DE2243914A1

DE2243914A1 - DEVICE FOR SUPPORTING THE EVAPORATION OF FUEL SUPPLIED TO A COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: DE2243914A1
Application number: DE2243914A
Authority: DE
Inventors: David Fisher
Original assignee: LIVERPOOL
Current assignee: LIVERPOOL
Priority date: 1972-09-07
Filing date: 1972-09-07
Publication date: 1974-03-14

Description

Einrichtung zur Unterstützung der Verdampfung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffes. Device to support the evaporation of an internal combustion engine supplied fuel.

Die Erfindung bezieht sich auf die Anlage zur Zuführung von Brennstoff zu einer Brennkraftmaschine und betrifft insbesondere eine Einrichtung zur Unterstützung der Verdampfung (aporisation") dieses Brennstoffes.The invention relates to the system for supplying fuel to an internal combustion engine and relates in particular to a device for support the evaporation (aporisation ") of this fuel.

Es ist bekannt, daß die Brennstoffverdampfung und die Zusammensetzung des Brennstoffgemisches bei Brennkraftmaschinen, bei denen ein oder mehrere Vergaser mit den Ansaugrohren-in unmittelbarer Verbindung stehen, dadurch verbessert werden können, daß den Ansaugrohren Wärme zugeführt wird. Zweckmäßig geschieht dies in der Weise5 daß dem Ansaugrohr die Wärme aus den durch ein benachbartes Auspuffrohr strömenden Gasen zugeführt wird. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Ansaugrohr von einem Gehäuse umgeben, durch das heißes Kühlwasser hindurchgeleitet wird. Letztere Ausführungsform hat den Vorteil, daß eine Überhitzung des Ansaugrohres und damit eine Abnahme des Luftgehaltes und der volumetrischen Wirksamkeit vermieden ist.It is known that fuel evaporation and composition of the fuel mixture in internal combustion engines with one or more carburetors are in direct connection with the intake pipes, thereby being improved can that the intake pipes heat is supplied. This is conveniently done in the way5 that the intake pipe the heat from the through an adjacent exhaust pipe flowing gases is supplied. In another embodiment, the suction pipe is surrounded by a housing through which hot cooling water is passed. Latter Embodiment has the advantage that overheating of the intake pipe and thus a decrease in the air content and the volumetric effectiveness is avoided.

Bei beiden Ausführungen wird jedoch die Hitze unmittelbar dem Ansaugrohr zugeführt und das Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch Berührung mit dem heißen Ansaugrohr erhitzt.In both versions, however, the heat is applied directly to the intake pipe and the fuel-air mixture is brought into contact with the hot intake pipe heated.

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, eine Einrichtung zu schaffen, bei der die Wärme dem Brennstoff-Luft-Gemisch unmittelbar und nicht unter Vermittlung eines Ansaugrohres zugeführt wird. Gemäß der Erfindung findet eine Einrichtung zur Unterstützung der Verdampfung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffes Ahwendung, die einen Wärmeaustauscher aufweist, der einen Durchtrittskanal hat, welcher die Verbindung zwischen einem Vergaser und dem Ansaugstutzen herstellt und in dem ein Wärmeaustauschelement vorgesehen ist, wobei dieser Wärmeaustauscher in der Leitung zwischen dem Vergaser und dem Ansaugstutzen angeordnet ist. Das dem Ansaugstutzen zugeführte Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch das in der Einrichtung vorgesehene Wärmeaustauschelement erhitzt. Hierdurch wird die Vergasung des Brennstoffes gefördert. Das Vorhandensein des Wärmeaustauschelementes fördert ferner die Gemischbildung, indem sie Turbulenzen hervorruft.The invention has the task of creating a device in which the heat is transferred to the fuel-air mixture directly and not through mediation an intake pipe is supplied. According to the invention there is a device for Support for the evaporation of the fuel supplied to an internal combustion engine Application that has a heat exchanger that has a passage channel, which establishes the connection between a carburetor and the intake manifold and in which a heat exchange element is provided, this heat exchanger in the line is arranged between the carburetor and the intake manifold. That the The fuel-air mixture supplied to the intake manifold is carried out by the in the device heat exchange element provided. This causes the gasification of the fuel promoted. The presence of the heat exchange element also promotes mixture formation, by creating turbulence.

