen den Reglern 143 und 144 und dem Abfluss-

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²⁶*¹⁰·⁷¹ 2153816

ende der Zweigleitung 137 angeschlossen. Ferner ist ein Temperaturschalter 149 und ein Druckschalter 150 parallel zum Magnetventil 146 angeordnet und ferner ist ein Temperaturschalter 151 ■und ein Druckschalter 152 parallel zum Magnetventil 148 angeschlossen.

Die Temperaturschalter 149 und 151 sind so angeordnet, dass sie die Temperatur des Kühlwassers im Motormantel abfühlen und bei 29° bzw. 32° öffnen. Die Druckschalter 150 und 152 fühlen das Verteilervakuum und öffnen sich bei 230 mm und 250 mm Quecksilbersäule. Ferner ist ein öldruckschalter 153, der so lange offen bleibt, bis ein Öldruck festgestellt wird, in Reihe zwischen Erde (Null) und den einzelnen Schaltern 149 bis 152 angeschlossen. Mit dem anderen Ende der Spule der einzelnen Magnetventile 146 bis 148 ist eine Stromquelle, beispielsweise ein 12 V-Akkumulator, angeschlossen, um so die betreffenden Stromkreise zu vervollständigen.

Eine weitere Nebenschlussleitung 155 ist zwischen dem Druckregler 138 und einer Stelle in der Abgabeleitung 68 zwischen dem Nadelventil 100 und der Gemischeinrichtung 60 angeschlossen. Die Nebenschlussleitung 155 hat einen Druckakkumulator 157 und ein Paar von federbelasteten Rückschlagventilen 158 und 159 zu beiden Seiten des Akkumulators.

Die Hauptbahn des Brennstoffstromes zu der Gemischeinrichtung verläuft über die Zweigleitung 1*37 und die Druckregler 142 bis 144, die dem Nadelventil 100 Brennstoff zuführen. Während des anfänglichen Arbeitens, wenn der Motor kalt ist, wird dem Nadelventil 100 über die Nebenschlussleitung 145 so lange zusätzlicher Brennstoff zugeführt, bis die Motorwassertemperatur 29O°C erreicht und anschliessend durch die Nebenschlussleitung 147, bis die Motorwassertemperatur 320 erreicht. Anschliessend wird die Haaptmenge des Brennstoffes über die Zweigleitung 137 zugeführt, die über alle drei Druckregler 142 bis 144 führt.

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Wenn das Drosselgestänge so bewegt wird, dass das Maul der Gemischeinrichtung 60 geöffnet wird, so wird der Gemischeinrichtung 60 eine kleine Menge von zusätzlichen Brennstoff vom Akkumulator 157 zugeführt. Das Rückschlagventil 158 öffnet bei

ungefähr 0,28 kg/cm , um so den Akkumulator, der die Form eines kleinen Kolben- und Zylinderaggregates hat, über die Zweigleitung 136 mit Brennstoff zu versorgen. Das andere Rückschlagventil 159 öffnet bei ungefähr 0,42 kg/cm , so dass so lange kein strom durch den Akkumulator fliesst, bis sein Kolben durch das Drosselgestänge vorbewegt wird, wodurch der Druck innerhalb

2 des Akkumulators über 0,42 kg/cm erhöht wird.

In dem dargestellten Brennstoffsteuersystem wird ferner der Gemischeinrichtung 60 über die Nebenschlussleitung 145 und 147 zusätzlich Brennstoff zugeführt, wenn der Motor unter Last steht und das Vakuum im Ansaugverteiler unterhalb 230 bzw. 250 mm Quecksilbersäule sinkt. Es wird dann über die Zweigleitung 136 und das Dosierventil 139 progressiv mehr Brennstoff zugeführt, wenn das Vakuum im Ansaugverteiler unterhalb 230 mm Quecksilbersäule abfällt. Es sei darauf hingewiesen, dass natürlich die vorerwähnten Temperatur- und Druckbedingungen nur als Beispiel gewertet werden können und dass verschiedene andere Änderungen und Abwandlungen in dem Brennstoffsteuersystem gemacht werden können, ohne dass dadurch der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.

Wie oben erwähnt, wird der Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung in einer Brennstoffzuführzone am Punkt der maximalen Verengung oder vor diesem Punkt zwischen dem Maul und dem Drosselglied flüssiger Brennstoff zugeführt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der flüssige Brennstoff der Scherwirkung des Luftstromes unterworfen und fein verteilt wird, dessen Geschwindigkeit sich an der Maulzone bis zur Schallgeschwindigkeit erhöht und stromabwärts dicht unterhalb des Maris im Zerstäuber Überschallgeschwindigkeit erreicht. Kurz danach durch-

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BAD ORJQIMAL

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strömen die Einlassluft und die mitgerissenen Brennstofftropfen eine Überschall-Schockfront oder -zone im Zerstäuber. Die Luftgeschwindigkeit nimmt plötzlicHwieder ab und die Brennstofftropfen, die sich mit hoher Geschwindigkeit relativ zur Luft weiterbewegen, werden dann einer weiteren Scherwirkung unterworfen.

Es wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, um die Ergebnisse der Einführung von flüssigem Brennstoff an verschiedenen Stellen oberhalb und unterhalb der maximalen Maulverengung zu untersuchen. Das Maul an einer Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung nach Fig. 14 wurde, wie in Fig. 17 dargestellt, derart abgeändert, dass ein ringförmiger Brennstoffzufuhrschlitz 170 ungefähr 90 mm unterhalb der maximalen Maulverengung ent- \ stand. Dieser ist durch eine gestrichelte Linie 171 dargestellt. Diese Gemischeinrichtung v/urde in dem oben bereits erwähnten Chevrolet, Baujahr 1970 eingebaut und gemäss den gleichen Prüfverfahren auf dem Chassis-Dynamometer geprüft.

