DE2457425A1

DE2457425A1 - Variables venturimischrohr zum mischen und regulieren fluessigen brennstoffes mit der einlassluft einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2457425A1
Application number: DE19742457425
Authority: DE
Inventors: Kenneth Ronald Armstrong; Lester Porter Berriman; Robert Dixon Englert
Original assignee: Dresser Investments
Current assignee: Dresser Investments
Priority date: 1974-01-04
Filing date: 1974-12-05
Publication date: 1975-07-17
Also published as: DE2462819C2; FR2257017B1; FR2257017A1; JPS5412575B2; US3949025A; SE7500059L; DE2457425C2; SE405623B; CA1033635A; JPS5097731A; IT1026051B; BE824087A; GB1485813A

Description

PATENTANWÄLTE

dr. ing. H. NEGENDANK (-1973) · dipl.-ing. H. HAITCK · dipi-.-phys. W. SCHMITZ DIPL.ING. E. GRAALFS · dipping. W. WEHNERT

hambttrg-münchen Dipl. Phys. ¥. Carstens

ZITS T EIXtTNGS AN S C HBIFT; HAMBTOG 36 · NETTER WALL· 41

TEI.. 88 74 28 UND 86 4115 TELEGR. NEGEDAPATBNT HAMBURG

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

DRESSER INVESTMENTS N.V. TBLössoese

TElEGE. NEGEDAPATENT MÜNCHEN

Pietermaai 6

Willemstad, Curacao,

Niederländische Antillen Hamburg. 28. November

Variables Venturimischrohr zum Mischen und Regulieren flüssigen Brennstoffes mit der Einlaßluft einer Brennkraftmaschine .

Aus zug

Die Ausströmgeschwindigkeit des Brennstoffluftgemisches, das durch eine variable Venturidurchflußvorrichtung einer Brennkraftmaschine bei oder in der Nähe des Leerlaufbetriebes zugeführt wird, wird durch gesteuerte Veränderung des Flächenverhältnisses zwischen der Einschnürungsfläche und der Auslaßfläche der Vorrichtung optimiert. Gegenüberliegende Backenflächen der Vorrichtung bilden den Strömungsdurchlaß, der in Abhängigkeit von den zwischen Leerlauf- und Vollgasbetrieb an die Maschine gestellten Anforderungen allmählich

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geöffnet und geschlossen wird. Die Flächenverhältnissteuerung wird in einer Ausführungsform mit einer Vorrichtung erreicht, die den Diffusorwinkel zwischen den gegenüberliegenden Backenflächen nach Wunsch verändert. In einer anderen Ausführungsform wird die Flächenverhältnissteuerung mit einer Vorrichtung erreicht, die bei Leerlauf eine begrenzte Durchlaßöffnung wahlweise mit einem anderen Seitenverhältnis verstellt als das Seitenverhältnis über die gesamte longitudinale Erstreckung der Backenflächen.

Es wird Bezug genommen auf:

1. US-Anmeldung Ser.No. 381 946, angemeldet am 23. Juli 1973 mit dem Titel "Vareable venturi apparatus for mixing and modulating liquid fuel and intake air for internal combustion engines", auf die im Folgenden unter "CR-1" Bezug genommen wird, und

2. US-Anmeldung Ser.No. 384 166, angemeldet am 30. Juli 1973

mit dem Titel "Fuel introduction device for internal combustion engines", auf die im Folgenden unter "CR-2" Bezug genommen wird.

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Die Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen und insbesondere Brennstoff- und Lufteinlaßsysteme für Brennkraftmaschinen.

In der überwiegenden Mehrzahl der momentan verwendeten Benzinmaschinen, die kommerziell für Automobilanwendungen verwendet werden, werden Brennstoff und Luft mit einem Vergaser dosiert und gemischt, der mit dem Ansaugkrümmer der Maschine verbunden ist. Obwohl diese Vergaser in den Einzelheiten bei den verschiedenen Herstellern voneinander abweichen, ähneln sie sich im wesentlichen und wurden in den vergangenen Jahren als im wesentlichen befriedigend zur Lieferung der richtigen Verbrennungsmischung für die Maschine angesehen.

