DE2428404A1

DE2428404A1 - Vorrichtung zur kraftstoffzufuhr zu einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2428404A1
Application number: DE19742428404
Authority: DE
Inventors: Vernon M Everett
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1974-06-12
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FR2234466B3; JPS5218334B2; US3851634A; CA992823A; SE7408125L; JPS5035527A; FR2234466A1; GB1462127A; IT1013676B

Description

Mein Zeichen: MB/hb 74 137 Ihr Zeichen:

13121 Vallecito Avenue, Beaumont, California U.b.A.

"Vorrichtung zur Kraftstoffzufuhr zu einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftstoffzufuhr zu einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zur Umwandlung einer feuchten, flüssige, in Luft schwebende Kraftstofftröpfchen aufweisenden Mischung in eine trockene, gasförmige, zum Zwecke einer guten Verbrennung gründlich gemischten Mischung von Kraftstoffdampf und Luft.

Einer der Hauptnachteile von Vergasern besteht darin, daß in einem Vergaser der flüssige Kraftstoff lediglich in winzigen Tröpfchen zerteilt wird, die in der Ansaugluft schweben, wenn die Mischung durch den Ansaugverteiler in die Zylinder geleitet wird. Obwohl ein Anteil verdampft, ist andererseits im Zylinderkopf in dem Augenblick, wenn die Mischung durch den Zündfunken gezündet wird, noch ein erheblicher .Anteil an flüssigen Kraftstofftröpfchen vorhanden.

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Da keine wirkungsvolle Verbrennung der flüssigen Kraftstoff tröpfchen stattfindet, enthält das Abgas als Folge davon einen erheblichen Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxide als Verunreinigungs- oder Schmutzstoffe, die entsprechend ihrem Anteil zu einer Smogbildung beitragen. Eine hohe Verbrennungstemperatur hat außerdem die Bildung von Stickstoffoxid zur Folge, insbesondere dann, wenn die Abgase den Auspuff bei geringer Drosselklappenöffnung verlassen. Es mischen sich in diesem Fall winzige Tröpfchen noch nicht verbrannten, durch die Verbrennung shitze verdampfenden flüssigen Kraftstoffes mit dem verbleibenden Sauerstoff, und die Mischung verbrennt in einem verzögerten Verbrennungsvorgang bei einer extrem hohen Temperatur, während die Gase zwischen der Vorderseite des Ventils und dem Ventilsitz durchströmen. Der größte Anteil der Stickstoffoxide wird infolge der hohen Temperatur dieses verzögerten Verbrennungsvorgangs der Auspuffgase erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer eine Kraftstoffzufuhr unter vollständiger Verdampfung aller einzelnen Tröpfchen von flüssigem Kraftstoff erzeugt wird, und eine trockene, gasförmige, möglichst homogene Mischung aus verdampftem Kraftstoff und Luft gebildet wird, und die bestmögliche Bedingungen für eine saubere, vollständige Verbrennung während des Kolbenhubes bewirkt, so daß der gesamte Wärmeinhalt des Kraftstoffes zur Kraftumsetzung verwendet wird.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die feuchte, aus dem Vergaser kommende Kraftstoff-Luftmischung abwärts durch Wirbelflügel geleitet wird und durch die dadurch entstehende hohe Wirbelgeschwindigkeit der Mischung die flüssigen Kraftstofftröpfchen nach außen gegen die Innenwand eines umgebenden Topfes geschleudert werden. Die Wandung des Topfes wird durch Abgas beheizt, und die