Die Ergebnisse dieser Prüfungen ergaben, dass der Kraftwagen nur bei Geschwindigkeiten oberhalb von 89 km/h betriebsfähig war, wenn der Brennstoffschlitz 170 etwa 19 mm unterhalb der maximalen Maulverengung angeordnet ist. Bei Geschwindigkeiten unter 89 km/h wird der flüssige Brennstoff nicht mehr in feine Tropfen aufgespalten und durch die Einlassluft mitgenommen. Vielmehr ist der Vorgang so, dass der Brennstoff anscheinend in sporadischen Strömen oder Schüben in den Verteiler eintritt, so dass das Kraftfahrzeug nicht betriebsfähig ist.

Bei Geschwindigkeiten über 89 km/h lief das Kraftfahrzeug zwar, doch war die Einstellung des Motors auf minimale Abgasemissionen äusserst schwierig und das Brennstoffventil sehr empfindlich.

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Der BreniBtoffdruck musste auf einen sehr niedrigen Wert reduziert werden, um die Abgasemissionen überhaupt beeinflussen zu können. Es wird angenommen, dass dies mindestens teilweise mit der Tatsache zusammenhängt, dass der g_renn^stoffzufuhrschlitz 170 unmittelbar den Vakuumbedingungen im Ansaugverteiler unterworfen wird, wenn er unterhalb der Maulverengung angeordnet ist» Die Emissionsergebnisse sind weiter unten in der Tabelle XIII dargestellt.

Es wurde dann eine weitere Prüfung mit einem Brennstoffzufuhrschlitz 172 durchgeführt, der 2,5 mm unterhalb der maximalen Maulverengung aigeordnet war. Der Lauf des Kraftwagens und das Ansprechen der Brennstoffnadel waren besser, der Kraftwagen war jedoch unterhalb 80 km/h nicht mehr betriebsfähig. Die Emissionsergebnisse dieser Prüfung sind ebenfalls in der Tabelle XIII dargestellt.

Eine ähnliche Prüfung wurde mit einem Brennstoffzufuhrschlitz 173 2,5 mm oberhalb der maximalen Maulverengung durchgeführt. Der Kraftwagen lief nun zwar bei allen Geschwindigkeiten, doch traten bei den niedrigen Geschwindigkeiten infolge der Vakuumwirkung auf den Brennstoffschlitz einige Schwierigkeiten auf, die Schwankungen im Brennstofffluss verursachten und bewirkten, dass das Ansprechen der Nadel sehr unempfindlich war. Die Emissionsergebnisse sind ebenfalls in Tabelle XIII dargestellt.

Der gleiche Versuch wurde mit einem Kraftstoffzufuhfschlitz durchgeführt, der etwa 6,4 mm oberhalb der maximalen Maulverengung angeordnet war. Hierdurch konnte ein höherer Brenn.stoffdruck und ein besseres Ansprechen der Nadel erzielt werden, doch wurde der ^Brennstoffzufuhrschlitz immer noch etwas durch das infolge der grossen Nähe der Maulverengung herrschende Vakuum beeinflusst. Der Kraftwagen war bei allen Geschwindigkeiten und auch beim Leerlauf betriebsfähig. Die Emissionsergebnisse sind wiederum in Tabelle XIII dargestellt.

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215381R

Tabelle XIII

Geschwindiq- keit (km/h)	HC ppm	CO %	NO ppm
98	12	0,22	640
97	12	0,17	770
87	5	0,13	240
72	12	0,35	240
76	28	0,28	258

Lage des Brennstoffschlitzes

19 irun unterhalb
2,5 mm unterhalb
2,5 mm unterhalb

2,5 mm oberhalb
6,4 mm oberhalb

Wie bereits oben erwähnt, wird die Einlassluft, die durch die Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung an der maximalen Maulverengung strömt, auf Schallgeschwindigkeit und bei einem wirksamen Zerstäuber innerhalb des Zerstäubers auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und sodann plötzlich mit abnehmender Geschwindigkeit weitergeführt, wenn sie durch eine Schallschockfront hindurchgeht. Dies wurde im Verlauf der obenerwähnten Experimente in Verbindung mit der Lage des Brennstoffzufuhrschlitzes bestätigt. Während der Prüfung des Wagens auf dem Dynamometer wurde eine sehr enge, mit einem Vakuummesser gekuppelte Injektionskanüle axial in die Ringöffnung zwischen dem Maulteil 62d und dem Drosselglied 63d eingeführt. Zunächst wurde damit das Vakuum im Ansaugverteiler festgestellt und dann die Kanüle um vorbestimmte Beträge herausgezogen. Dabei wurde durch den ganzen Zerstäuber und das Maulteil hindurch das Vakuum bestimmt und registriert. Die typischen Ergebnisse dieser Versuche sind in Fig. 18 graphisch dargestellt.

Die ausgezogene Kurve in Fig. 18 zeigt das Vakuumprofil an dem Maul der Gemischeinrichtung, wenn das Vakuum im Ansaugverteiler 410 mm Quecksilbersäule beträgt. Dieser Viert liegt natürlich

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oberhalb des Schwellenvakuvims von 360 mm Quecksilbersäule, wie es erforderlich ist, um am Maulteil Schallgeschwindigkeit zu erzielen. Infolge des allmählich ansteigenden Querschnittes des Zerstäubers wird überdies die Geschwindigkeit des Luftstromes bis über die Schallgeschwindigkeit hinaus erhöht, wie dies durch den Teil des Vakuumprofils angedeutet ist, der sich von dem Schallgeschwindigkeitspunkt (360 mm Quecksilbersäule) bis zu einem Vakuum von 600 mm Quecksilbersäule nach oben erstreckt. Dieser starke Anstieg von der Schallgeschwindigkeit bis zu einem Spitzenwert bei Überschallgeschwindigkeit erfolgt längs eines sehr kurzen axialen Abstandes von lediglich ungefähr 2,5 mm in das Maulteil der betreffenden Einrichtung hinein. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sich dieser Abstand entsprechend der speziellen Formgebung der Einrichtung ändern kann.