In der oben erwähnten Anmeldung GR-1 ist eine verbesserte Vorrichtung beschrieben, mit der Brennstoff und Luft unter im wesentlichen gleichmäßigen Schallbedingungen gemischt werden und die Menge brennbarer Brennstoffmischung reguliert wird, um den Betriebsbedingungen der Maschine, mit der die Vorrichtung betrieben wird, angepaßt zu werden. Im Gegensatz zu einem konventionellen Vergaser besteht die Vorrichtung gemäß CR-1 im wesentlichen aus einem langgestreckten Gehäuse mit einem mit Venturiquerschnitt ausgebildeten mittleren Durchlaß, der zwischen den Seitenflächen gegenüberliegender Backenflächen liegt, die in einem festen Winkel zueinander gehalten werden.

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Der Venturidurchflußbereich wird entsprechend den Anforderungen dadurch beeinflußt, daß der Durchlaß entweder in der Querebene oder in der Längsebene verändert wird. Luft und Brennstoff werden in einer Einlaßleitung über dem Venturieinlaß zugeführt, an dem Schallgeschwindigkeit auf die Mischung einwirkt, um einen reduzierten Ausstoß ungewünschter Verunreinigungen aus dem Maschinenauspuff zu erreichen. Ein Diffusor, der sich unmittelbar hinter der Einschnürung erstreckt, gewinnt kinetische Energie (Geschwindigkeitsmaximum, velocity head) als Druckmaximum (pressure head) wieder und ermöglicht dadurch die Aufrechterhaltung der Schallgeschwindigkeit in der Einschnürung über den im wesentlichen vollständigen Betriebsbereich der Maschine. Der Verlust von Schallgeschwindigkeit in der Einschnürung tritt bei niedrigem Einlaßkrümmervakuum (hoher absoluter Druck) auf und wird "unchoke point" genannt.

Während die Vorrichtung gemäß CR-1 sehr gut die gesetzlichen Automobilabgasvorschriften erfüllt, traten Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der optimalen Maschinenleistung über den Betriebsbereich auf, insbesondere bei Betrieb im Leerlauf und in der Nähe des Leerlaufes. Allgemein kann festgestellt werden, daß es schwierig war, die Geschwindigkeit der aus dem Diffusorauslaß in den Ansaugkrümmer ausströmenden

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Mischung im Bereich zwischen etwa 9 bis 150 m/sec., vorzugsweise zwischen etwa 30 und etwa 120 m/sec. zu halten. Austrittsgeschwindigkeiten unter dem Minimum führen zu Rezirkulation und Agglomeration von Brennstofftröpfchen im Diffusor, während Geschwindigkeiten über dem Maximum ein unerwünschtes Auftreffen von Brennstofftröpfchen in dem Ansaugkrümmer verursachen. Bei Entfernung von dem empfohlenen Bereich in beiden Richtungen nimmt die Verseilechfung der Mischung zu und ergibt eine Verringerung der Emissionsvorteile.

Eine Veränderung des Flußbereiches durch die Vorrichtung gemäß CR-I von Leerlauf bis Vollgas wurde erreicht durch seitliche Verschiebung einer oder der beiden spiegelbildlichen Backen fester Länge, die den Venturidurchlaß bilden. In dieser Anordnung verringert sich der Durchlaßraum an der ^enturieinschnürung bei Leerlauf zu einem sehr engen Spalt von hohem Seitenverhältnis. Für eine "350 CID"-Maschine betrug der typische Leerlaufspalt in dieser Anordnung etwa 0,38 bis 0,63 mm, verglichen mit einem Vollgasspalt von etwa 10 bis 13 mm. Bei einer konstanten Diffusorlänge, in Flußrichtung gemessen von der Einschnürung bis zur Austrittsfläche, ist das Verhältnis von Diffusorlänge zu Spaltbreite daher bei Leerlauf wesentlich größer als bei Vollgas. Gleichzeitig ist das Flächenverhältnis