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Flüssigkeitströpfchen werden beim Auftreffen auf die Wand verdampft. Die Wirbeldrehung der Mischung kann weiterhin durch Luft- und Abgasströme beschleunigt werden, die direkt unterhalb der Wirbelflügel tangential in den Topf geleitet werden. Die Luftströmung oder Gasströmung durch die Auslaßstutzen wird entsprechend den Erfordernissen über Nocken gesteuerte, in den Stutzen vorgesehene Nadelventile reguliert. Die Nocken sind mit dem Drosselklappengestänge verbunden. An der Unterseite des Topfes wird die Mischung aus verdampftem Kraftstoff und Luft nach innen umgelenkt und nach oben in einen umgekehrten Trichter gesaugt und von dort in den Ansaugverteiler geleitet. Durch die Abgasströme wird Verdampfungswärme zur Verdampfung der flüssigen Kraftstofftröpfchen geliefert und außerdem wird dadurch die Bildung von Stickstoffoxiden reduziert.

Von den Vorteilen der Erfindung sind insbesondere hervorzuheben: Ein erhöhter Motorwirkungsgrad, eine höhere Ausgangsleistung, eine bessere Kilometerleistung pro Liter des Kraftstoffes, ein besseres Betriebsverhalten, eine niedrigere Motorbetriebstemperatur und ein geringerer Anteil an Luftverschmutzungselementen in den Auspuffgasen, wobei ein derart geringer Anteil an Luftverschmutzungselementen erreicht wird, daß praktisch keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe mehr vorhanden sind. Die niedrigere Betriebstemperatur des Motors ist auf die vollständigere Verbrennung zurückzuführen, die ausschließlich während des Hubes stattfindet. Das Ergebnis ist ein kühleres Auspuffgas, eine geringere Erzeugung von Stickstoffoxiden und ein bei geringerer Betriebstemperatur laufander Motor.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

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Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Kraftstoffzufuhr gemäß der Erfindung, wobei zum Zwecke einer klareren Darstellung der Vergaser entfernt ist;

Fig. 2 einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab entsprechend der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt durch die Kraftstoff Verdampfungseinrichtung gemäß der Erfindung entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung längs der Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 in einer Detaildarstellung eine den inneren Aufbau einer der Düsen zeigende Anordnung, und zwar teilweise im Schnitt und in einem vergrößerten Maßstab;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des in dem Gehäuse enthaltenen Diffusors;

Fig. 7 eine Detaildarstellung entsprechend der Linie 7-7 in Fig. 2 und im Schnitt und in Explosionsdarstellung,

In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zur Kraftstoffzufuhr für einen V-8 Benzinmotor dargestellt, wobei jedoch aus Gründen einer klareren Darstellung der Vergaser weggelassen wurde. Die Vorrichtung zur Kraftstoffzufuhr ist insgesamt mit 10 bezeichnet und weist einen Ansaugverteiler 12 auf, der gemeinsam mit einer den Kern der vorliegenden Erfindung bildenden KraftstoffVerdampfungseinrichtung 14 mit den Ansaugöffnungen der Zylinderköpfe verschraubt werden kann. Die Einrichtung 14 weist ein Gehäuse mit einem an seiner Oberseite angeordneten, horizontalen Befestigungsflansch 18 auf, der zur Anbringung des Vergasers (nicht dargestellt) dient. Der

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Befestigungsflansch 18 weist zwei den "beiden Auslaßöffnungen eines Doppelvergasers entsprechende Öffnungen 19 auf.

Das Gehäuse 16 besteht aus unteren und oberen, im wesentlichen eine zylindrische Gestaltung aufweisenden und eine Kammer 23 umschließenden Gehäusekörpern 20 und 22. Von den einander zugewandten Kanten der Gehäusekörper 20, erstrecken sich radial nach außen Flansche 24, die gegen gegenüberliegende Seiten eines sich von dem oberen Teil eines Wärmeaustauschtopfes 28 nach außen erstreckenden, radialen Flansches 26 verspannt sind.

Der Wärmeaustauschtopf 28 erstreckt sich nach unten in den unteren Gehäusekörper 22 und nimmt den größten Teil von dessen Innenraum ein. Der Topf 23 weist nach unten gerichtete, konvergierende, in einem sanft gerundeten Bodenteil 32 endende Seitenwände 30 auf. Der Bodenteil geht in eine nach oben gerichtete, vorspringende, nach oben in die Öffnung eines Diffusors 36 weisende, konisch zulaufende Spitze 34 über.