Das Wärmeaustauschelement kann beliebig ausgebildet sein, z.B. alswendelförmig gebogenes Rohr oder es kann aus mehreren im Abstand voneinander angeordneten, paralellen Rohren bestehen. Diese Rohre sind aus geeignetem material, vornehmlich aus Metall und zweckmäßig z.B. aus Kupfer hergestellt, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt.The heat exchange element can be designed in any way, e.g. as a helix curved tube or it can consist of several parallel spaced apart Pipes exist. These pipes are made of a suitable material, primarily metal and suitably made, for example, of copper, which has a high thermal conductivity.

Form und Abmessungen sollten so gewählt sein, daß eine ausreichende Erhitzung des Gemisches gewährleistet ist, ohne daß dabei der Zustrom des Gases zum Ansaugstutzen behindert wird.Shape and dimensions should be chosen so that sufficient Heating of the mixture is ensured without affecting the influx of gas is obstructed to the intake manifold.

Werden Vergaser und Ansaugrohr, zwischen denen die Einrichtung nach der Erfindung einzuschalten ist, in üblicher Weise durch Bolzen miteinander verbunden, die durch entsprechende Flanschbohrungen hindurchragen, so haben die Befestigungsglieder, mit denen der Wärmeaustauscher zwischen Vergaser und Ansaugstutzen zu sichern sind, Öffnungen zur Aufnahme von Bolzen, die den Wärmeaustauscher zwischen den Flanschen von Vergaser und Ansaugrohr befestigen.Will carburetor and intake manifold, between which the Facility is to be switched on according to the invention, in the usual way by bolts together connected, which protrude through corresponding flange holes, so have the Fastening links that hold the heat exchanger between the carburetor and the intake manifold are to be secured, openings for receiving bolts, which the heat exchanger between fasten the flanges of the carburetor and intake manifold.

Bei einer Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung befindet sich in der Strömungsrichtung des Brenngases hinter dem Wärmeaustauscher eine Öffnung zur Einführung von Zusatzluft. Die bei dieser Ausführungsform zugeführte Zusatzluft vereinigt sich mit dem aufgeheizten Brennstoff-Luft-Gemisch, das in Dampf- bzw. Gasform den Wärmeaustauscher verläßt, und erzeugt so einen in der Luft schwebenden Brennstqffnebel. Die Erzeugung eines solchen Nebels führt zu einer nahezu vollständigen Verbrennung und damit zu einem sehr sparsamen Brennstoffverbrauch und einer Verminderung schädlicher Abgase.In one embodiment of the device according to the invention is located there is an opening behind the heat exchanger in the direction of flow of the fuel gas for the introduction of additional air. The additional air supplied in this embodiment combines with the heated fuel-air mixture, which is converted into steam or Gas form leaves the heat exchanger, creating one that is suspended in the air Fuel mist. The creation of such a mist leads to an almost complete one Combustion and thus a very economical fuel consumption and a reduction harmful exhaust gases.