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zwischen Auslaß- und Einschnürungsfläche der Vorrichtung bei Leerlauf wesentlich vergrößert. Wegen der Veränderung des Flächenverhältnisses beim Gasgeben bringt ein für Vollgas bemessener Diffusor eine verringerte Endgeschwindigkeit der Auslaßmischung hinter der Auslaßebene mit sich, die von über 30 m/sec. bei Leerlauf auf unter 30 m/sec. und sogar auf unter 9 m/sec. verringert ist. Wird umgekehrt der Diffusor für Leerlaufbetrieb dimensioniert, wird die Austrittsgeschwindigkeit bei Vollgas viel zu hoch.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen für den Leerlaufbetrieb einer variablen Venturivorrichtung, die ein Luft-Brennstoffgemisch durch einen Venturidurchlaß zwischen gegenüberliegenden Backen einer Brennkraftmaschine zuführt. Insbesondere betrifft die Erfindung Verbesserungen einer Vorrichtung gemäß der Anmeldung CR-1 zur Verbesserung des Leerlaufverhaltens, ohne das damit verbundene Anwachsen von Brennstofftröpfchen oder deren Auftreffen zu vergrößern. Dies wird erfindungsgemäß mit alternativen Ausführungsformen der Erfindung erreicht, die eine gesteuerte Veränderung des Flächenverhältnisses zwischen den Austritts- und Einschnürungsflächen der Vorrichtung erlauben. In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Schlitz zwischen den gegenüberliegenden Backen im Leerlauf bis auf

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einen begrenzten Spalt verengt, der ein bestimmtes Seitenverhältnis an der Venturieinschnürung aufweist, das unterschiedlich ist gegenüber dem Seitenverhältnis, das von einem entsprechenden Gebiet über die volle longitudinale Erstreckung der Baclcenflächen gebildet wird. In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verringert die Vorrichtung bei Annäherung an den Leerlaufbetrieb wahlweise den Diffusorwinkel.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Leerlaufbetrieb mit einer variablen Venturivorrichtung zu erreichen, die ein Kraftstoff-Luftgemisch einer Brennkraftmaschine zuführt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Erreichung des vorgenannten Zieles mit einer wirtschaftlicheren Konstruktion, die verbesserten Leerlaufbetrieb erreicht, ohne den Betrieb zwischen Leerlauf und Vollgas zu verschlechtern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Erreichung der oben genannten Ziele durch gesteuerte Veränderung der Austrittsgeschwindigkeit der austretenden Brennstoff-Luftmischung bis in einen vorgegebenen Bereich, in dem die Größe der in der Vorrichtung gebildeten Brennstofftröpfchen zur Zuführung in

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die Maschine erhalten werden kann.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Luft/Brennstoffvorrichtung zur Zuführung eines brennbaren Gemisches zu einer Brennkraftmaschine.

Fig. 2 zeigt eine logarithmische Darstellung des Betriebes der variablen Venturivorrichtung gemäß CR-1.

Fig. 3 zeigt eine Frontansicht einer teilweise geschnittenen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt gemäß Linie 4 - 4 in Fig. 3.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Darstellung gemäß Fig. 3.

Fig. 6 zeigt den mit einer Linie umrissenen Ausschnitt der Fig. • im Nichtleerlaufbetrieb.

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Fig. 7 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer ersten alternativen Ausführungsform.

Fig. 8 zeigt einen Vertikalschnitt gemäß Linie 8 - 8 in Fig. 7.

Fig. 9 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform.

Fig. 10 und 11 zeigen Vertikalschnitte gemäß den Linien 10 - 10 und 11 - 11 in Fig. 9.

Fig. 12 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 13 zeigt einen Vertikalschnitt gemäß Linie 13 - 13 in Fig.12

Fig. 14 und 15 zeigen schematische Vertikalschnitte durch eine erste alternative Ausführungsform im Leerlauf bzw. bei Vollgas.

Fig. 16 und 17 zeigen schematische Vertikalschnitte einer zweiten alternativen Ausführungsform bei Leerlauf bzw. Vollgas.

