DE2419340A1 - Vorrichtung zur vergasung fluessiger brennstoffe - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Vergasung flüssiger Brennstoffe Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergasung flüssiger Brennstoffe und Erzeugung eines gasförmigen 3rennstoff-läuftgemisches in einem Mischrohr, das strUmungsmäßig vor einem oder mehreren Verbrennungsräumen angeordnet ist und in dem sich mindestens eine Einspritzdüse einer mittels einer Pumpeinrichtung mit Brennstoff versorgten Einspritzeinrichtung befindet.
• Derartige Vorrichtungen sind bekannt und finden sich in dieser oder abgewandelter Form bei nahezu allen Arten von Verbrennungskraftmasohinen, wie beispielsweise Otto-Motoren, Turbinen oder auch mit flüssigen Brennstoffen betriebenen Heizungsanlagen jeglicher Art. Bei allen diesen mit flüssigen Brennstoffen betriebenen Verbrennungskraftmaschinen besteht das Problem, den flüssigen Brennstoff möglichst vollständig in seine gasförmige Phase zu bringen und gleichzeitig den gasförmigen Brennstoff mit einer ausreichenden Luft- bzw. Sauerstoffmenge möglichst gleichmäßig zu mischen, so daß im Verbrennungsraum eine gleichtrri:2ige und vollständige Verbrennung erzielt werden kann. diesem angestrebten Zustand ist man jedoch noch zur Zeit bei allen aufgeführten Verbrennungskraftmaschinen weit entfernt.
• Die bei der Vergasung bei den bisher bekannten "Vergaseznt auftretenden Probleme, welche mit der vorliegenden Erfindung verbessert werden, sollen im folgenden näher aufgezeigt werden.
• Das für den Betrieb von Otto-Motoren notwendige Kraftstoff-Luftgemisch wird von den sogenannten "Vergasern" erzeugt, die jedoch streng genommen den Kraftstoff nicht vergasen, sondern nur durch die angesaugte Luft ein Gemischnebel erzeugen, in dem der flüssige Treibstoff in Form von kleinen Tröpfchen in einem Luftstrom verteilt ist. Durch eine komplizierte Luftführung wird versucht, daß die kleinen Plüssigkeitsteilchen auf dem Weg bis zum Zylinder durch Wärmeaufnahme verdampft werden. Das vorgewärmte vom Mischrohr zum Zylinder führende Rohr, das in der Motortechnik Klammer genannt wird, gibt jedoch seine Wärme im wesentlichen nur an solche FlUssigkeitsteilchen ab, welche die Wandung berühren. Dies ist jedoch nur ein geringer Prozentsatz der Flüssigkeitsteilchen, so daß der überwiegende Teil der Brennstofftröpfchen in flüssiger Phase in den Verbrennungsraum gelangt. Will man den Prozentsatz der Flüssigkeitsteilchen erhöhen, welche die Wandung berühren, so müßte eine Wirbelströmung vom Mischrohr zum Zylinder erzeugt werden, die jedoch eine erhebliche Energie für ihre Erzeugung benötigt.
• Moderne Vergaser weisen vier verschiedene Systeme auf, nämlich den Hauptvergaser, das Leerlaufsystem, die Beschleunigungspumpe und die Starteinrichtung. Der zur Verbrennung des Gemisches im Zylinder benötigte Sauerstoff strönt mit der vom Kolben beim Rückgang angesaugten Luft über ein Filter und ein Ansaugrohr zum Mischrohr.
• Im Mischrohr wird der flüssige Brennstoff bzw. das Benzin von der Luft mitgerissen. Hierbei bedient man sich einer Erscheinung, die durch die Bernallische Beziehung beschrieben wird. Die Summe aus statischem Druck und Staudruck ist stets gleich. Daraus folgt, daß bei Erhöhung der Geschwindigkeit der statische Druck abnehmen muß. Verengt man das Ansaugrohr an einer Stelle, beispielsweise in Form eines Venturirohres, so muß die gleiche Menge Luft durch diesen verengten Querschnitt mit erhöhter Geschwindigkeit strömen.
• An der Stelle erhöhter Geschwindigkeit sinkt der Druck stark ab und es entsteht gegenüber der Umgebung ein Unterdruck.
• Durch diesen Unterdruck wird der flüssige Brennstoff aus dem Brennstoffzuführungsrohr herausgerissen und zerstäubt.