Zweckmäßig mündet die Öffnung zur Einführung der Zusatzluft in einen venturiartig ausgebildeten, zwischen Wärmeaustauscher und Ansaugstutzen liegenden Abschnitt der Brenngasleitung ein. Vorteilhaft wird die so ausgebildete Einrichtung in Kombination mit einem drosselklappenfreien Vergaser angewendet, wobei ein Drosselventil in der Strömungsrichtung hinter der Öffnung für die Zusatzluft angeordnet ist, so daß sowohl das Venturirohr des Vergasers als auch das Venturirohr für die Zusatzluft durch die Drosselklappe beeinflußbar sind. Zweckmäßig wird der Wärmeaustauscher durch das Kühlmittel der Brennkraftmaschine aufgeheizt. Um den Wärmeaustauscher bei kalter Brennkraftmaschine und kaltem Kühlmittel zur Wirkung zu bringen, kann er mit einer elektrischen Heizvorrichtung ausgestattet sein. Anstelle der Verwendung des Kühlmittels kann -der Wärmeaustauscher auch unmittelbar elektrisch beheizbar sein.The opening for introducing the additional air expediently opens into one venturi-like, lying between the heat exchanger and the intake manifold Section of the fuel gas line. The device designed in this way is advantageous used in combination with a throttle-free carburetor, with a throttle valve is arranged in the flow direction behind the opening for the additional air, so that both the venturi of the carburetor and the venturi for the additional air can be influenced by the throttle valve. The heat exchanger is useful heated by the coolant of the internal combustion engine. To the heat exchanger to bring it into effect with a cold internal combustion engine and cold coolant be equipped with an electric heater. Instead of using of the coolant can -der Heat exchanger also directly electrical be heatable.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung zweier auf der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsformen der neuen Einrichtung hervor.Further details and advantages of the invention emerge from the following Description of two embodiments of the new illustrated in the drawing Establishment.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung im Grundriß; Fig. 2 zeigt die Einrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt; Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Einrichtung im Grundriß; Fig. 4 veranschaulicht einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 3 und Fig. 5 zeigt schematisch die mit einem Wärmeaustauscher nach den Fig. 3 und 4 ausgestattete Anlage zur Zufuhrung von Brenngas zu einer Brennkraftmaschine.Fig. 1 shows an embodiment of the device according to the invention in plan; Fig. 2 shows the device according to Fig. 1 in side view and partially on average; Fig. 3 shows a second embodiment of the device in plan; Figure 4 illustrates a section along the line A-A of Figures 3 and 5 schematically the system equipped with a heat exchanger according to FIGS. 3 and 4 for supplying fuel gas to an internal combustion engine.

Der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Wärmeaustauscher besteht aus einem hohlen Gehäuse 10, das an gegeñdberz liegenden Enden eine Wasserzuführungsleitung 12 und eine Wasserabführungsleitung 14 aufweist. Ein aus paralellen und im Abstand voneinander angeordneten Rohren 18 bestehendes Wärmeaustauschelement 16 liegt zwischen einander gegenüberstehenden Öffnungen 20 des Gehäuses 10.The heat exchanger illustrated in FIGS. 1 and 2 consists from a hollow housing 10, which has a water supply line at opposite ends 12 and a water drainage line 14. One from parallel and at a distance mutually arranged tubes 18 existing heat exchange element 16 is between opposing openings 20 of the housing 10.

Rohrhülse 22 erstrecken sich quer durch das Gehäuse 10; sie dienen zur Aufnahme von Befestigungsgliedern, z.B.Tubular sleeves 22 extend transversely through the housing 10; they serve for receiving fastening members, e.g.

Bolzen, mit denen der Wärmeaustauscher zwischen einem Vergaser und einem Ansaugstutzen befestigt werden kann.Bolts that secure the heat exchanger between a carburetor and can be attached to an intake manifold.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die WaSserein- und Auslaßrohre an die Rohre 18 angeschlossen und das zu erhitzende Brennstoff-Luft-Gemisch strömt dann zwischen den Rohren hindurch. Der Wärmeaustauscher kann auch mit einem oder mehreren gewendelten oder serpentinenartig gebogenen Rohren ausgestattet und mit Rippen versehen sein, die die Wärmeübertragung auf das Brennstoff-Gas-Gemisch begünstigen.In another embodiment, the water inputs and Outlet pipes connected to the tubes 18 and the fuel-air mixture to be heated flows then through the pipes. The heat exchanger can also be equipped with an or equipped with several coiled or serpentine-like bent tubes and with Be provided ribs that favor the heat transfer to the fuel-gas mixture.