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In Fig. 1 ist eine Misch- und Reguliervorrichtung 10 gezeigt, wie sie vollständig in der Anmeldung CR-1 beschrieben ist. Die Vorrichtung ist auf einem Einlaßkrümmer 12 einer Brennkraftmaschine 14 gehalten. Verbrennungsluft wird aus der Umgebung angesaugt und mit über eine Leitung 16 von einem nicht dargestellten Automobilbrennstofftank zugeführtem flüssigen Brennstoff gemischt. Die Leitung 16 ist wiederum mit einer Brennstoffschiene 18 verbunden, die beispielsweise gemäß der Anmeldung CR-2 ausgebildet sein kann.

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Der t¥Hhei?e Betrieb der Vorrichtung 10 kann, insoweit er die Erfindung betrifft, in bezug auf das Diagramm und die schematische Darstellung in Fig. 2 verstanden werden. Wie darin dargestellt, weist die Vorrichtung 10 zwei gegenüberliegende Backen 30 und 3 2 auf, zwischen denen ein Venturiflußdurchlaß 22 gebildet ist. Luft und Brennstoff werden in einem Einlaß empfangen, von dem die Mischung durch die Einschnürung 37 in einen Diffusor 41 gelangt, bevor sie am Diffusorauslaß 45 in den Krümmer der Maschine ausströmt. Die Anforderungen der Maschine werden durch Verstellen der Backen 30 und 32 seitwärts aufeinander zu oder auseinander in Richtung auf Leerlauf bzw. Vollgas berücksichtigt. Die Verschiebungsbewegung ist so abgestimmt, daß Schallgeschwindigkeit durch die· Einschnürung 37

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aus den in der Anmeldung CR-1 erläuterten Gründen aufrechterhalten bleibt.

Bei einem Durchlaß 22 mit über seine Höhe fester Länge und bei konstanter (Schall·} Geschwindigkeit in der Einschnürung kann die Geschwindigkeit der Mischung am Auslaß 45 für jede gegebene Einstellung (bei Vernachlässigung äußerer Faktoren) auf das Verhältnis von Auslaßfläche (Aep) zu Einschnürungsfläche (At) bezogen werden. Wenn die Länge gleich ist, kann das Verhältnis von Aep/At für jede gegebene Verschiebungseinstellung direkt in Abhängigkeit von den relativen Breiten "A" und "B" definiert werden. Die Kurve der Fig. 2 zeigt das Anwachsen der Austrittsgeschwindigkeit Ve (in englischen Fuß/sec, die Werte in m/sec. sind in eckigen Klammern beigefügt) am "unchoke point" des Betriebes, wenn die Backen allmählich zum Vollgasbetrieb verschoben werden. Es ist daher ersichtlich, daß Ve bei "unchoke"-Bedingungen auf das Flächenverhältnis bezogen ist und, um eine isentropische Flußausdehnung anzunähern, mit der folgenden Gleichung dargestellt werden kann:

Ve (fps) =638 At

Aep

Die obigen Geschwindigkeiten entsprechen dann den Verhältnissen Aep/At von:

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Ve (fps) Aep/At At/Aep

30 21 0.04.7

100 6.4 0.157

400 1.6 0.627

500 1.3 0.784

Diese Annäherung weicht unterhalb Flächenverhältnissen von etwa 3 von der theoretischen Geschwindigkeit V ab, die bei einer einzelnen Temperatur von 530 R berechnet ist.

Nunmehr sei insbesondere auf die Fig. 3 bis 6 eingegangen. Die Vorrichtung 10 besitzt ein längliches Gehäuse 20 mit einem zentralen Strömungsdurchlaß 22, der in vertikaler Richtung mit dem Ansaugkrümmer 12 in Verbindung steht. Eine rechtwinklige Grundplatte 24 trägt die Vorrichtung in ihrer Stellung auf dem Krümmer. Das Gehäuse wird von mehreren aneinanderstoßenden rechtwinkligen Tragteilen gebildet, zu denen in einer Richtung zwei gegenüberliegende feststehende Wandplatten 26 und 28 und in dazu rechtwinkliger Richtung zwei der oben genannten Wand- oder Backenglieder 30 und gehören. Die Backenglieder sind symmetrisch spiegelbildlich ausgebildet und auf gegenüberliegenden Seiten gehalten, wobei ihre Randflächen 34 und 36.den Durchlaß 22 mit in vertikaler Richtung ausgebildetem Venturiquerschnitt bilden. Der engste Teil 37 des Durchlasses enthält die Einschnürung, während der

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Teil 39 über der Einschnürung den Einlaß und der Teil 41 unter der Einschnürung den Diffusor bildet. Aus in der US-Anmeldung CR-1 dargelegten Gründen liegt der Einlaßwinkel<£ gewöhnlich zwischen 0 und 90° und der Diffusorwinkel β vorzugsweise zwischen 3 1/2 und 10°.

