DE2361505A1

DE2361505A1 - Vorrichtung zum zufuehren von zusatzluft in den ansaugkanal von benzin-brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2361505A1
Application number: DE2361505A
Authority: DE
Inventors: Meyer Emile Tubiana
Original assignee: Individual
Current assignee: Lindner Alfred 5650 Solingen De Hutmacher Fran
Priority date: 1973-12-11
Filing date: 1973-12-11
Publication date: 1975-06-19
Also published as: JPS5812465B2; IL46171A0; DE2361505B2; DE2361505C3; IL46171A; FR2270452A1; JPS5090825A

Description

Vorrichtung zum Zuführen von Zusatzluft in den Ansaugkanal von Benzin-Brennkraftniaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung aum Zuführen von Zusatzluft in den Ansaugkanal von Benzin-Brennkraftmaschinen stromabwärts der Drosselklappe und der Ausmündung des Leerlaufkanales des Vergasers, bestehend aus einem im Anssoigkanal angeordneten rohrflanschartigen Verteilerzwischenstück mit, einem Zuströmkanal für die Zusatzluft, in dem ein Regelorgan undciLesem nachgeschaLtet, mehrere in den Ansaugkanal ausmündende Ausströmöffnungen angeordnet sind«,

Bei der bekannten Vorrichtung dieser Art, wie sie im Gebrauchsmuster Nr.724-5271 beschrieben ist, wird durch die Einführung von Zusatzluft in das Gas-Luftgemisch eine vollkommenere Verbrennung des Kraftstoffes, d.i» eine "solche zu ungiftigem Kohlendioxyd angestrebt, um die Bildung des giftigen Kohlenmonoxyds, wie es bei einer unvollkommenen Verbrennung des Kraftstoffes entsteht, zu vermeiden bzw. zu vermindern«, Es hat sich indessen herausgestellt, daß die angestrebte vollmommene Verbrennung des Kraftstoffes mit dieser Vorrichtung nur in verhältnismäßig seltenen Fällen erreicht wird, weil die Mischung des Gasgemisches mit der Zusatzluft nicht gleichmäßig genug, sondeESffi nur im Bereich der die AustrittsÖffnfengen für die Zusatzluft enthaltenden Begrenzungswand des Ansaugkanals erfolgt, während die Zusatzluft mit dem zur Umwandlung des Kohlenmonoxyds in Kohlendioxyd erforderlichen Luftsauerstoff im Bereich des Strömungskeraes nicht in Berührung kommt ο Außerdem verbrenat auch ein Teil der Gasgemischteile infolge Unterkühlung an der ver-

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hältnismäßig kalten V/and des Ansaugksnals nicht zu Kohlendioxyd, oder diese chemische Reaktion, wird durch die Abkühlung vorzeitig unterbrochen.Mithin ist die bekannte Vorrichtung zu einer durchgreifenden Befreiung der Abgase dieser Maschinen von dem Kohlenmonoxyd nicht geeignet und die giftigen Bestandteile der Abgase verunreinigen insbesondere während der Hauptverkehrszeiten die Luft in den Großstädten und bilden eine ernste Gefahr für die Bevölkerung.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zu Grunde liegt_? die bekannte Vorrichtung zur Verringerung aes Kohlenmonoxydge-haltes der Abgase von Benzin-Brennkraftinaschinen so weiterzubilden, daß; eine intensive und gleichmäßige Mischung des Gas-Luftgemisches mit der Zusatzluft durch diese Vorrichtung erfolgt und damit eine weitgehende Befreiung der Abgase der Kraftfahr- :zeugmotoren von den giftigen Bestandteilen in ausreichendem Maße

j erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Ausströmöffnungen für die Zusatzluft in einem an den Zuström-? kanal für die Außenluft angeschlossenem Hohlsteg anzuordnen, dessen Längsachse mit einem Durchmesser des AnsaugkangpLs zusammen fällt.

,In vorteilhafter Weise schließt die durch die Längsachse des

' Hohlsteges und die Achse des Ansaugkanals führende gedachte

! Ebene mit der durch die Drehachse der Drosselklappe und die Achse des Ansaugkanals führenden gedachtenEbene einen Winkel von,

j etwa 60 Grad ein. Weiterhin ist vorteilhaft, daß der Außenmante}..