Von dem Spitzenwert bei Überschallgeschwindigkeit an sinkt die Luftgeschwindigkeit dann plötzlich ab, und zwar in dieser besonderen Einrichtung ebenfalls innerhalb einer Strecke von ungefähr 2,5 mm, wie dies durch den scharfen Abfall in dem Vakuumprofil angedeutet ist, wenn es auf das Vakuum zurückkehrt, wie es im allgemeinen im Ansaugverteiler herrscht. Der Geschwindigkeitsabfall ist sogar noch grosser als der Abfall des Vakuums und die Luftgeschwindigkeit fällt im Verteiler erheblich unter die Schallgeschwindigkeit ab. Sowohl die schnelle Beschleunigung der Luft auf Überschallgeschwindigkeit als auch der plötzliche Abfall auf Unterschallgeschwindigkeit ergeben auf die grösseren Tröpfchen des mitgeführten flüssigen Kraftstoffes hohe Scherkräfte, so dass sich, auf die schwereren Kraftstoffteilchen, die in der Luft mitgeführt werden, aufeinanderfolgende Druckzugkräfte ausbilden. Diese hohen Scherkräfte führen dazu, dass irgendwelche grösseren Flüssigkeitstropfen in feinere Tropfenform übergeführt und unterteilt werden.

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Gemäss der vorliegenden Erfindung wird die durch die Gemischeinrichtung und die nachfolgende Schockwirkung im Zerstäuber bewirkte Überschallgeschwindigkeit auch bei Vakuumbedingungen im Verteiler aufrechterhalten, die unterhalb derjenigen Bedingungen liegen, bei denen normalerweise durch ein einfaches Drosselklappenventil Schallgeschwindigkeit erreichbar wäre. Dies ergibt sich aus der gestrichelten Kurve des Vakuumprofils gemäss Fig. 18 für ein allgemeines Verteilervakuum von 290 mm Quecksilbersäule und ferner auch daraus, dass für den Punkt X ein Vakuum an dem Maulteil von 500 mm Quecksilbersäule bei einem Verteilervakuum von nur 240 mm Quecksilbersäule erreicht wird, d.h. bei einem Vakuum, das erheblich unterhalb des Vakuums von 360 mm Quecksilbersäule am Schallgeschwindigkeitspunkt liegt. Es ist deshalb einleuchtend, dass der Zerstäuber auch bei diesen niedrigen Vakuumbedingungen im Ansaugverteiler so wirkt, dass eine Spitzengeschwindigkeit im Überschallgebiet und anschliessend ein Abfall auf Geschwindigkeiten unterhalb der Schallgeschwindigkeit erzeugt wird, wie das durch die Vakuumprofile nach Fig. 18 dargestellt ist.

Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten Kurven der Fig. 18 mit der Gemischeinrichtung nach Fig.' 17 im Zusammenhang mit Versuchen mit den oben beschriebenen Kraftstoffzufuhrschlitzen erhalten wurden. Es handelt sich hier somit um Vakuumprofi ld ar stellung en, wie sie beim Lauf eines Chevrolet vom Baujahr 1970 auf dem Dynamometer erhalten wurden. Obgleich die Injektionskanüle sehr fein und etwas abgeflacht war, konnten Vakuumablesungen unterhalb ungefähr 280 mm Quecksilbersäule wegen Schwankungen des Motors auf dem Dynamometerstand infolge einer Beeinflussung des Kraftstoffflusses und des Luftstromes durch den durch die Ringöffnung zwischen dem Maulteil 62 und dem Drosselglied 63 gebildeten Raum nicht ganz zuverlässig erhalten werden.

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Um nun die Wirkung zu bestätigen, die der Zerstäuber der Gemischeinrichtung gemäss Fig. 17 auf die Erzeugung von hohen Oberschallspitzengeschwindigkeiten und auf die Bildung von plötzlichen Schallgeschwindigkeits-Schockzonen, wie in Fig. angedeutet, hatte, wurde ein erheblicher Teil des Zerstäubers des Drosselgliedes 63c, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 17 angedeutet, abgeschnitten. Dabei wurde dann nur ein Teilstück gerade oberhalb des Drosselgliedes von 1,6 mm Länge stehen gelassen.

In Fig. 19 sind zwei Vakuumprofilkurven am Maul einer durch Abschneiden des Drosselgliedes abgewandelten Gemischeinrichtung dargestellt.

Die ausgezogene Kurve wurde bei einem Vakuum von 430 mm Quecksilbersäule im Ansaugverteiler und die gestrichelte Kurve bei einem solchen von 340 mm Quecksilbersäule aufgezeichnet. Diese Werte liegen oberhalb bzw. unterhalb des Schwellenvakuums von 360 mm Quecksilbersäule, das notwendig ist, um am Maulteil Schallgeschwindigkeit zu erzeugen. Obgleich diese Abwandlung immer noch dazu führte, dass die Geschwindigkeit in den Überschallbereich überging, so waren doch die betreffenden Spitzengeschwindigkeiten viel niedriger als jene gemäss Fig. 18. Diese Geschwindigkeiten wurden längs einer viel grösseren Strecke aufrechterhalten und dann relativ langsam in den Zustand im Ansaug-P verteiler überführt. Die dabei auf den Kraftstoff sowohl in Schub- als auch in Zugrichtung ausgeübten Scherkräfte sind in der abgewandelten Vorrichtung erheblich reduziert, wie sich dies aus einem Vergleich der Fig. 18 und 19 ergibt. Dies wurde auch durch visuelle Beobachtung der Tropfen bestätigt, die in der abgewandelten Vorrichtung erzeugt wurden. Durch das abge-

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schnittene Drosselglied gemäss Fig. 17 wurden augenscheinlich viel grössere Tropfen erzeugt als bei der Ausbildung gemäss der ausgezogenen Linie« Die betreffenden Vakuumwerte im Ansaugverteiler, Spitzenvakuumwerte und Vakuumdifferenzen (in mm Quecksilbersäule) für die Fig. 18 und 19 sind in der Tabelle XIV enthalten.