In den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmeaustauschers veranschaulicht, der ein toroidales bzw. kreisförmiges hohles Gehäuse 30 aufweist mit diametral einander gegenüberliegend angeschlossenen Rohren 32, 34, die zur Zu- bzw. Abführung des Wassers dienen. Diese-Ein- und'Auslaßrohre stehen mit einer Wasserkammer 36 in Verbindung, die im Grundriß ringförmige Gestalt hat und in Seitenansicht etwa U-förmig ausgebildet ist. Zwischen den U-Schenkeln 38 liegt ein Ringkanal 40 für das Brennstoff-Luft-Gemisch, das durch den Einlaß 42 eintritt und durch einen Auslaß 44 abströmt. Ein-'und Auslaß 42, 44 sind durch eine Wand 46 getrennt, so daß das Brennstoff-Luft-Gemisch einmal durch den Ringkanal zirkulieren muß, bevor es den Auslaß 44 erreicht. Der Wärmeaustauscher nach den Fig. 3 und 4 ist gedrungen ausgebildet und bietet dennoch dem Durchtritt des Brennstoff-Luft-Gemisches einen weiten Durchgangsweg mit großem Querschnitt.3 and 4 is another embodiment of the heat exchanger illustrated having a toroidal or circular hollow housing 30 with diametrically opposite connected pipes 32, 34, which are used for serve or discharge of the water. These inlet and outlet pipes stand with a water chamber 36 in connection, which has an annular shape in plan and approximately in side view Is U-shaped. Between the U-legs 38 there is an annular channel 40 for the fuel-air mixture entering through inlet 42 and through an outlet 44 flows off. In- 'and outlet 42, 44 are separated by a wall 46, so that the The fuel-air mixture must circulate once through the annular channel before it can Outlet 44 reached. The heat exchanger according to FIGS. 3 and 4 is compact and still offers a wide passage for the fuel-air mixture to pass through with a large cross-section.

Auf der Zeichnung nicht veranschaulichte Mittel, ähnlich den Rohrhülsen 22 der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2, dienen der Befestigung des Wärmeaustauschers.Means not illustrated in the drawing, similar to the pipe sleeves 22 of the embodiment according to FIGS. 1 and 2 are used to attach the heat exchanger.

Die vorbeschriebenen Wärmeaustauscher können leicht zwischen dem Vergaser und dem Ansaugstutzen einer Brennkraftmaschine eingebaut werden und dienen dann dazu, das vom Vergaser erzeugte Brennstoff-Luft-Gemisch zu erhitzen und dadurch den Brennstoff zu verdampfen bzw. zu vergasen, so daß eine innige Mischung entsteht, wenn das Kühlmittel der Maschine heiß ist.. Um eine Erhitzung des Gemisches auch bei kalter Maschine zu erreichen, kann ein auf der Zeichnung nicht dargestelltes elektrisches Heizelement in dem Wärmeaustauscher vorgesehen sein, um das Kühlmittel in dem Gehäuse aufzuheizen. Anstelle der Ausnutzung der Wärme des Kühlmittels der Maschine kann der Wärmeaustauscher auch ausschließlich elektrisch beheizbar sein.The heat exchangers described above can easily be placed between the carburetor and the intake manifold of an internal combustion engine are installed and then serve to heat the fuel-air mixture produced by the carburetor and thereby to vaporize or gasify the fuel so that an intimate mixture is created, when the coolant of the machine is hot .. To prevent the Mixture To achieve this even when the machine is cold, something not shown in the drawing can be used electrical heating element can be provided in the heat exchanger to cool the coolant heat up in the housing. Instead of taking advantage of the heat of the coolant's Machine, the heat exchanger can also be heated exclusively electrically.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Brennstoffzuführanlage, die mit einem Vergaser 50 ausgestattet ist. Diese Anlage weist ein Rohr 52 auf, das an seinem einen Ende einen Flansch 54 hat, mit dem es mit dem Ansaugstutzen verbunden werden kann; Am anderen Ende dieses Rohres befindet sich ein Wärmeaustauscher der in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten Art. Der Vergaser 50 ist an der Einlaßseite des Wärmeaustauschers 56 vorgesehen. Der Brennstoff kann in der Schwimmerkammer des Vergasers elektrisch vorgeheizt werden; wenigstens aber sollte die Hauptdüse des Vergasers in dieser Weise beheizbar sein.Fig. 5 shows schematically a fuel supply system with a Carburetor 50 is equipped. This system has a tube 52, which at his one end has a flange 54 with which it can be connected to the intake manifold can; At the other end of this tube there is a heat exchanger which is in the 3 and 4, the carburetor 50 is on the inlet side of the heat exchanger 56 provided. The fuel can be electric in the float chamber of the carburetor be preheated; but at least the main jet of the carburetor should be in this Way to be heatable.