• Der Luftstrom führt diese feinen Tröpfchen, wie eingangs schon erQfahnt, zum Zylinder. Eine Hauptdüse, die eine Verengung in der Zuflußleitung des Brennstoffes vom Schwimmergehäuse zum Mischrohr darstellt, begrenzt die der Luft im Mischkanal in der Zeiteinheit zu-mischbare Kraftstoffmenge, da vom Schwimmergehäuse nur soviel Kraftstoff nachfließen kann, wie die enge Bohrung der Hauptdüse zuläßt; Die Begrenzung des Benzinzulaufs zum Vergaser erfolgt durch eine Schwimmereinrichtung, welche aus einer Schwimmerkammer, einem Schwimmer und einem Nadelventil besteht.
• Bei Füllung wird die Schwimmerkammer mit Brennstoff gefüllt, so steigt der Schwimmer solange an, bis seine Ventilnadel auf den Ventilsitz drückt und den Brennstoffzufluß sperrt.
• Auf diese Weise ist man somit bestrebt, den Kraftstoffpegel geringfügig unterhalb der Öffnung des Austrittsrohres zu halten. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, hängt die Lage des Schwimmers von der Schwerkraft ab, so daß bereits Störungen bei Beschleunigung oder Verzögerung des Systems auftreten.
• In entsprechender Weise wirken sich Zentrifugalkräfte und Vibrationen aus, d.h. das System wird nicht mit einer solchen Brennstoffmenge versorgt, die der zugeführten Luftmenge maximal entspricht. Dieser Nachteil wirkt sich zusammen mit der unvollständigen Vergasung ungünstig auf die Leistung des Motors aus. Bei einer ungünstigen Verbrennung treten aber darüberhinaus noch schädliche Verbrennungsrückstände auf, wie etwa CQ-Gase.
• Nach den zur Zeit gültigen Abgasbestimmungen sind noch ein bis zwei Prozent CO-Gase zulässig.
• Bei der Vergasung von flüssigen Brennstoffen für Heizungsanlagen treten ähnliche Probleme auf, denn auch hier gelangt noch tröpichenförmiger Brennstoff, d.h. Brennstoff in seiner flüssigen Phase, in den Verbrennungsraum, so daß auch hier eine ungünstige Verbrennung stattfindet, die sogar zu einem CO-Gehalt von bis zu 14 36 führt. Dies ist die Ursache dafür, daß die Luftverschmutzung über den Städten, insbesondere während der Heizperiode, überwiegend von Heizungsanlagen herrührt und nicht von Kraftfahrzeugen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen der oben aufgeführten Art zu verbessern, in-dem dafür gesorgt wird, daß der flüssige Brennstoff bereits im Mischrohr nahezu vollständig vergast und mit Luft bzw. Sauerstoff gut durchmischt wird.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung anzugeben, mit der eine gleichmäßige Brennstoffversorgung auch bei unterschiedlichen Krafteinwirkungen auf das System sichergestellt wird.
• Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt bei einer Vorrichtung zur Vergasung flüssiger Brennstoffe und Erzeugung eines gasförmigen Brennstoff-Tuftgemisches in einem Mischrohr, das strömungsmäßig vor einem oder mehreren Verbrennungsräwnen angeordnet ist, und indem sich minder uns eine Einspritzdttse einer mittels einer Pumpeinrichtung mit Brennstoff versorgten Einspritzeinrichtung befindet, dadurch, daß jede Einspritzdüse auf eine oder mehrere im Mischrohr befindliche Prallflächen gerichtet ist, derart, daß der aus einer Einspritzdüse gelangende Brennstoffstrahl zu einer ihm zugeordneten Prallfläche gelangt und die in ihm enthaltenen Xröpfohen mit der Prallfläche Energie austauschen.
• Der Energieaustausch ist dann besonders groß, wenn die Hauptstrahlrichtung einer Einspritzdüse parallel zur Flächennormalen der ihr zugeordneten Prallfläche verläuft, d.h. wenn der Brennstoffstrahl nahezu senkrecht auf die Prallfläche gerichtet ist. Da jedoch ferner eine gute Durchmischung mit der durch das Mischrohr strömenden Luft erfolgen soll, kann es Je nach Konstruktion auch vorteilhaft sein, wern die Hauptstrahlrichtung einer Einspritzdüse zur FlRchennormalen der ihr zugeordneten Prallfläche einen Winkel zwischen oO und kleiner als 900 aufweist.