	Tabelle	XIV	Vakuum-
	Verteiler-	Spitzen-	Differenz
Vakuum-Profil	Vakuum	Vakuum
Fig. 18			191
ausgezogen	406	597	216
gestrichelt	292	508	254
Punkt X	241	495
Fig. 19			76
ausgezogen	432	508	94
gestrichelt	343	437

Da offensichtlich bei der oben beschriebenen Abwandlung der plötzliche Schock verloren geht, wurde eine weitere Konstruktion eines Maulteils und eines Drosselgliedes gemäss Fig. 14 für v/eitere Versuche angefertigt. Zuerst wurde ein Teil sowohl des Maules als auch des Drosselgliedes im Zerstäuber von einer Stelle an abgeschnitten, die 30 mm unterhalb des Punktes der maximalen Verengung des Maulteils beginnt, wie aus den unteren gestrichelten Linien der Fig. 20 hervorgeht. Dies hatte, wenn überhaupt, nur einen geringen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Zerstäubers und eine Aufzeichnung des Vakuumprofils dieser Einrichtung erschien in ihrer Form und Grosse der in ausgezogenen Linien dargestellten iiarve der Fig. 18 sehr ähnlich. -

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Anschliessend wurden das Maulteil und das Drosselglied abgeschnitten, und zwar beginnend an einem Punkt, der 7,6 mm unterhalb der maximalen Verengung liegt, wie aus den mittleren gestrichelten Linien der Fig. 20 hervorgeht. Beide Kurven des Vakuumprofils dieser Einrichtung sind in Fig. 21 dargestellt. Die ausgezogene Kurve gilt für ein Vakuum von 390 mm Quecksilbersäule im Verteiler und die gestrichelte Kurve für ein solches von 340 mm Quecksilbersäule. Diese Werte lagen ebenfalls im Bereich von denjenigen der Fig. 18 und ein Vergleich mit diesen Figuren ergab, dass die betreffenden Kurven sowohl in Form als auch in Grosse einander sehr ähnlich waren. Tatsächlich traten in Fig. 21 sowohl der schnelle Anstieg als auch der Abfall der' Geschwindigkeit sogar bei einer noch kürzeren axialen Strecke als bei der Fig. 18 auf. Dies zeigt an, dass, obgleich der Zerstäuber nunmehr nur 7,6 mm lang war, immer noch eine scharfe Überschall-Spitzengeschwindigkeit und anschliessend eine plötzliche Schockfront zustande kamen.

Anschliessend wurde sowohl das Maulteil 62 als auch das Drosselglied 63 abgeschnitten, und zwar beginnend an einer Stelle 2,5 mm unterhalb des Punktes grösster Verengung, Hierdurch ergab sich eine teilweise Zerstörung des Zerstäubers, wie sich dies aus den beiden Vakuumprofilen der Fig. 22 ergibt. Obgleich die betreffenden Vierte des hier eingezeichneten Verteilervakuums nur wenig unterhalb der Werte der Fig. 21 liegen, ergibt sich doch, dass die betreffenden Spitzen in Fig. 22 wesentlich niedriger als in Fig. 21 sind. Damit wird also der Wirkungsgrad des Verteilers definitiv beeinflusst. Die betreffenden Verteilervakuumwerte, Spitzenvakuumwerte und Vakuumdifferenzwerte (in mm Quecksilbersäule) sind in den Fig. 21 und 22 in der Tabelle XV dargestellt.

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	Tabelle XV	Spitzen- Vakuum	Vakuum- Differenz	152
Vakuum-Profil	Verteiler- Vakuum		1	178
Fig. 21		538
ausgezogen	386	521	102
gestrichelt	343		84
Fig. 22		470
ausgezogen	368	419
gestrichelt	335

Im Hinblick auf die scharfen Spitzen in der Geschwindigkeit und die guten Schockmerkmale gemäss Fig. 21 einer Gemischeinrichtung, wie sie durch die mittlere gestrichelte AusfUhrungsform in Fig. 20 dargestellt ist, wurden nun zusätzliche siebenphasige Heissstart-Tests mit dem erwähnten Chevrolet vom Baujahr 1970 gefahren. Der Wagen wurde mit einer Typ Ε-Einrichtung ausgestattet, die ein übliches Drosselglied 63 und ein Maulteil hatte, das von einem Punkt 7,6 mm unterhalb der Verengung unter einem Winkel von 6 abgeschnitten war. Diese Einrichtung vom Typ E ist in Fig. 23 in ausgezogenen Linien dargestellt und die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle XVI enthalten.

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Tabelle XVI

Brennstoff Zündzeitpunkt HC ppm CO % NO ppm

Normal, bleilos, 92 Oktan 4 - 22° 29 0,15 172 85 Oktan, bleilos,

butanfrei 4° - 22° 31 0,12 179 75 Oktan, bleilos, butanfrei 4 - 22° 44 χ) Ο,15 159 75 Oktan, bleilos, butanfrei 0° - 20° 24 0,14 126

fc χ) Der Motor hatte schmutziges öl, das dann beim nächsten " Lauf ausgetauscht wurde.

Es ergibt sich so, dass die in der ersten Zeile der Tabelle XVI dargestellten Werte im wesentlichen die gleichen sind, wie in Tabelle XII. Dies ist eine weitere Bestätigung dafür, dass die abgewandelte Einrichtung (in Fig. 23 in ausgezogenen Linien dargestellt) mit nur einem kurzen Zerstäuberteil in Bezug auf die Mitnahme von fein verteilten Brennstofftropfen in der Einlassluft bei den verschiedenen Geschwindigkeitsbedingungen, wie sie bei dem siebenphasigen Heissstart-Test der Prüfung auftreten, noch einen hohen Wirkungsgrad aufwies» Ferner machte es diese abgewandelte Ausfuhrungsform der Gemischeinrichtung gemäss ψ der Erfindung möglich, die mit einem hohen.Kcenpressionsverhältnis von 10,25 : 1 arbeitende Maschine nicht nur mit einem bleilosen Benzin niedrigerer Oktanzahl, sondern auch mit butanfreiem Benzin zu betreiben.

Im Hinblick auf die angedeutete Wichtigkeit, bei der Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung zunächst Schallgeschwindigkeit und daran anschliessend eine Schockfront aufrechtzuerhalten, wurde ein Versuch unternommen, um festzustellen, bei welchem Verteiler-

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vakuum dieser Zustand verloren geht. Der Wert des Verteilervakuums, bei dem die Einrichtung gerade nicht mehr imstande ist, die Schallgeschwindigkeit am Maulteil aufrechtzuerhalten, wird hier als Entdrosselpunkt bezeichnet.