des Hohlsteges im Querschitt dem eines Tropfens entspricht und

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die Symmetrieachse der Querschnittsfläche sowie die Längskante des Hohlsteges in Strömungsrichtung des Gas- Luftgemisches angeordnet ist. Als günstig ist ferner zu bezeichnen, daß die Ausströmöffnungen im Hohlsteg in zwei Reihen beiderseits der Symmetrieebene der Querschnittsfläche vorgesehen sind und die Achsen dieser Öffnungen unter einem Winkel von 45 Grad zu dieser . Symmetrie ebene geneigt sind«, Insbesondere ist vorteilhaft,, daß die Ausströmöffnungen jeder Reihe den gleichen Abstand voneinander aufweisen und im Bereich der Hohlstegenden abwechselnd mit einem größeren und kleineren Durchmesser ausgebildet sowie im Bereich der Längsmitte des Hohlsteges von zwei Paar Ausströmöff^ nungen kleineren Durchmessers gebildet sind_s zwischen denen eine Ausströmöffnung größeren Durchmessers angeordnet ist* Desgleichen ist als günstig anzusehen, daß das Regelorgan von^iwei im Zu~ strömkanal angeordneten Kugelventilen gebildet ist₉ von denen das in Durchflußrichtung zweite Kugelventil mit einer Zuhalteschraubenfeder gleicher Drahtdicke und gleichen Durchmessers, jedoch mit einer etwa halben Länge gegenüber der Zuhalteschraubenfeder des anderen Kugelventils versehen isto Schließlieh ist als günsti.g zu bewerte^ ₇da&- die Einströmöffmung des¹ nach. auBea. müadendes Sackbohrung des Zuströmkanals mittels eines Siebes abgedeckt isto

Durch diese Maßnahmen nach der Erfindung werden mehrere ¥ort©il© . erzielte So ist durch die Anordnung des Hohlsteges mit den Ausströmöffnungen gewährleistet, daß auch dem Kern der Brenngas-iuit·= strömung im Ansaugkanair.genügende Mengen Zusatzluft angeführt und diese Luft somit in dem gesamten Gas-Luftgemisch gleichmäßig ver~ teilt 'diiird, so daß nahezu der gesamte Gehalt dieses Gemisches an KohleöSxyd oxydiert wird» Ferner wisd die Durchmischung des

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Gas-Luftgemenges mit der Zusatzluft noch dadurch gefördert, daß die Ausströmöffnungen beiderseits der Symmetrieenene des Stegkopf es vorgesehen sind und in der beanspruchten Weise ausgebildet und angeordnet sind. Insbesondere wird in vorteilhafter Weise der Bog auf die Zusatzluft dadurch vergrößert, daß der Hohlsteg eine aerodynamische Form aufweist, wodurch so wie bei einem Flugzeug, daß durch den kräftigen Sog über der Tragfläche in der Luft !gehalten wirft, eirjkräftiger Sog auf die Zusatzluft beim Austritt ⁱwam d<$m Ausströmöffnungen ausgeübt wird, zumal die Symmetrie ebene des Hohletegq.B«raonaittes in Anströmrichtung des Brenngas-Luftgemisches angeordnet ist· Weiterhin wird durch die verschiedene Zuhaltekraft der beiden Kugelventile des Kegelorgans eine selbsttätige Anpassung an diw verschiedenen Betriebszustand^ der Brennkraftmaschine, wie Beerlauf, Teil- und Vollastlauf erhalten· Schießlich wird durch die Verwendung von geraden und von außen zugänglichen Bohrungen für den Zusträmkanal im Verteilerawisfchenstück die Fertigung derselben, lediglich durch Bohren vorteilhaft verbilligt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegensttndes schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Verteilerzwischenstück mit dem

Hohlsteg, in dem die Ausströmöffnungen angeordnet sind, Fig· 2 eine Seitenansicht des Verteilerzwischenstückes nach

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Verteilerzwischenstück, Fig. 4· eine Seitenansicht des Hohlsteges mit den Ausströmöffnungen einer Reihe in vergrößerter Darstellung und

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. 5 einen Querschnitt durch den Hohlsteg mit den zwei- , reihigen Ausströmöffnungen, für 4ir Züeatuluf%'. in vergrößerter Darstellung·
Der Ansaugkanal einer Benzin-Brennkraftmaschine ist unterhalb ] des in .der Zeichnung nicht dargestellten Vergasers und der Drosselklappe quergeteilt ausgebildet und die durch die Quer-1 teilung erhaltenen Enden des Ansaugkanals mit ge einem Rohr-

flansch versehen. Zwischen diesen Flanschen ist ein rohrflansch-■ artiges bzw. plattenf örmiges "Verteilerzwischenstück 1 angeordnet und mittels durch zwei Befestigungslöcher 2 geführter Schrauben 3 mit den Flanschen des Ansaugkanals gasdicht verbunden. Das Vor teilerzwischenstück 1 weist eine in einer Mantelfläche dieses Stückes ausmündende Sackbo&rung 4 auf, in deren Austrittsbereicl ein Innengewinde⁵ vorgesehen ist₉ in das eine eine Durchgangsföffnung aufweisende Kopfschraube 6 eingeschraubt ist» Diese