Durch den Diffusor 36, dessen Aufbau am besten aus den Figuren 2 und 6 ersichtlich ist, und der in der Mitte der Kammer 23 angeordnet ist, wird zwischen seiner Aussenf la ehe und der Innenfläche der Gehäusekörper 20, 22 ein Ringkanal 37 gebildet. Die Oberseite des Diffusors wird durch ein nach unten gerichtetes, abgebogenes oberes Ende 38 gebildet, welches einen im wesentlichen parabolischen Querschnitt aufweist, und dessen äußere Ekken abgebogen sind und die Form eines am unteren Ende offenen, umgekehrten Trichters 40 aufweisen. Der Trichter 40 weist Seitenwände 42 auf, die, wie in Fig. 2 dargestellt, unter einem Einschlußwinkel von etwa 20 Grad nach unten konvergieren. Das untere Ende des Trichters 40 ist in geringem Abstand oberhalb des unteren Endes 32 des

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Topfes 28 angeordnet, so daß das zwischen den Seitenwänden 42 des Diffusors und den Seitenwänden 32 des Topfes nach unten strömende Kraftstoff-Luftgemisch nach oben umgelenkt wird und an dessen unterem Ende in den Trichter eintritt.

Am oberen Ende des Diffusors 36 sind zwei sich in horizontal gegenüberliegende Richtungen erstreckende, rohrförmige Kanäle 44 vorgesehen, die mit dem Innenraum des Diffusors an dessen oberem Ende in Verbindung stehen. Jeder der Kanäle 44 weist einen gut passend gegen die zylindrische Innenfläche des Gehäusekörpers 20 anliegenden zylindrisch gebogenen Endflansch 46 auf (vgl. Fig. 4); in den Flanschen 46 sind auf gegenüberliegenden Seiten zur Aufnahme von Schrauben 50 vorgesehene Gewindebohrungen 48 vorgesehen, die zur Verbindung des Diffusors mit dem oberen Gehäusekörper 20 und den Verteilerleitungen 52 und 54 dienen. Die Verteilerleitungen 52, 54 erstrecken sich von gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 16 in horizontaler Richtung nach außen. Mit ihren äußeren Enden sind für die einzelnen Zylinder getrennte Ausgänge aufweisende Verteilerabzweigungen 56 verbunden.

Der Diffusor 36 weist außerdem eine Mehrzahl von winkelförmig im Abstand angeordneten, radial vorstehenden Turbinenschaufeln 58 auf. Diese wirken derart drehend, daß das einströmende Kraft-Luftgemisch abgelenkt und diesem bei dem Durchströmen durch den Ringkanal 37 nach unten eine schnelle Wirbeldrehung erteilt wird. Die schnelle Wirbeldrehung des Kraftstoff-Luftgemisches ist wichtig, da diese zur Folge hat, daß die winzigen, in der Luft schwebenden flüssigen Kraftstofftröpfchen durch die Wirkung der Zentrifugalkraft nach außen gegen die Seitenwände 30 des Wärmeaustauschtopfes 28 geschleudert werden. Die Seitenwände des Wärmeaustauschtopfes 28 werden, wie nachfolgend erläutert wird, unter Verwendung von Abgaswärme auf eine beträchtlich ober-

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halb des Verdampfungspunktes des Benzins oder anderen flüssigen Kraftstoffes liegende Temperatur aufgeheizt.