In einem mittleren Abschnitt des Rohres 52 ist eine Venturi-DUse 58 vorgesehen, in die ein Luftzuführungsrohr 60 einmündet. Neben dem Flansch 54 ist in dem Rohr ferner eine Drosselklappe 62 vorgesehen. Der Vergaser 50 hat die übliche Bauart, d.h. er ist mit einer Venturi-Düse 64 und einer Hauptbrennstoffdüse 66 ausgestattet. Es fehlt jedoch die sonst übliche Drossselklappe. Infolgedessen steuert die im Rohr 52 vorgesehene Drosselklappe 62 den Druckabfall über die Venturi-Düsen 58 und 64. Ist der Flansch 54 an dèn Ansaugstutzen einer Brennkraftmaschine angeschlossen, so wird im Betrieb Brennstoff in abgemessener Menge in den Luftstrom eingeführt, der den Vergaser 50 durchströmt. Der in dem so erzeugten Brennstoff-Luft-Gemisch vorhandene Brennstoff wird beim Durchtritt durch den Wärmeaustauscher 56 verdampft bzw. vergast. Dieses dampfartige Gemisch tritt durch das Venturirohr 58 hindurch und saugt Zusatzluft durch das Rohr 60 ein. Diese kalte Zusatzluft verwandelt das Dampfgemisch in einen Nebel, der dann zur Verbrennung in die Maschine eintritt.In a central section of the tube 52 is a Venturi nozzle 58 provided, into which an air supply pipe 60 opens. Next to the flange 54 is a throttle valve 62 is also provided in the tube. The carburetor 50 has the usual one Design, i.e. it is equipped with a venturi nozzle 64 and a main fuel nozzle 66. However, the usual throttle valve is missing. As a result, the controls in the pipe 52, the throttle valve 62 controls the pressure drop across the Venturi nozzles 58 and 64. If the flange 54 is connected to the intake port of an internal combustion engine, in this way, fuel is introduced into the air flow in measured quantities during operation, which flows through the carburetor 50. The one in the fuel-air mixture produced in this way Any fuel present is evaporated as it passes through the heat exchanger 56 or gassed. This vapor-like mixture passes through the venturi 58 and draws in auxiliary air through pipe 60. This cold additional air transforms that Steam mixture into a mist, which then enters the machine for combustion.

Wird eine Anlage, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, in das Ansaugsystem einer Brennkaftmaschine eingebaut und die Zufuhr der Zusatzluft auf die Maschinencharakteristik abgestimmt, so ist eine bedeutende Verringerung des Brennstoffverbrauchs und eine wesentliche Verminderung des Ausstoßes von gefährlichen Abgasen erzielbar.If a system, as shown in Fig. 5, is in the intake system built into a fuel machine and the supply of additional air to the machine characteristics matched, so is a significant reduction in fuel consumption and a substantial reduction in the emission of dangerous exhaust gases can be achieved.

Patentansprüche; Claims;

Claims

Claims: Device to support the evaporation of the an internal combustion engine supplied fuel, characterized by a heat exchanger (16) which is arranged in the passage (20) of a housing (10) which is in the line between the carburetor of the internal combustion engine and its intake manifold and with Fastening members (22) is provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (16) has passage tubes (18).

3. Device according to claim 2, characterized in that the passage tubes (18) are helically or serpentine-like curved.

4. Device according to claims 2 or 3, characterized in that that the passage pipes (18) are provided with ribs.

5. Device according to claim 1, characterized by an annular formed passage channel (40), which is from one in a toroidal housing (30) provided, in cross-section U-shaped, water-carrying sleeve (36) is surrounded.

6. Heat transfer device for an internal combustion engine according to a of the preceding claims, characterized by one between the heat exchanger and the outlet opening (54) of the device for introduction (60) of additional air.

7. Device according to claim 6, characterized in that that the opening (60) for introducing the additional air into a venturi-like, section (58) of the fuel gas line lying between the heat exchanger and the intake port (52) joins.

8. Device according to claim 7, characterized by an between the venturi section (58) and the end (54) of the fuel gas line (52) Throttle valve (62).

9. Device according to claim 8, characterized by the heat exchanger (56) upstream, throttle-free carburetor (50).