• Eine vorteilhafte Durchmischung erfolgt beispielsweise, wenn die Hauptstrahlrichtung einer Einspritzdüse senkrecht zur Hauptströmungsrichtung der Luft im Mischrohr liegt.
• In einer abgewandelten Ausfilhrungsform der Erfindung liegt die Hauptstråhlrichtung einer Einspritzdüse parallel zur Hauptströmungsrichtung im Mischrohr.
• Je nach Konstruktion der Ausführungsform kann die Flächennormale einer Prallfläche senkrecht zur Hauptströmungarichtung der Strömung im Mischrohr oder auch parallel zur Hauptströmungsrichtung der Strömung im Mischrohr liegen.
• Vorteilhaft ist es auch eine Einspritzdüse innerhalb des Mischrohres derart anzubringen, daß die Längsachse der Einspritzdüse koaxial zur BänCsachse des Mischrohres verläuft. Dabei kann die Strömungsrichtung des aus der Einspritzdüse gelangenden Brennstoffstrahles entweder in sich tung der durch das Mischrohr strömenden angesaugten Luft oder entgegengesetzt der Richtung der durch das Mischrohr strömenden Luft liegen.
• Zum Öffnen und Schließen der Einspritzdüse ist nach der Erfindung eine Einspritzeinrichtung vorgesehen, die von einem Impulsgeber be2glagbar ist, dessen Impulsgabe steuerbar ist. Die Steuereinrichtung zur Steuerung des Impulsgebers ist dabei in vorteilhafter Weise mit der Steuereinrichtung zur Steuerung einer im Mischrohr angeordneten Drosselklappe gekoppelt. Durch diese Maßnahme nach der Erfindung erübrigt sich die Steuerung des Brennstoffzuflusses mit Hilfe eines Schwimmers, so daß die mit dem Schwimmer verbundenen Nachteile vermieden werden. Die Einspritzdüse ist vorteilhaft mit einem Brennstofftank über eine steuerbare Brennstoffpumpe strömungsmäßig verbunden, wobei die Brennstoffpumpe auf den Brennstoff vor der Einspritzdüse eigendruck von ca. 2 bis 4 atii ausübt. Je nach den gegebenen Bedingungen kann dieser Druck je-doch erniedrigt oder erhöht werden.
• Der Impulsgeber zur Steuerung der Einspritzdüse ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß unabhängig voneinander a.) die Zeit t1 in der die Einspritzdüse geöffnet ist, und b.) die Zeit t2, in der die Einspritzdüse geschlossen ist, veränderbar ist.
• Nach der Erfindung ist die Prallfläche für den Energieaustausch mit den Tröpfchen des Brennstoffstrahles ihrerseits mit thermischer und/od.r elektrischer und/oder mechanischer Energie beaufschlagbar. Dabei kann die Prallfläche beispielsweise als ein elektromechanischer Wandler ausgebildet sein, oder kann mit diesem als ein scllwingungafähiges System verbunden sein.
• In einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung ist die Prallfläche als Biegeschwinger ausgebildet, der von der durch das Mischrohr strömenden Ansaugluft in Eigenschwingungen versetzbar ist.
• Besonders vorteilhaft ist es die Prallfläche als Ultraschallschwinger auszubilden und diesen aus einem piezoelektrischen Keramik-Körper herzustellen. Dabei ist es vorteilhaft, den aus einer piezoelektrischen Keramik bestehenden Ultraschallschwinger als Biegeschwinger mit einer einseitigen Einspanming, oder mit einer Halterung an den Enden, wobei diese frei drehteweglich bleiben, oder einer beidseitigen Einspannung oder einer halterung in den Schwingungsknoten bei freier Drehbeweglichkeit, auszubilden. Vorteilhaft ist es auch den Ultraschallschwinger in Form eines zusammengesetzten Wandlers herzustellen, indem beispielsweise eine piezoelektrische Keramikscheibe oder -platte mit einer Metallscheibe oder -platte derart verbunden ist, daß der Brennstoffstrahl auf die Metallscheibe auftrifft. Aus Verschleißgrunden ist es vorzuziehen die Metallecheibe oder -platte aus Edelstahl herzustellen.