Direkt unterhalb der Turbinenschaufeln 28 sind auf gegenüberliegenden Seiten des oberen Gehäuses 20 zwei Lufteinlaßdüsen 60 und in radialem Winkelabstand dazu jeweils Abgasdüsen 62 angeordnet. Durch die Düsen 60 und 62 werden Luftströme und Abgasströme mit hoher Geschwindigkeit in das Luft-Kraftstoffgemisch in gleicher Richtung wie dessen Drehrichtung eingeleitet. Die Strömungsrichtung dieser Ströme liegt im wesentlichen tangential zu dem Ringkanal 37. Die kinetische Energie der Ströme dient zur Beschleunigung der Wirbelgeschwindigkeit des Kraftstoff-Luftgemisches, während dieses nach unten durch den Ringkanal strömt. Die Düsen entsprechen im wesentlichen der in Fig. 5 dargestellten Abgasdüse 62. Die nachfolgende Beschreibung einer einzigen Düse paßt daher für alle vier Düsen. Die Düse weist einen L-förmig gestalteten Rahmen 64 mit zwei senkrecht zueinanderstehenden Flanken 66 und 68 auf. In der Flanke 68 ist ein durch das äussere Ende gebohrtes Loch 70 vorgesehen, in welches ein rohrförmiger Stutzen 72 eingesetzt ist. Der rohrförmige Stutzen 72 ist bei 74 in eine Gewindebohrung in der Seitenwand des oberen Gehäusekörpers 20 verschraubt. Zur "Verspannung des Rahmens 64 mit dem Gehäusekörper liegt eine Anschiagschulter des Stutzens gegen die Oberseite der Flanke 62 an. In dem Stutzen 72 ist eine Innenbohrung 76 vorgesehen, die in einer in einer konischen Spitze 80 angeordneten Auslaßöffnung 78 endet.

Durch die Seiten des rohrförmigen Stutzens 72 sind Einlaßöffnungen 82 gebohrt, die sich zu einem durch die Mitte der Flanke 68 des Rahmens gebohrten Kanal 84 öffnen. Der Kanal 84 ist an seinem äußeren Ende über ein Innengewinde mit einem Nippel 86 verschraubt, an dem eine Rohrleitung 88 befestigt ist. Im Falle der Luftdüsen 60 ist die Rohr-

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leitung 88 mit dem Inneren eines oberhalb des Vergasers angeordneten Luftfilters verbunden, während die zu den jeweiligen Abgasdüsen 62 führenden Rohrleitungen 88 mit dem angrenzenden, kreuzenden Abgaskanal 90 verbunden sind, wobei die kreuzenden Abgaskanäle 90 für die Lieferung von Abgaswärme für den Vergaserverteiler mit gesonderten, in den Innenseiten der Zylinderköpfe vorgesehenen Auslaßöffnungen 92 verbunden sind. Die kreuzenden Abgaskanäle 90 münden unterhalb des Wärmeaustauschtopfes 28 in das untere Ende des unteren Gehäusekörpers 22. Das heiße Abgas tritt alternierend aus gegenüberliegenden Richtungen in den Zwischenraum zwischen dem Topf 28 und dem unteren Gehäusekörper 22 ein, da das Abgas von den in gegenüberliegenden Reihen angeordneten Zylinders des Motors geliefert wird. Obwohl nicht erforderlich, können zur Steuerung der Durchflußmenge des Abgases in das Gehäuse Drosselventile 94 vorgesehen sein.

Auf dem äußeren Ende einer jeden Flanke 66 des Düsenrahmens ist ein sich parallel zu der Flanke 68 erstreckendes Joch 96 vorgesehen, dessen äußeres Ende über das Ende des Stutzens 72 vorsteht. Zur Aufnahme eines auf einer Welle 100 angebrachten Nockens 98 ist das äußere Ende des Jochs 92 gegabelt ausgebildet. Die Welle 100 erstreckt sich durch Lageröffnungen in gegenüberliegenden Seiten des gabelförmig endenden Jochs 96. An einem Ende der Welle ist ein für die Betätigung vorgesehener Hebelarm 102 angeordnet, der über geeignete Verbindungseinrichtungen mit der Drosselklappensteuerung des Vergasers gekoppelt ist.