Schraube ist im Bereich des freien Kopfendes mit einer Ausnehmung 7 versehen, in der ein Sieb 8 abgestützt ist, das durch einen Sprengring 9 in seiner Lage gehalten wird. Im Abstand von dieser Sackbohrung und parallel zu dieser' verlaufend, ist eine weitere Sackbohrung 10 angeordnet, die am äußeren Ende durch eine Madenschraube 11 verschlossen ist und die von zwei im Abstand voneinander angeordnete Querbohrungen 12 durchsetzt ist, lie in der Sackbohrung 4 einmünden. Diese beiden Bohrungen sind Lm Bereich ihrer äußeren Enden mit je einem Innengewinde Qd- versehen, in d»* .je eine K&pfschraube 14 eingeschraubt ist und mittels je einer Kontermutter 15.vor dem Verdrehen gesichert ist.

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Die Querbohrungen 12 sind im Bereich ihres inneren Endes abgesetzt und der Absetzungsübergang kegelstumpfförmig ausgebildet. Dieser Übergang dient als Ventilsitz 16 für ^e eine Kugel 17» die mittels je einer Schraubenfeder 18 am Ende der dieser zugeordneten Kopfschraube 14 abgestützt ist. Die beiden Schraubenfedern 18 sind zwar mit gleicher Drahtdicke und gleichem Durchmesser ausgebildet, indessen weist die in der Fig. 3 obere Querbohrung 12 angeordnete Schraubenfeder 18 gegenüber der unteren L· Schraubenfeder 18 etwa die doppelte Lange auf. Die von den Querbohrungen 12 durchsetzte Sackbohrung 10 mündet mit ihrem innerer Ende in eine weitere Querbohrung 19 ein, deren äußeres Ende mittels einer Kopfschraube 20 verschlossen ist. Diese Querbohrung führt zu einer zylindrischen, im Durchmesser dem Ansaug kanal entsprechenden Durchbrechung 21 des Verteilerzwischenstückes 1 und ist an einem diametral die Durchbrechung 21 über* brückenden Hohlsteg 22 angeschlossen. Sie in der Langsach.se des Hohlsteges 22 und der Achse des Ansaugkanales liegende gedachte: Ebene schließt mit der in dieser Achse und der Drehachse der Drosselklappe liegenden gedachten Ebene .einen Winkel von etwa 60 Grad ein. Der Hohlsteg 22 weist im Querschnitt den eines Trppfens auf· Die Symmetrieachse der Querschnittsfläche des Hohlsteges ist so wie die Längskante 23 in Strömungsrichtung des Gas-Luftgemisches angeordnet. Dabei ist die runde Stirnfläche des Hohlsteges 22 der Strömung des Gas-Lufgemisches entgegengerichtet· Durch die Umströmung des Hohlsteges 22 durch das Gas- Luftgemisch entsteht durch die aerodynamische Form dieses Steges eine kräftige Saugwirkung auf die aus dem.Steginnern durch die Ausströmöffnungen ausströmende Zusatzluft,

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' die vom Gas-Luftgemisch mitgeführt und im Eaum hinter der Längs, ,kante 23 des Hohlsteges 22 stark verwirbelt und innig mit dem Gas^Luftgemisch gemischt wird. Der Hohlsteg 22 ist mit zwei Reichen 24 und 25 von Ausströmöffnungen 26 und 27 für die Zusatzluft versehen, die beiderseits der Symmetrieebene des Hohlstegquerschnittes im gleichen Abstand von dieser Ebene im Kopf des Hohlsteges 22 angeordnet sind· Diese öffnungen jeder Reihe 24 und 25 weisen zwar den gleichen Abstand voneinander, jedoch nicht den gleichen Durchmesser eaif. Im Endbereich des Hohlsteges 22 sind abwechselnd Ausströmöffnungen 26 und 27 großen und kleinen Durchf-,messers vorgesehen und im Bereich der Stegmitte eine Ausströmöffnung 26 großen Durchmessers und beiderseits derselben je zwei Ausströmöffnungen 27 kleineren Durchmessers angeordnete Diese jknordnung, Durchmesser und Abstände voneinander der Ausströmöffnungen sind empirisch ermittelt und gewährleisten eine optimale Durchmischung des Gas-Luftgemisches mit der Zusatzluft. pie Zusatzluft ist Aussenluft, die durch das Sieb 8, die Sackboh·}· rung 4, eine oder beide Querbohrungen 12, die Kugelventile, die J3ackbohrung 10, die Qüerbohrung 19 und durch die Ausströmöffjsungpß J26 und 27 des Hohlsteges in den Ansaugkanal eintreten. In Fig.5 der Zeichnung ist der Stirömungsverlauf ätr Zusatzluft um den Hohlsteg 22 in Pfeilen dargestellt, desgleichen ihre Verwirbelunj jnit dem Gas-Luftgemisch (hakenförmige Pfeile), Um die Menge der Zusatzluft dem jeweiligen Betriebszustand ( Leerlauf, Teillastauf und Vollastlauf) der Brennkraftmaschine anzupassen, ist das

ie Kugelventile aufweisende Regelorgan vorgesehen. Das in ^: zweite

IStrömungsrichtung der Zusatzluft liegende T*t*- Kugelventil öff-

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net sich beim Anlauf der Brennkraftmaschine Mit einer geringen Verzögerung. Beim Erreichen einer Motordrehzahl von etwa 2ooo U.