Zur Anpassung an die Anforderungen der Maschine sind eines oder beide Backenglieder seitlich sowohl zueinander als auch zur Strömungsachse beweglich, um die Einschnürüngsfläche At je nach Bedarf zu vergrößern oder zu verkleinern, ohne die Winkelbeziehung ihrer Randflächen zu verändern. Die Backenbewegung wird durch die Drosselklappenverbindung des Automobils hervorgerufen, welche betrieblich mit einem Sektorarm 38 auf der Außenseite des Gehäuses 20 verbunden ist. Der Sektorarm ist wiederum an einer drehbar gelagerten Querwelle 40 befestigt, welche durch die Wandplatte 28 ragt und in feststehenden Blöcken 42 und 44 aufgenommen ist, die zwischen den Wandplatten 26 und 28 angeordnet sind. Auf der Welle 40 ist eine Nockenplatte 46 befestigt, die eine vorbestimmte Nockenfläche 47 aufweist, welche über einen Folgerzapfen 48 bei Drehung das Backenglied 32 seitlich auf das Backenglied 30 zu bzw. von diesem weg bewegt.

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Erfindungsgemäß weist die Backe 32 einen Ausschnitt bzw.
eine Ausnehmung 50 auf, die sich von ihrer Frontfläche nach
hinten erstreckt, wo sie hinter einer Schulter 55 symmetrisch zu einem Hohlraum 52 erweitert ist. In dem Hohlraum befindet sich eine Leerlaufbacke 54, deren Frontfläche 56 in vertikaler Richtung symmetrisch derjenigen der Backe 32 entspricht. Die Erstreckung "X" der Backe 54 in Längsrichtung an der Einschnürung entspricht derjenigen der Ausnehmung 50 und etwa
1/3 bis 1/2 der vollen Längserstreckung der Backe 32. Hinter der Schulter 57 passen die Seitenwände der Backe eng in den
Hohlraum 52 und sind in diesem kolbenartig verschiebbar. Die Längsrückseite der Backe 54 weist seitliche Bohrungen 58 und 60 auf, die mit gegenüberliegenden Bohrungen 62 und 63 fluchten, welche vom Inneren des Hohlraumes 52 ausgehen. In den gegenüberliegenden Bohrungen sind Druckfedern 64 und 66 aufgenommen, die die Leerlaufbacke 54 nach vorn in Richtung auf die Backe 30 drücken. Ein Bolzen 68, der in die Rückseite der Backe 54 eingeschraubt und mit einer Mutter 70 gegen die Blockwand 42 gesichert ist, begrenzt deren Bewegbarkeit nach vorn und definiert den Leerlaufschlitz 51. Wie dargestellt, hat der Leerlaufspalt die Breite "Y" (gemessen in der Ebene der Einschnürung 37). Die Breite "Y" kann auf einfache Weise durch geeignete Verlängerung bzw. Verkürzung der effektiven Betriebslänge

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des Bolzens 68 eingestellt werden. Im Leerlaufbetrieb überragt die Backe 32 die Backe 54 nach vorn und bildet einen seitlichen Abstand "D" zwischen der Rückseite der Backe 54 und der Innenfläche des Hohlraumes 52.