Zuerst wurden einmal die Angaben aus den vorgenannten Prüfungen gesammelt und ~für Verteilervakuumbedingungen aufgezeichnet, für welche die Sondentechnik angewendet wurde. Durch Extrapolieren dieser Daten ergab sich der Schluss, dass die Gemischeinrichtungen C (Fig. 11) und E (ausgezogen in Fig. 23) Entdrosselpunkte bei ungefähr 89 mm bzw. 140. ram Quecksilbersäule haben müssten.

Diese extrapolierten Werte wurden anschliessend durch Prüfstandeinrichtungen und empfindlichere Instrumente bestätigt. Die Standversuche ergaben, dass die Gemischeinrichtung C gemäss Fig. 11 Entdrosselpunkte zwischen 84 und 94 mm Quecksilbersäule bei Bedingungen hatte, bei denen Motorlaufgeschwindigkeiten vom Leerlauf bis 80 km/h simuliert wurden. Die Entdrosselpunkte für die Gemischeinrichtung D gemäss Fig. 14 lagen zwischen 140 und 165 mm Quecksilbersäule für Geschwindigkeiten zwischen Leerlauf und 80 km/h. Ferner wurde festgestellt, dass die Einrichtung vom Typ E, die ein Maulteil mit abgeschnittenem Zerstäuber zusammen mit einem normalen Drosselglied hatte (ausgezogen in Fig. 23), ähnliche Entdrosselpunkte hatte, die zwischen 140 und 165 mm Quecksilbersäule lagen.

Während des tatsächlichen Arbeitens der Gemischeinrichtung C (Fig. 11) und während der oben erwähnten Standversuche ist das Drosselglied 63 erheblich unterhalb der Lage gemäss Fig. 11 angeordnet. Dies ergibt eine viel schmälere ringförmige öffnung Eerner wird oberhalb des Drosselgliedes 63 ein Teil des konvergierenden Maulteils 62 freigelegt, und zwar als Einführung zu

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der ringförmigen Austrittsöffnung 65. Da der Konvergenzwinkel dieses Maulteils 28° ist, beträgt der halbe Winkel oder die Neigung der einzelnen Wandteile 14 relativ zur Mittellinie. Im Gegensatz hierzu haben die abgewandelten Einrichtungen, wie sie ausgezogen in Fig. 20 und 23 dargestellt sind, einen halben Kinkel von 50° für den konvergierenden Eingangsteil des Mauls, der zu äem festen Punkt maximaler Verengung führt.

Eine Reihe von.zusätzlichen Versuchen mit der obenerwähnten Standausrüstung hat dann ferner ergeben, dass Änderungen in dem halben Winkel des Eingangs zur Maulverengung eine ausgesprochene Wirkung auf die Entdrosselpunkte der Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung haben. Zuerst wurde der halbe Winkel am Maulteil gemäss Fig, 14 von 50 auf 25 geändert, wie dies durch die untere gestrichelte Linie der Fig. 23 dargestellt ist. Die Entdrosselpunkte blieben ungefähr die gleichen, d.h. 140 bis mm Quecksilbersäule bei 80 km/h, jedoch erschien das Arbeiten bei Leerlauf besser. Anschliessend wurde der halbe Eingangswinkel auf 15° geändert, wie dies durch die obere gestrichelte Linie der Fig. 23 dargestellt ist. Hierdurch ergab sich eine beträchtliche Reduktion der betreffenden Entdrosselpunkte auf 94 bis 107 mm Quecksilbersäule vom Leerlauf bis 80 km/h. Es sei ferner darauf hingewiesen,..dass diese Werte sehr nahe bei den Entdrosselpunkten von 84 bis 94 iron Quecksilbersäule liegen, wie sie für die Einrichtung B "(Fig. 11) erhalten wurden, die einen ψ halben Eingangswinkel von 14 hat.

Eine weitere Abwandlung der Einrichtung gemäss Fig. 23 wurde dadurch hergestellt, dass das Oberteil des in gestrichelten Linien dargestellten Modulators so verlängert wurde, dass auch hier ein halber Eingangswinkel von 15° vorhanden war. Wenn dier.es Drosselglied mit dem abgewandelten Maultcil und einem halben Eingnngsvinkel von 15 geprüft wurde, so war der Entdrosücljunkt

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bei 80 km/h von 107 auf 89 mm Quecksilbersäule reduziert, jedoch stieg der Eitdrosselpunkt bei Leerlauf von 94 auf 140 mm Quecksilbersäule an. Es wurde dann eine weitere Prüfung mit dem verlängerten Drosselglied und dem ursprünglichen Maulteil von 50° Eingangswinkel durchgeführt. Hier ergaben sich Entdrosselpunkte von 89 und 140 mm Quecksilbersäule bei Leerlauf bzw. 80 km/h, was im wesentlichen die Umkehrung der vorerwähnten abgewandelten Konstruktion darstellt. Hieraus scheint zu folgen, dass der optimale halbe Eingangswinkel für die Gemischeinrichtung gemäss Fig. 23 etwa zwischen diesen beiden Ausführungsformen liegt.

Zwar zeigen die vorerwähnten Änderungen im halben Eingangswinkel die Wichtigkeit dieses Parameters bei der Vergrösserung des Bereiches der Arbeits- und Laufbedingungen, bei denen Schallgeschwindigkeit aufrechterhalten werden kann, doch sollte die VTichtigkeit mindestens eines kurzen und wirkungsvollen Zerstäubers nicht übersehen werden. In diesem Zusammenhang wurden die Entdrosselpunkte für die Gemischeinrichtung C dadurch auf 30 mm Quecksilbersäule abgesenkt, dass ein Teil des Zerstäubers abgeschnitten wurde, wie dies in strichpunktierten Linien der Fig. 24 angedeutet ist» Die betreffenden Entdrosselpunkte für diese Ausführungsform waren 68 und 81 mm Quecksilbersäule für Leerlauf und 80 km/h. Dieses sind die besten Resultate, die bisher mit einer der Gemischeinrichtujng gemäss der Erfindung erreicht wurden, wie sie zum Einbau in Kraftfahrzeugmotoren geeignet sind, um so die bedeutsamen Reduktionen in den Abgasemissionen, wie oben beschrieben, zu erzeugen.