erste
p.M. schaltet sich das Kugelventil zusätzlich ein, was durch die genaue Längenbemessung der Schraubenfedern 18 erreicht wird. Hierdurch wird ein genau dosierter Eintritt der Zusatzluft in den Gas-Luftstrom erreicht.

Über die Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung sind von einer amtlichen Stelle Vergleichsversuche mit einem Motor eines Opel-Kadett-Kraftwagens durchgeführt worden. Es ergab sich hierbei, daß der Kohlenmonoxidgehalt (CO-Gehalt) der Abgase ohne der Vorrichtung nach der Erfindung 3 »8 bis 3 »65 Vol.# und mit dem Erfindungsgegenstand 1,45 bis 1,5 Vol.# betrug, während die Kohlenwasserstoffwerte (CH-Werte) ohne diese Vorrichtung 375 his 415 ppm und mit dieser Vorrichtung 395 bis 425 ppm erreichten. Im Mittelwert ergaben die ,Versuche beim CO g/Test ohne den Erfindungsgegenstand 145,8 und mit diesem 61,0. Desgleichen ergab der CH g/Test ohne diese Vorrichtung im Mittelwert 4,75 und mit dieser Vorrichtung im Mittel 5,22.

Die Grenzwerte für die Typprüfung lagen beim CO-Versuch bei g/Test und bei der CH-Messung 8,7 g/Test. Bei der Prüfung von Serienfahrzeugen ergaben sich Grenzwerte für den CO-Gehalt von 140 g/Test und für den CH- Gehalt ein solcher von 11,3 g/Test.

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Claims

Patentansprüche

ι 1.Vorrichtung zum Zuführen von Zusatzluft in den Ansaugkanal von Benzin-Brennkraftmaschinen stromabwärts der Drosselklappe und der Ausmündung des Leerlaufkanals des Vergasers, bestehend aus einem im Ansaugkanal angeordneten rohrflanschartigen Verteilerzwischenstück mit einem Zuströmkanal für die Zusatzluft, in dem ein Regelorgan und diesem nachgeschaltet, mehrere in den Ansaugkanal ausmündende Ausströmöffnungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (26,27) für die Zusatzluft in einem an den Zuströmkanal (4,10,19) für die Ansaugluft angeschlossenem Hohlsteg (22) angeordnet sind, dessen Längsachse mit einem Durchmesser des Ansaugkanals zusammenfällt.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Längsachse des Hohlstegs (22) und die Achse des Ansaugkanals führende gedachte Ebene mit der durch die Drehachse der Drosselklappe und die Achse des Ansaugkanals führenden gedachten Ebene einen Winkel von etwa 60 Grad einschließt.

3· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel des Hohlsteges (22) im Querschnitt dem eines Tropfens entspricht und die Symmetrieachse der Quer schnittsfläche sowie die Längskante (25) des Hohlsteges in Strömungsrichtung des G-as-Luftgemisches angeordnet sind«,

4-· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (26,27) im Hohlsteg (22) in zwei Seihen (24-, 25) beiderseits der Symmetrieebene der Querschnittsfläche vorgesehen sind und die Achsen dieser öffnun-

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gen unter einem Winkel von 45 Grad zu dieser Syminetrieebene geneigt sind.

5·Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (26,27J. jeder Reihe (24,25) den gleichen Abstand Voneinander aufweisen und im Bereich der Hohlstegenden abwechselnd mit einem größeren und kleineren Durchmesser ausgebildet sowie im Bereich der Längsmitte des Hohlsteges (22) von zwei Paar Ausströmöffnungen (27) kleineren Durchmessers gebildet sind, zwischen denen eine Ausströmöffnung (26) größeren Durchmesses angeordnet ist.

Ö.Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan von zwei im Zuströmkanal angeordneten Kugelventilen gebildet ist, von denen das in Durchflußxichtung zweite Kugelventil mit einer Zuhalteschraubenfeder (18) gleicher Drahtdicke und gleichem Durchmesser, jedoch mit einer etwa halben Länge gegenüber der Schraubenfeder (18) des anderen Kugelventile versehen ist.

7- Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmöffnung der nach außen mündenden Sackbohrung (4) dea /Juströmkanals mit einem Sieb (8) abgedeckt ist.

8.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerzwischenstück (1) zusammen mit dem Vergaser eine Baueinheit bildet.

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