Der Nocken 98 wirkt auf eine bei 106 gelenkig mit der Flanke 66 des Rahmens verbundene Druckplatte 104 ein. Bei Reibung des Nockens 98 gegen die Oberseite der Druckplatte sinkt die Unterseite der Druckplatte gegen ein Kopfstück 108 ab, welches am oberen Ende eines sich durch die Bohrung 76 in dem Stutzen 72 nach unten erstreckenden Nadel-

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ventils 110 angeformt ist. Um die Unterseite des Kopfstückes 108 gegen die Druckplatte angedrückt zu halten, wird dieses über eine Druckfeder 112 nach oben gedrückt. Somit können seitliche, von einer Reibung des Nockens 98 gegen die Druckplatte herrührende Stöße von der Flanke 66 des Rahmens durch den Gelenkstift 106 aufgenommen werden, und es wird bei einer Drehung des Nockens lediglich ein nach unten gerichteter Druck auf das Nadelventil 110 ausgeübt. Wenn das Nadelventil 110 das untere Ende seiner Bewegungsbahn erreicht hat, wird durch dessen unteres Ende die Austrittsöffnung 78 des Stutzens 72 verschlossen, wodurch verhindert wird, daß weder Abgas noch Luft in das Luft-Kraftstoffgemisch einströmen kann.

In der Nähe des unteren Endes des unteren Gehäusekorpers ist ein sich in diesen öffnender rohrförmiger Nippel 114 vorgesehen, der über eine Rohrleitung 116 und Verbindungsanpaßstücke 118, 119 und 120 mit einer zu der Auspuffanordnung des Kraftfahrzeuges führenden flexiblen Leitung 122 verbunden ist, so daß das Abgas mit der Hauptmenge des aus dem Motor austretenden Gases weggeführt wird. Das ■Verbindungsanpaßstück 120 kann ein über einen Arm betätigbares Drosselventil 124 aufweisen. Der Arm 126 ist über ein Verbindungsglied 128 mit einem sich radial von einer Welle 132 erstrekkenden anderen Arm 130 verbunden. Die Welle 132 steht von der Mitte einer am äußeren Ende der Verteilerleitung 52 angebrachten Endplatte 134 vor. Am nach innen weisenden Ende der Welle ist eine Bimetall-Thermostatspule 136 befestigt, die sich entsprechend dem Temperaturwechsel im Inneren des Einlaßverteilers aufspult oder abspult. Wenn die Temperatur des Kraftstoff-Luftgemisches im Verteiler zu hoch wird, wird durch die Wirkung der Thermostatspule 136 erreicht, daß sich die Welle 132 in einer solchen Richtung dreht, daß das Drosselventil 124 geschlossen wird, wodurch die Zirkulation von heißem Abgas durch den unteren Gehäusekörper 22 unterbrochen wird. Bei einer derartigen Begrenzung

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des Durchströmens des heißen Auspuffgases kühlt der Wärmeaustauschtopf 28 etwas ab, wodurch die Temperatur des Kraftstoff-Luftgemisches auf die jeweils an dem Thermostat 136 eingestellte Temperatur absinken kann.