Theoretisch erscheint es nun so, dass die Entdrosselpunkte dadurch noch weiter rach unten, vielleicht herunter bis auf 25 bis 51 mm, abgesenkt v/erden können, dass ein halber Eingangswinkel in der Qrössenordnung von 6 zusammen mit einen annähernd optimalen Zerstäuber vorgesehen werden, doch würden diese beiden

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Faktoren im Vergleich zu den Ausführungsformen gemäss der Erfindung, wie sie hier dargestellt und beschrieben sind, die axiale Ausdehnung der Gemischeinrichtung erhöhen und ferner eine entsprechende Grosse für eine Axialbewegung des Drosselgliedes erfordern, um den ganzen Bereich der Motorlaufbedingungen abzudecken. Ob nun eine solahe theoretisch optimale Einrichtung praktisch in eine Motorkammer eines Kraftfahrzeuges eingebaut werden kann, muss abgewartet werden. Da ferner das Motorvakuum im Ansaugverteiler - abgesehen von extremt. scharfen Fahrbedingungen - selten unter ungefähr 127 mm Quecksilbersäule absinkt-, so ergibt sich hieraus, dass alle Ausführungsformen gemäss der Erfindung, wie sie in den Fig. 11 und 14 dargestellt , sind, für die Einlassluft über im wesentlichen den gesamten Bereich des Motorlaufs Schallgeschwindigkeit ergeben. Wie in Verbindung mit dem oben erwähnten, im Zusammenhang mit den Fig. 23 und 24 genannten Abwandlungen beschrieben, kann irgendeine dieser Ausführungsformen sehr einfach so modifiziert werden, dass ihre Entdrosselpunkte auf ungefähr 64 bis 89 mm Quecksilbersäule verringert werden, falls dies notwendig oder erwünscht ist, um den Bereich der Motorlaufbedingungen auf dieses Mass auszudehnen.

Die V7irkungsweise der Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung ist erheblich verschieden von der eines üblichen Vergasers. Obgleich übliche Vergaser ein oder mehrere Venturi-Rohre verwenden, in denen die Geschwindigkeit der Einlassluft erhöht wird, so sind doch diese Venturi-Rohre zuerst einmal zu dom Zweck vorgesehen, die Menge des der Zufuhrluft zugeführten Kraftstoffes zu dosieren. Um nun diese Dosierfunktion zu erreichen, muss das Venturi-Rohr weit unterhalb der Schallgeschwindigkeit arbeiten, da, wenn einmal die Schallgeschwindigkeit erreicht ist, der Strom durch das Venturi-Rohr festliegt und die Fähigkeit des

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Venturi-Rohres, eine Dosierfunktion auszuüben, verlorengeht. Obgleich ein Drosselklappenventil in einem üblichen Vergaser über einen Teil des Bereiches des Ansaugverteilervakuums, bei dem der Motor betätigt wird, Schallgeschwindigkeit erzeugt, d.h. bei Vakuumbedingungen oberhalb ungefähr 300 run Quecksilbersäule als typischer Entdrosselpunkt, so ist zum anderen der Bereich offensichtlich beschränkt. Drittens erzeugen solche Drosselverengungen keine scharfen Uberschall-Spitzengeschwindigkeiten und plötzliche Schockfronten, da kein wirksamer Zerstäuber mit dem Drosselglied zusammenwirkt und die Drosselöffnung asymmetrisch ist. Die Abwesenheit oder das Fehlen eines solchen Zerstäubers hat ferner das Ergebnis, dass die Geschwindigkeit der Einlassluft erheblich unter die Schallgeschwindigkeit abfällt, wenn das Vakuum im Ansaugverteiler unterhalb den Entdrosselpunkt von ungefähr 300 mm Quecksilbersäule abfällt.

Im Gegensatz hierzu ist die Gemischeinrichtung gemäss der Erfindung in der Lage, Schallgeschwindigkeit an dem Maulteil und Überschall-Spitzengeschwindigkeiten und anschliessende plötzliche Schockfronten im Zerstäuber über im wesentlichen den ganzen Bereich der Motorlaufbedingungen zu erzeugen. Die Scherwirkung, wie sie durch'diese scharfen Geschwindigkeitsgradienten erzeugt wird, zerbricht den flüssigen Brennstoff in fein verteilte Tröpfchen, so dass ein beträchtlicher und brauchbarer Teil des flüssigen Kraftstoffes von der Eingangsluft mitgenommen wird, wenn diese zum Ansaugverteiler strömt. Infolge der Art und der Gleichmässigkeit des sich ergebenden Luft/Kraftstoff-Gemisches ist die Verbrennung über einen weiten Bereich von Luft/Kraftstoff-Verhältnissen vollständiger und erfolgt bei niedrigeren Temperaturen und möglicherweise bei überhaupt einem etwas modifizierten Verbrennungsvorgang. Als Ergebnis sind die

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unerwünschten Abgasemissionen beträchtlich reduziert und gleichzeitig ist der Motor in der Lage, mit bleifreiem Kraftstoff von erheblich niedrigerer Oktanzahl zu laufen, wie er sonst erforderlich wäre.