• In einer weiteren Abwandlung der Erfindung wird vorgeschlagen, im Mischrohr einen elektromechanischen Wandler zur Erzeugung eines stellenden Schallfeldes derart anzuordnen, daß der in zerstäubter Form aus der Brennstoffdüse austretende Brennstoff mit der dem Mischrohr zugeführten Luft durch das Schallfeld strömt. Der Brennstoff kann hierbei auch dem Mischrohr in der bisher üblichen Weise zugeführt werden.
• Für diese Ausführungsform der Erfindung wird ein elektromechanischer Wandler vorgeschlagen, welcher zylinderförmig ausgebildet ist, und der aus einer piezoelektrischen Keramik besteht.
• Für einen weiteren Anwendungsfall der Erfindung wird vorgeschlagen, mehrere Einheiten, bestehend aus a.) einem Mischrohr, b,) einer Prallfläche und/oder einem elektromechanischen Wandler, c.) einer Gebläseeinrichtung zur Zufuhr von Verbrennungsluft um einen Verbrennungsraum derart anzuordnen, daß die erzeugten gasförmigen Brennstoff-Luftgemische dem Verbrennungsraum zugeführt werden.
• Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Hierbei zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch ein Mischrohr, das mit einer Einspritzeinrichtung und einer Prallfläche nach der Erfindung ausgerüstet ist; Figur 2 einen Querschnitt diirch ein Mischrohr in einer anderen Ausführungsform, bei der die Längsachse der Einspritzdüse koaxial zur Längsachse des Mischrohres verläuft; Figur 3 einen Querschnitt durch ein Mischrohr, das demjenigen nach Figur 2 ähnlich ist, jedoch mit entgegengesetzter Richtung der Brennstoffeinspritzung; Figur 4 einen Querschnitt durch ein Mischrohr mit mehreren Einspritzeinrichtungen, die koaxial zur uftströmung angeordnet sind; Figur 5 einen Querschnitt durch ein Mischrohr, das für Heizungsanlagen geeignet ist; Figur 6 einen Querschnitt durch einen Brennerraum mit radial angeordneten Mischrohren; Figur 7 einen Schnitt senkrecht zur Figur 1 in schematischer Darstellung; Figur 8 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Verkniipfungen zwischen dem Impulsgeber und der Einspritzeinrichtung und Figur 9 den Spannungsverlalåf am Ausgang des Impulsgebers.
• In Figur 1 ist mit 1 ein Mischrohr bezeichnet, durch dessen Wandung eine Einspritzdüse 3 einer Einspritzeinrichtung 2 geführt ist. Der Einspritzdüse 3 gegenüberliegend ist eine Prallfläche 5 angeordnet, die mit einem elektromechanischen Wandler 6 integral verbunden ist. Als elektromechanischer Wandler ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein piezoelektrischer Keramik-Körper verwendet, der von einem nicht näher dargestellten Sender in hochfrequente Schwingungen erregt wird. Der Sender wird dabei auf eine feste Frequen eingestellt, die in einem Bereich zwischen 40 und 240 KHz liegen kann. Je nach Ausführungsform beträgt die abgegebene Leistung des Schwingers 80 bis tt.
• Im Mischrohr 1 befindet sich an der Luftansaugseite eine Drosselklappe 4, die mit einer Steuereinrichtung und einem Impulsgeber gekoppelt ist, wie anhand der Figur später näher erläutert wird. Die Ausgangsseite des Mischrohres 1 führt beispielsweise zu einem Krfi«er eines nicht näher dargestellten Otto-Motors.
• Der aus der Brennstoffdüse 3 austretende Brennstoffstrahl, bestehend aus feinen Brennstofftröpfchen, wird von einer Abdeckung 21 gegen eine Ablenkung durch den Luftstrom geschützt, so daß gewährleistet ist, daß die Brennstofftröpfchen auf die Prallfläche 5 auftreffen. Die Anordnung der Abdeckung 21 ist schematisch in Figur 7 in Draufsicht wiedergegeben. Hieraus wird erkennbar, daß die einströmende angesaugte Luft zwischen der Rohrwandung des Mischrohres und der Abdeckung 21 strömen kann, ohne den Brennstoffstrahl von der Brennstoffdüse 3 zur Prallfläche 5 abzulenken. Erst die durch den Aufprall auf die ?rallfläche 5 erzeugten Gase werden von der Ansaugluft mitgerissen.