Am äußeren Ende der anderen Verteilerleitung 54 ist ein federvorgespanntes Sicherheitsventil 138 vorgesehen, welches normalerweise ständig geschlossen ist, sich aber bei einem plötzlichen Druckanstieg im Verteiler, wie beispielsweise bei einer Rückziindung, schlagartig öffnen kann.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich mehr oder weniger aus der vorstehenden Beschreibung. Das feuchte, aus dem Vergaser austretende Kraftstoff-Luftgemisch tritt am oberen Ende in das Gehäuse 16 ein und strömt durch die Öffnungen 19 nach unten in den Ringkanal 37, wobei es die Turbinenschaufeln 58 durchströmt. Das Gemisch erhält durch die Wirkung der Turbinenschaufeln 58 eine hohe Drehgeschwindigkeit, und diese Drehgeschwindigkeit wird durch tangential in den Ringkanal 37 eingeleitete Gas- und Luftströmungen hoher Geschwindigkeit erhöht. Die Verbindungen mit den Nocken 98 auf den Luftdüsen 60 und den Abgasdüsen 62 werden so eingestellt, daß die Lufteinlaßstutzen geöffnet und die Abgaseinlaßstutzen geschlossen sind, wenn der Vergaser bei geringer Motordrehzahl zurückgedrosselt wird. Der Verteilereingangsdruck bei Leerlauf ist wesentlich geringer als der Atmosphärendruck. Durch diese Druckdifferenz wird bewirkt, daß während niedriger Motordrehzahl Luftströme mit hoher Geschwindigkeit in das Kraftstoff-Luftgemisch einströmen. Wenn die Drosselklappe betätigt und die Motordrehzahl erhöht wird, werden die Luftdüsen 60 allmählich über deren Nocken 98 geschlossen, und die Abgasdüsen 62 werden allmählich geöffnet. Bei steigender Motordrehzahl wird gleichzeitig die Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck am Einlaß des Verteilers geringer, was weiterhin eine Verringerung

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der Menge und der Geschwindigkeit der in das Kraftstoff-Luftgemisch eingeleiteten Luftströme zur Folge hat. Bei steigender Motordrehzahl steigt der Druck im Abgasverteiler gleichzeitig wie durch die Nocken 98 die Nadelventile der Abgasdüsen 62 geöffnet werden. Somit wird bei hoher Motordrehzahl, beispielsweise bei halb- oder mehrgeöffneter Stellung der Drosselklappe, jeweils eine Abgasströmung mit hoher Geschwindigkeit durch die Abgasdüsen 62 in das Kraftstoff-Luftgemisch eingeleitet, während die Luftdüsen 60 vollständig oder im wesentlichen geschlossen sind. Zusätzlich zur Beschleunigung der Drehgeschwindigkeit des Kraftstoff-Luftgemisches im Ringkanal 37 haben die heißen Abgasströme zwei weitere Funktionen: Erstens trägt die in dem Abgas enthaltene Wärme dazu bei, ein Verdampfen bzw. Vergasen der in dem Luftstrom enthaltenen flüssigen Kraftstoff tröpfchen zu bewirken und zweitens wirkt das durch den Motor zurückgeführte Abgas dahingehend, daß die Luft-Kraftstoffmischung verdünnt wird, und somit die Verbrennungstemperaturen erniedrigt werden, wodurch die Bildung von Stickstoffoxid verringert wird. Dieses Prinzip einer Abgasrezirkulation ist als solches als Mittel zur Reduzierung der Menge an Stickstoffoxiden in Kraftfahrzeugabgasen bekannt.

Die dem Kraftstoff-Luftgemisch durch Wirkung der Turbinenschaufeln 58 und der Luft- oder Abgasdüsen 60, 62 erteilte hohe Wirbelgeschwindigkeit hat zur Folge, daß die Tröpfchen flüssigen Kraftstoffes nach außen gegen die heißen Seitenwände des Wärmeaustauschertopfes 28 geschleudert werden. Eine Berührung des flüssigen Kraftstoffes mit der heißen Wand 30 hat zur Folge, daß der Kraftstoff in ein trockenes Gas verdampft, welches sich dann infolge der turbulenten Quirlbewegung der Kraftstoff-Luftmischung während der Bewegung nach unten in Richtung auf das untere Ende des Topfes und des Aufstieges durch den Trichter 40 mit Luft vermischt. Die Kraftstoff-Luftmischung gibt einen Teil ihrer Wärme an die Wände des Diffusors 36 ab, wodurch bei Frost eine Eis-

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bildung verhindert wird. Die den Diffusor 36 verlassende wärme, trockene Kraftstoff-Luftmischung wird schließlich durch die rohrförmigen Kanäle 44 und die Verteilerleitungen52, 54 sowie über die Verteilerabzweigungen 56 in die Zylinder des Motors geleitet.