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1. Verfahren zum Vermischen von flüssigem Kraftstoff mit '■■·.,.,--■' Luft für die Beschickung eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftströmung unter bedeutender Erhöhung ihrer Strömungsgeschwindigkeit örtlich in ihrem Querschnitt eingeengt wird, dass in die Luftströmung an oder vor der Stelle ihrer Einengung fortlaufend und gleichförmig der flüssige Kraftstoff zu dessen feinen Aufteilung und gleichmässigen Verteilung in der Luftströmung eingeführt wird und dass nach der Einengung der Luftströmung die Strömungsgeschwindigkeit der mit dem Kraftstoff beladenen Luftströmung durch Vergrössern von deren Querschnitt nur so weit verringert v/ird, dass ein wesentlicher Anteil des fein aufgeteilten Kraftstoffes bei der Beschickung des Verbrennungsmotors in der Luftströmung verteilt bleibt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung der Luftströmung im wesentlichen symmetrisch erfolgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff in die Luftströmung im wesentlichen symmetrisch eingeführt wird.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung der Luftströmung zu deren Modulierung verändert v/ird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr der Strömungsgeschwin-

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   äigkeit der Luftströmung aigepasst wird.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung an der Stelle von deren maximalen Einengung in einem wesentlichen Teil des Arbeitsbereiches des Verbrennungsmotors zumindest bis zur Schallgeschwindigkeit erhöht wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Luftströmung zur Umwandlung eines wesentlichen Teiles der kinetischen Energie der Luftströmung in statischen Druck und somit zur Erhöhung des Teiles des Arbeitsbereiches des Verbrennungsmotors, in welchem eine Strömungsgeschwindigkeit von Schallgeschwindigkeit erzielbar ist, allmählich vergrössert wird.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei der Beschickung des Verbrennungsmotors auftretendes Vakuum zur Verringerung der für das Verändern der Einengung der Luftströmung erforderlichen Kraft benutzt wird.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Kraftstoff im wesentlichen kreisringförmig konzentrisch zu der Luftströmung in diese eingeführt wird.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Kraftstoff von einer im wesentlichen konzentrisch zu der Luftströmung angeordneten Stelle aus in die Luftströmung eingeführt wird.

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   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung der Luftströmung abhängig von der Drehzahl und der Belastung des Verbrennungsmotors derart verändert wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung an der Stelle von deren maximalen Einengung in einem wesentlichen Teil des Drehzahl- und Belastungsbereiches des Verbrennungsmotors zumindest bis zur Schallgeschwindigkeit erhöht wird.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr der Einengung der Luftströmung angepasst wird.

   13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung der Luftströmung und die Kraftstoffzufuhr den Arbeitsbedingungen des Verbrennungsmotors angepasst wird.

   14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung an der Stelle ihrer maximalen Einengung durch gesteuerte Diffusion der Luftströmung stromabwärts von dieser Einengung im wesentlichen über den gesamten Bereich des daran anschliessend herrschenden Vakuums zumindest auf Schallgeschwindigkeit gehalten wird.

   15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuerte Diffusion der Luftströmung durch allmähliches Vergrössern ihres Querschnittes stromabwärts von der Einengung erzielt wird.

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   16. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung der Luftströmung kreisringförmig von im .wesentlichen gleichförmiger Breite ausgebildet ist.

   17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Einengung durch axiales Verschieben eines konzentrisch in der Einengung angeordneten, konvergierenden Teiles verändert wird.

   18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Kraftstoff im wesentlichen in Form eines Kreisringes in den Weg der Luftströmung eingeführt wird, und die Luftströmung konzentrisch durch diesen Kreisring fliesst.

   19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Kraftstoff auf eine Oberfläche vor der maximalen Einengung der Luftströmung aufgebracht und von dieser im wesentlichen an der maximalen Einengung der Luftströmung entfernt wird.

   20. Verfahren nach'Anspruch 19, dad\irch gekennzeichnet, dciss die Oberfläche vor der maximalen Einengung eine konvergierende Kraftstoffzufuhrzone bildet, von v/elcher ein Teil des flüssigen Kraftstoffes durch die Luftströmung entfernt wird, bevor diese in die Einengung eintritt.

   21. Verfahren nach einem der Ansprüche 113 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt dor Luftströmung stromabwärts von der Einengung derart alliuihlich vorgröüsert wird, dass eine wirksame Ui f f uj;i onszonc erzielt vird , in

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   welcher die Geschwindigkeit der Luftströmung zunächst auf einen Spitzenwert oberhalb der Schallgeschv.'indigkeit erhöht und sodann so wait schlagartig auf Werte unterhalb der Schallgeschwindigkeit erniedrigt wird, dass zumindest grössere Tröpfchen des mitgerissenen flüssigen Kraftstoffes infolge deir auftretenden hohen Scherkräfte abwechselnder Richtung in kleinere Tröpfchen aufgeteilt werden,

   22. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21» dadurch gekennzeichnet, dass ^ei-ⁿ Einlass-Luftkanal (25) vorgesehen ist, der eine Vorrichtung (2 6) zum wahlweisen Einengen des Querschnittes des Luftkanals (25) aufweist, dass an oder vor der Stelle (28) der maximalen Einengung eine Vorrichtung (40,41) zum gleichförmigen Einführen von flüssigem Kraftstoff angeordnet ist und dass stromabwärts von der Stelle (28) der maximalen Einengung der Querschnitt des Luftkanals (25) wieder erweitert ist.

   23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelle (28) der maximalen Einengung des Luftkanals (25) eine ringförmige öffnung (35) veränderbaren Querschnitts bildet.

   24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Begrenzung der ringförmigen öffnung (35) durch ein axial bewegbares Dronselglied (33) gebildet ist, das zumindest an dieser Stelle einen kreicförmigen Querschnitt aufweint.

   25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (25) ein Maulteil (27) mit sich in Strömungsrichtung der Luftströmung verengendem Querschnitt aufweist.

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   26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das axial bewegbare Drosselglied (26a) ein sich in Stromungsrxchtung der Luftströmung verengendes Endstück aufweist, dessen Verengungswinkel kleiner ist als derjenige des Maulteils (27a), und dass sich die ringförmige Öffnung veränderbaren Querschnitts in einer festen Ebene befindet,, die durch das schmale Ende des Maulteils (27a) und zwischen den Enden des Endstückes des Drosselgliedes (26a) verläuft.

   27. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das axial bev/egbare Drosselglied (27b) ein sich in Stromungsrxchtung der Luftströmung verengendes Endstück aufweist, dessen Verengungswinkel grosser ist als derjenige des Maulteils (27b), und dass sich die ringförmige Öffnung veränderbaren Querschnitts in einer beweglichen Ebene befindet, die durch einen weiten Teil des Maulteils (27b) und zwischen den Enden des Endstückes des Drosselgliedes (26b) verläuft.