• Aus Figur 2 geht ein Ausführungsbeispiel hervor, bei dem innerhalb eines Mischrohres 1 ein Teil einer Einspritzeinrichtung 7 mit der Einspritzdüse 3 angeordnet ist. Innerhalb des Mischrohres 1 befindet sich gegenüber der Einspritzdüse 3 eine Prallfläche 9, die von einem elektromechaniechen Wandler 8 in Ultraschall schwingungen versetzt wird. Die Flächennormale der Prallfläche 9 liegt bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zur Strömungsrichtung der Zuluft und zur Hauptströmungsrichtung des aus der Brennstoffdüse 3 strömenden Brennstoffes. Innerhalb des Mischrohres-1 befindet sich ferner ansaugseitig die Drosselklappe 4.
• Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das dem jenigen nach Figur 2 ähnlich ist. Innerhalb eines Misohrohres 1 befindet sich wiederum ein Teil einer Einspritzeinrichtung 1o mit einer Einspritzdüse 3, der eine Prallfläche 9 gegenüberliegt, die von einem elektromechanischen Wandler 8 in Sohwingungen versetzt wird. Bei diesem Ausfürrungsbeispiel ist die Strömungsrichtung des aus der Einspritzdüse 3 austretenden Bennstoffstromes der Strömungsrichtung der angesaugten Buft entgegengerichtet. Bei den Ausftlhrungsformen nach den Figuren 2 und 3 erübrigt sich die Anordnung einer Abdeckung 21, da die Strömung des Brennstoffstrahles parallel zur Luftströmung verläuft. In beiden Fällen wird erst das von den Brennstofftröpfchen an der Prallfläche 9 entstehende Gas mitgerissen.
• Figur 4 zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung, bei der mehrere Einspritzeinrichtungen 11 und 13 mit den ihnen zugeordneten Prallflächen 12 und 14 mit den entsprechenden Wandlern um ein Mischrohr angeordnet sind. Die durch die Prallflächen 12 und 14 erzeugten Brennstoffgase werden seitlich in das Mischrohr gefiihrt, wobei es vorteilhaft ist im Bereich der Einführung der Brennstoffgase in das Mischrohr einen Strömungskörper 15 vorzusehen, so daß in diesem Bereich die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und der statische Druck erniedrigt wird. Durch die Erniedrigung des statischen Druckes entsteht eine Ansaugwirkung auf die erzeugten Brennstoffgase, so daß sich diese mit der Luft vermischen und von dieser mitgenommen werden.
• Aus Figur 5 folgt in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das demjenigen nach Figur 1 ahnlich ist, welches jedoch für die Anwendung bei Heizungsanlagen mit flüssigen Brennstoffen besonders geeignet ist. Auch hier befindet-sich innerhalb eines Mischrohres eine Einspritzeinrichtung 16, die gegenüber einer Prallfläche 17 mit einem elektromechanischen Schwinger 18 angeordnet ist. Da bei diesem Ausführungsbeispel der auf die Prallfläche 17 gerEichtete Brennstoffstrahl senkrecht zur Richtung der einströmenden Luft verläuft, ist es erforderlich eine Abdeckung vorzusehen, damit nicht bereits der Brennstoffstrahl aus noch flüssigen Tröpfchen von der eins trd menden Luft abgelenkt wird. Die Abdeckung entspricht etwa derjenigen, welche in Figur 7 schematisch dargestellt und mit 21 bezeichnet ist.
• In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem mehrere Mischrohre mit ihren entsprechenden Einspritzeinrichtungen 16, Prallflächen 17 und elektromechanischen Schwingern 18 um einen gemeinsamen Verbrennungsraum 19 angeordnet sind. Die Ausgangsrohre oder den 20 der Mischrohre führen dabei in den Verbrennungsraum 19.
• Eine derartig. Anlage eignet sich besonders für Großheizungsanlagen zur Erzeugung von Wärme oder Dampf zum Antrieb von Turbinen oder dergleichen.
• Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung einer Abdeckung 21 in Relation zum Brennstoffstrahl innerhalb eines Mischrohres.
• In Figur 8 ist die Verknüpfung einer Einspritzeinrichtung 2 mit einem Impulsgeber 23 und dessen Steuerung 22 wie der gegeben. Die Steuerung 22, die bei einem Kraftfahrzeug, beispielsweise das Gaspedal sein-kann, ist mit der Drosselklappe 4 gekoppelt. Mit 24 ist eine Brennstoffpumpe bezeichnet, die den Brennstoff aus einem Tank 25 unter einem Druck von beispielsweise 2 bis 4 atü der Einspritzdüse 3 zuführt.