Die Kraftstoff-Luftmischung verbrennt infolge der vollständigen Verdampfung sämtlicher Tröpfchen des flüssigen Kraftstoffes vollständig und sauber, praktisch genau so wie flüssiges Propan. In dem Auspuffgas sind keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe und praktisch kein Kohlenmonoxid vorhanden. Der Bestandteil an Stickstoffoxiden wird auch auf einen akzeptablen Pegel reduziert, und zwar zum Teil als Folge der Rezirkulation des Auspuffgases,.welche bei geöffneten Abgasdüsen stattfindet.

Patentansprüche

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Claims

Dipl.-Ing. Manfred Bonsmann D-405 Mönchengladbach

Patentanwalt Beethovenstraße 15 2428404

¹Sf (02161) 12114

_Datum: 11. Juni 1974

Mein Zeichen: MB/hb 74 Ihr Zeichen:

Vernon M. Everett,

13121 Vallecito Avenue, Beaumont, California U.S.A.

Vorrichtung zur Kraftstoffzufuhr zu einer Verbrennungskraftmaschine

P atentansprüche

f 1.J Vorrichtung zur Kraftstoffzufuhr zu einer Verbren- ^-—^ nung skr af tmas chine mit einem Ansaugverteiler und einem Vergaser, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ansaugverteiler und dem Vergaser eine Kraftstoff-Verdampfungseinrichtung (14) mit folgenden Bestandteilen vorgesehen ist:

Ein eine geschlossene Kammer (23) bildendes Gehäuse (16), welches an seinem oberen Ende zur Zufuhr von Kraftstoff-Luftgemisch mit dem Vergaser verbunden ist;

einen innerhalb der Kammer (23) angeordneten und mit der Kammer (23) derart zusammenwirkenden Diffusor (36), daß zwischen diesem und dem Gehäuse (16) ein Kanal (37)

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gebildet wird, und der Diffusor (36) einenTia<m unten offenen, umgekehrten Trichter (40) aufweist;

Einrichtungen (58), mittels derer dem Kraftstoff-Luftgemisch bei seiner Abwärtsbewegung durch den Kanal (37) eine hohe Wirbelgeschwindigkeit erteilt wird;

einen in dem Gehäuse (16) angebrachten, den unteren Teil des Diffusors (36) umgebenden und sich im Abstand unterhalb des Trichters (40) erstreckenden Wärmeaustauschtopf (28) mit abgerundeter Unterseite, der zur Umlenkung der verwirbelten Luft-Kraftstoffmischung in die Mitte und nach oben in das untere Ende des umgekehrten Trichters (40) vorgesehen ist;

Einrichtungen zum Aufheizen des Wärmeaustauschtopfes (28) auf eine wesentlich oberhalb des Verdampfungspunktes des Kraftstoffes liegende Temperatur;

Einrichtungen, mittels derer die winzigen Tröpfchen des in der von dem Vergaser kommenden Kraftstoff-Luftmischung enthaltenen flüssigen Kraftstoffes infolge der hohen Wirbelgeschwindigkeit gegen die Seitenwände (30) des Wärmeaustauschtopfes (28) geschleudert werden, und die Flüssigkeitströpfchen durch Kontakt mit der heißen Innenwand (30) des Wärmeaustauschtopfes (28) verdampfen, und der verdampfte Kraftstoff und die Luft bei Erreichung des Bodens des Wärmeaustauschtopfes und bei Umkehr der Strömungsrichtung nach innen und nach oben in Richtung auf das obere Ende des Trichters (40) infolge der turbulenten Wirbelbewegung innig vermischt sind, und