   28. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (20) zum Einengen des Querschnitts des Luftkanals (25) die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung zumindest bis zur Schallgeschwindigkeit erhöhbar ist.

   29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung im wesentlichen senkrecht über einem Ansaugverteiler (21) des Verbrennungsmotors angeordnet ist und die Innenwände des sich verengenden Maulteils (27) in Richtung auf den Ansaugverteiler (21) nach unten zu geneigt sind.

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   30. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einführen von flüssigem Kraftstoff mindestens eine Öffnung in der Innenwand des Luftkanals (25) umfasst.

   31. Einrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung eine Ringnut (17) in der Innenwand des Luftkanals ist.

   32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einführen von flüssigem Kraftstoff derart ausgebildet ist, dass mindestens ein Teil des Kraftstoffs an der Innenwand des sich verengenden Maulteils (27) hinab in den Weg der Luftströmung

   fliesst,

   33. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einführen von flüssigem Kraftstoff eine Kraftstoffdüse (40) aufweist, die stromaufwärts von der Stelle maximaler Einengung des Luftkanals in den Luftkanal hineinragt.

   34. Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit in dem Luftkanal eine Betätigungsvorrichtung zum axialen Bewegen des Drosselgliedes (63) vorgesehen ist.

   35. Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Betätigungsvorrichtung zum axialen Bewegen den Drosselglicdes (63) durch eine Vakuumrückführung (120) von einen Ansiiugvertei ler (21) des Verbrennungsmotors eine einen durch ein Vakuun in dem Luftkanal auf das Drossolglied {63) ausgeübton Kraft entgegenwirkende Kraft ausübhar ist.

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   36. Einrichtung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Betätigungsvorrichtung zum axialen Bewegen des Drosselgliedes (63) eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffzufuhr verbunden ist.

   37. Einrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoff zufuhr ein bewegbares Ventilelement (102) aufweist, das zum gleichzeitigen Steuern der Luftströmung und der Kraftstoffzufuhr mit der .Betätigungsvorrichtung zum axialen Bewegen des Drosselgliedes (63) verbunden ist,

   38. Einrichtung nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffzufuhr eine Vorrichtung (106, 107) zum Einstellen des bei einer vorgegebenen Stellung des axial bewegbaren Drosselgliedes (63) zugeführten Kraftstoffes aufweist.

   39. Einrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoff zufuhr eine Vorrichtung (115, 111) zum Einstellen der Zunahme des bei einer eine Zunahme der Luftströmung bewirkenden Bewegung des Drosselgliedes (63) zugeführten Kraftstoffes aufweist.

   40. Einrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einengen des Querschnitts des Luftkanals ein veränderbares Venturi-Rohr bildet.

   41. Einrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das veränderbare Venturi-Rohr einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt aufweist, dessen Innendurchmesser durch ein axial bewegbares Glied gebildet ist, das ein End-

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   teil aufweist, welches sich in Strömungsrichtung der Luftströmung verengt.

   42. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung zum Einführen von flüssigem Kraftstoff ein im wesentlichen gleichförmiger, dünner Kraftstoffilm in dem Luftkanal erzeugbar ist.

   43. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung des Querschnitts des Luftkanals (25) derart bemessen ist, dass dort bei Vakuumbedingungen in dem Verbrennungsmotor unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes zumindest Schallgeschwindigkeit auftritt.

   44. Einrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (26) zum Einengen des Querschnitts des Luftkanals (25) und die Vorrichtung (40,41) zum Einführen von flüssigem Kraftstoff derart beeinflussbar sind, dass die Einengung und die Kraftstoffzufuhr an die Arbeitsbedingungen des Verbrennungsmotors anpassbar sind.

   45. Einrichtung nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts von der Stelle (28) der maximalen Einengung des Luftkanals (25) ein Diffusor (39) vorgesehen ist, durch welchen bei Vakuumbedingungen in dem Verbrennungsmotor unterhalb des vorgegebenen Schwellwertes an der Stelle (28) der maximalen Einengung des Luftkanals (25) Schallgeschwindigkeit aufrechterhaltbar ist.

   46. Einrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (39) durch einen Teil des Luftkanals (25) und einen stromabwärts gelegenen Teil des Drosselgliedes (33)

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   derart gebildet ist, dass sich der Querschnitt des Luftkanals (25) allmählich vergrössert.

   47. Einrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40,41) zum Einführen von flüssigem Kraftstoff derart ausgebildet ist, dass der Kraftstoff im wesentlichen gleichmässig in Form eines Kreisringes in dem Luftkanal (25) verteilt ist.

   48. Einrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einführen von flüssigem Kraftstoff eine Vorrichtung (139) zum Anpassen des Kraftstoffdruckes an vorgegebene Vakuumbedingungen in dem Verbrennungsmotor aufweist (Fig. 16).

   49. Einrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung des Querschnitts des Luftkanals (25) derart bemessen ist, dass dort bei einem Vakuum von mindestens 127 mm Quecksilbersäule in dem Verbrennungsmotor zumindest Schallgeschwindigkeit auftritt.

   50. Einrichtung nach einem der Ansprüche 45 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (39) derart ausgebildet ist, dass die Luftströmung in ihm zunächst Überschallgeschwindigkeit annimmt und dann bei einen Vakuum in dem Verbrennungsmotor von mindestens 127 mm Quecksilbersäule in einer Schockzone schlagartig auf eine beträchtlich unterhalb der Schallgeschwindigkeit liegende Geschwindigkeit abgebremst wird.

   51. Einrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt in Diffusor.(39) allmählich um einen Betrag ansteigt, der einem divergierenden

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   konischen Teil mit einem Spitzenwinkel von 6 bis 18° entspricht.

   52. Einrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (39) eine axiale Länge von mindestens 2,5 mm aufweist.

   53» Einrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verengende Teil des Luftkanals (31) bezüglich seiner Achse einen Konvergenzwinkel von IO bis 30° besitzt.

   54. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Luftkanals (31) einwärts geneigt sind und ein Maul (32) bilden, welches die Geschwindigkeit der Luftströmung auf Überschallgeschwindigkeit zu steigern gestattet.

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