• Die Brennstoffpumpe 24 ist steuerbar ausgebildet, so daß der Druck mit der die Brennstoffflilssigkeit in das Mischrohr eingespritzt wird, verändert werden kann. Der Impul8-geber 23 ist derart ausgebildet, daß aur Steuerung der Einspritzeinrichtung 2 unabhängig voneinander die Zeit t1, in der die Einspritzdüse 3 geöffnet ist, und die Zeit t2, in der die Einspritzdüse 3 geschlossen ist, verändert werden kann. In diesem Zusammenhang wird auf Figur -9 verwiesen, in der mit t1 die Impulsbreite bezeichnet ist, welche gleichzeitig die öffnungezeit der Einspritzdüse bedeutet.
• Mit t2 ist die lmpulsfolge bezeichnet, welche gleichzeitig auch die Zeit bedeutet, in der die Einspritzdüse 3 geschlossen ist.
• Bei Verwendung des Mischrohres nach der Erfindung für eine Heizungsanlage ist es nicht erforderlich, die Steuerung zeiten veränderbar auszubilden, falls die Anlage mit konstanter Leistung arbeiten soll. Bei der Anwendung für einen Kraftfahrzeugmotor dagegen müssen die Öffnungs- und Sohließzeiten der Einspritzdüse veränderbar ausgebildet sein1 um sämtliche Leistungsbereiche, wie den Leerlauf, die Be schleunlgungt die Normallast oder din Voll-Last beherrsohlen zu kdnnen.
• Als elektromechanische Wandler eignen sich besonders piezoelektrische keramische Körper, da diese in allen brauchbaren orman herstellbar sind, so daß auch die verschiedensten Schwingungsformen erzeugt werden können.
• Darüberhinaus lasten sich natürlich auch an sich bekannte Quarzschwinger oder magnetostriktive Schwinger verwenden.
• In einer nicht näher dargestellten Ausfürungsforn der Erfindung wird ein aus einer Düse austretender Brennstoffstrahl nicht auf eine Prallfläche,sondern durch ein 8ohallfeld geführt, das beispielsweise von einem zylinderförmigen piezoelektrischen keramischen körper erzeugt wird. Die Wellenlänge des stehenden Schallfeldee und damit seine Energie muß der Tröpfchengröße entsprechend angepasst sein, um einen maximalen Energieaustausch zu erzielen, so daß die Oberflächenspannung der Brennstofftröpfchen überwunden wird und ein Aufplatzen und damit Verdampfen derselben unmittelbar erfolgt.
• Für den Fall, daß Je nach der Ausführungsform die aus der Düse 3 austretenden Brennstofftröpfchen elektrisch geladen sind, kann es vorteilhaft sein, die Pralldliche 5 an ein entsprechendes elektrisches Potential zu legen.
• Je nach Anwendungsfall kann es auch vorteilhaft sein, der Prallfläche 5 eine thermische Energie zuzuführen, so daß damit der gewünschte Verdampfungseffekt der Brennstofftröpfchen vergrößert wird.

Claims (25)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Vergasung flüssiger Brennstoffe und - Erzeugung eines gasförmigen Brennstoff-Luftgemisches in einem Mischrohr, das strömungsmäßig vor einem oder mehreren Verbrennungsräumen angeordnet ist und in dem sich mindestens eine Einspritzdüse einer mittels einer Pumpeinrichtung mit Brennstoff versorgten Einspritzeinrichtung befindet, d a d .u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß jede Einspritzdüse (3) auf eine oder mehrere im Mischrohr (1) befindliche Prallflächen (5) gerichtet ist, derart, daß der aus einer Einspritzdüse (3) gelangende Brennstoffstrahl zu einer ihm zugeordneten Prallfläche (5) gelangt und die in ihm enthaltenen Tröpfchen mit der Prallfläche (5) Energie austauschen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Hauptstrahlrichtung einer Einspritzdüse (3) parallel zur Flächennormalen N der ihr zugeordneten Prallfläche (5) verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Hauptstrahlrichtung einerEinspritzdüse (3) zur Flächennormalen N der ihr zugeordneten Prallfläche (5) einen Winkel zwischen Oo und kleiner als 900 aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hauptstrahlrichtung einer Einspritzdüse (3) senkrecht zur Hauptströmungsrichtung im Mischrohr (1) liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hauptstrahlrichtung einer Einspritzdüse (3) parallel zur Hauptströmungsrichtung im Mischrohr (1) liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Flächennormale N einer Prallfläche (5) senkrecht zur Hauptströmungsrichtung der Strömung im Mischrohr (1) liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e -k e n n e e i c h n e t, daß die Flächennormale N einer Prallfläche (5) parallel zur Hauptströmungsrichtung der Strömung im Mischrohr liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich eine Einspritz düse innerhalb des Mischrohres befindet, derart, daß die Längsachse der Einspritzdüse koaxial zur Längsachse des Mischrohres verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Strömungsrichtung des aus der Einspritzdüse gelangenden Brennstoffstrahles in Richtung der durch das Mischrohr strömenden angesaugten Luft liegt.

io. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Strömungsrichtung des aus der Einspritzdüse gelangenden Brennstoffstrahles entgegengesetzt der Richtung der durch das Mischrohr strömenden angesaugten Luft liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einspritzeinrichtung zum Öffnen und Schließen der Einspritzdüse von einem Impulsgeber b 4»lagbar ist, dessen Impulsgabe steuerbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Steuereinrichtung zur Steuerung des Impulsgebers mit der Steuereinrichtung zur Steuerung einer im Mischrohr angeordneten Drosselklappe gekoppelt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einspritzdüse mit einem Brennstofftank über eine steuerbare Brennstoffpumpe strömungsmäßig verbunden ist und daß die Brennstoffpumpe auf den Brennstoff vor der Einspritzdüse einen Druck ausübt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Inpulsgeber zur Steuerung der Einspritzdüse derart ausgebildet ist, daß unabhängig voneinander a.) die Zeit (t1), in der die Einspritzüse geöffnet ist und b.) die Zeit (t2), in der die Einspritzdüse geschlossen ist, veränderbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Prallfläche für den Energieaustausch mit den Tröpfchen des Brennstoffsrahles ihrerseits mit thermischer, und/oder elektrischer und/oder mechanischer Energie beaufschlagbar ausgebildet ist

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t, daß die Prallfläche als Biegeschwinger ausgebildet ist, der von der durch das f4ischrohr strömenden Ansaugluft in Eigenschwingungen versetzbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Prallfläche als Ultraschallschwinger ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Ultraschallschwinger aus einem piezoelektrischen Keramik-Körper besteht.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der aus einer piezoelektrischen Keramik bestehende Ultraschallschwinger als Biegeschwinger mit einer einseitigen Einspannung, oder mit einer Halterung an den Enden, wobei diese frei drehbeweglich bleiben, oder einer beidseitigen Einspannunz oder einer Halterung in den Schwingungsknoten bei freier Drehbeweglichkeit, ausgebildet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, 18 oder 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ultraschallschwinger aus einem zusammengesetzten Wandler besteht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der zusammengesetzte Wandler aus einer piezoelektrischen Eeramikscheibe oder -platte besteht, die mit einer Metallscheibe oder -platte verbunden ist, derart, daß der Brennstoffstrahl auf die Metallscheibe auftrifft.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Metallscheibe oder -platte aus Edelstahl besteht.

23. Vorrichtung zur Vergasung flüssiger Brennstoffe und Erzeugung eines gasförmigen Brennstoff-Luftgemisches in einem Mischrohr, das strömungsmäßig vor einem oder mehreren Verbrennungsräumen angeordnet ist und eine in das Mischrohr führende Brennstoff- und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch-Düse aufweist, die über eine Brennstoffleitung mit einem steuerbaren Brennstoffversorgungssystem verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Mischrohr ein elektromechanischer Wandler zur Erzeugung eines stehenden Schallfeldes derart angeordnet ist, daß der in zerstäubter Form aus der Brennstoff- und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch-Düse austretende Brennstoff mit der im Mischrohr zugeführten Luft durch das Schallfeld strömt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der elektromechanische Wandler zylinderförmig ausgebfidet ist und aus einer piezoelektrischen Keramik besteht.

25. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mehrere Einheiten, bestehend aus a.) einem Mischrohr, b.) einer Prallfläche und/oder einem elektromechanischen Wandler und c.) einer Gebläseeinrichtung zur Zufuhr von Verbrennungsluft um einen Verbrennungsraum derart angeordnet sind, daß die erzeugten gasförmigen Brennstoff-Luftgemische dem Verbrennungsraum zuführbar sind.