Einrichtungen (44) zum Verteilen der aus dem Diffusor (36) austretenden, aus trockenem, gasförmigem Kraft-

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stoffdampf und Luft bestehenden Mischung in den Ansaugverteiler (12).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal(37) zwischen dem Diffusor (36) und dem Gehäuse (16) ringförmig ist, und. die Einrichtungen, mittels derer dem Kraftstoff-Luftgemisch eine hohe Wirbelgeschwindigkeit erteilt wird, eine Mehrzahl von sich radial von den Seiten des Diffusors (36) erstreckenden TurMnenschaufein (58) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Heizen des Wärmeaustauschtopfes (28) einen zwischen der Außenseite des Topfes (28) und der Innenseite des Gehäuses aufweisenden zweiten Kanal aufweisen, und Einrichtungen zum Leiten eines heißen Fluids durch den zweiten Kanal zum Aufheizen der Wände des Wärmeaustauschtopfes (28) vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Aufheizen des Wärmeaustauschtopfes (28) vorgesehene Medium von dem Motor abgeleitetes Abgas ist, und Einrichtungen (114) zum Ableiten des Auspuffgases aus dem zweiten Kanal vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einleiten von Strömungen mit hoher Geschwindigkeit tangential in die Kraftstoff-Luftmischung während ihres Durchganges durch den Kanal (37) Stutzen (72) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über das Drosselklappengestänge betätigbare Ventileinrichtungen (110) zur Steuerung des Luftdurchflusses durch die Stutzen (72) bzw. die Düsen (62) vorgesehen

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sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Stutzen (72) zur Einleitung von heissen Abgasströmungen mit hoher Geschwindigkeit tangential in die Kraftstoff-Luftmischung während des Durchganges durch den Kanal (37) vorgesehen sind, und Venti!einrichtungen (110) zur Steuerung der Durchflußmenge des Abgases durch die Stutzen in Abhängigkeit von der Motordrehzahl vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in radialem Winkelabstand verteilt auf dem Gehäuse mehrere Stutzen (72) vorgesehen sind, und einige dieser Stutzen für die Zufuhr von Luftströmungen mit hoher Geschwindigkeit tangential in die Kraftstoff-Luftmischung bei ihrem Durchgang durch den Kanal (37) vorgesehen sind, und andere Stutzen für die Einleitung von heißen Abgasen in die Kraftstoff-Luftmischung vorgesehen sind, und über das Drosselklappengestänge betätigbare Ventileinrichtungen (110) zur Steuerung der Luft- und Abgasströmung durch die entsprechenden Stutzen vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine Thermostateinrichtung (136) steuerbares Ventil zur Steuerung der Durchflußmenge des heißen Abgases durch den zweiten Kanal vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße, zum Heizen des Wärmeaustauschtopfes (28) vorgesehene Fluid aus von dem Motor abgeleitetem Abgas besteht, und thermostatisch gesteuerte Ventileinrichtungen zur Steuerung der Durchflußmenge des heißen Abgases durch den zweiten Kanal vor-

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gesehen sind, und eine Mehrzahl von radial über den Umfang verteilten, im Abstand angebrachten Stutzen (72) auf dem Gehäuse direkt unterhalb der Turbinenschaufeln (58) vorgesehen sind, und einige der Stutzen zur Einleitung von Luftströmungen hoher Geschwindigkeit tangential in das Kraftstoff-Luftgemisch in Richtung der während des Durchganges der Mischung durch den Ringkanal(37) auftretenden 'Wirbeldrehung vorgesehen sind, und andere Stutzen (72) derart gestaltet und angeordnet sind, daß durch sie Strömungen von heißem Abgas in Richtung der Wirbeldrehung in die Kraftstoff-Luftmischung einströmen, und mit dem Drosselklappengestänge verbundene Ventileinrichtungen (110.) zur Steuerung der durch die entsprechenden Stutzen geführten Luft- und Abgasströmung vorgesehen sind.

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