In der beschriebenen Anordnung ist die Backe 32 betrieblich durch den Nocken 46 verschiebbar und vergrößert in Abhängigkeit von den Maschinenanforderungen zwischen Leerlauf und Vollgas die Abmessungen ¹¹A" und "B₁" (Fig. 2) zwischen den Backen um gleiche Beträge. Wenn die Fahrbedingungen eingeleitet werden, wird die Backe 32 allmählich von der Backe entfernt, bis ihre Schulter 55 allmählich die Backenschulter 5 7 ergreift. Sodann werden die Backen 32 und 54 durch ihren Schultereingriff und die Vorspannungskraft der Federn 64 und 66 zusammen nach hinten verschoben. Bei Verzögerung in Richtung auf Leerlauf tritt eine Umkehrung ein, wenn die Backen zusammen bewegt werden, bis die Backe 54 die durch den Bolzen 68 vorgegebene vordere Grenze ihres Bewegungsbereiches erreicht. Danach bewegt sich die Backe 32 weiter bis in Schließeingriff mit der gegenüberliegenden Backe 30, wobei die Backe 54 fest stehen bleibt und relativ zur Backe 32 gleitet und schließlich den Leerlaufspalt 51 bildet.

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Da die Erstreckung "X" des Spaltes 51 in Längsrichtung etwa 1/3 bis 1/2 der vollen Längserstreckung der Backe 3 2 beträgt, benötigt eine zur Aufrechterhaltung der Schallgeschwindigkeit bei Leerlauf erforderliche Einschnürungsfläche At eine Spaltbreite "Y", die umgekehrt proportional zur Spaltbreite "A" gemäß dem Stand der Technik ist. Das heißt, bei konstantem At für Leerlauf in jeder Anordnung ergibt ein Halbieren der Länge eine Verdoppelung der Breite und umgekehrt. Mit dem auf diese Weise erreichten Anwachsen der Einschnürungsbreite fällt die sich ergebende Verringerung des Flächenverhältnisses Aep/At zusammen, die eine daraus folgende Verringerung der Austrittsgeschwindigkeit des austretenden Brennstoff-Luftgemisches hinter dem Auslaß 45 ergibt. Insgesamt gesehen, ergibt die Aufrechterhaltung des Flußbereiches bei verringertem Seitenverhältnis eine Verringerung des Flächenverhältnisses Aep/At.

Es sei nun auf die Fig. 7 und 8 eingegangen, die in Übereinstimmung hiermit als zweite Ausführungsform zur Leerlaufspaltsteuerung zeigen. Im Gegensatz zu der obigen Ausführungsform ist die hier mit 72 bezeichnete Leerlaufbacke relativ unbeweglich und ist stattdessen als fester Teil der Backe 3 2 ausgebildet, in der sie als ausgeschnittene Ausnehmung in deren mittlerem Teil ausgebildet ist.

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In dieser Anordnung stellt daher der LeerlaufZwischenraum "Y" des Spaltes 51 eine permanente Ausnehmung im Leerlaufabschnitt 72 dar j die die Längsrichtung zwischen den übrigen Einschnürungsteilen der Backe 32 angeordnet ist. Diese Ausführungsform weist außerdem einen Winkel φ der Diffusorfläche auf dem ausgenommenen Teil auf, der kleiner als der Winkel λ/2 A auf dem Rest der Backenfläche, was weiter zu der durch die verlängerte Längsabmessung "X" hervorgerufenen Verringerung des Flächenverhältnisses Aep/At beiträgt.

In den Fig. 9 bis 11 ist eine dritte Ausführungsform dargestellt, bei der die bewegbare Backe in Längsrichtung in drei getrennte^nebeneinanderstehende Abschnitte 74, 76 und unterteilt ist. Jeder der Backenabschnitte wird von der feststehenden Backe 30, wie oben erläutert, durch Drehung der Querwelle 40 entfernt. Die äußeren Abschnitte 74 und 78 werden durch getrennte aber ähnliche Nocken 46 mit gleichen Nockenflächen 47 bewegt, durch die sie jederzeit in Längsrichtung fluchtend zueinander gehalten werden. Der dazwischenliegende

b acke η
Leerlauf/abschnitt 76 wird von einem Nocken 46' betrieben, dessen Nockenfläche 47' unterschiedlich zur Nockenfläche 47 ist, so daß sie eine andere Verschiebung und Verschiebungsgeschwindigkeit ergibt als bei den anderen Abschnitten, woraus

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wie bei den anderen Ausführungsformen ein Leerlaufspalt 51 resultiert. In dieser Anordnung wird während der ersten 45° der Drehung der Welle nur der Backenabschnitt 76 zurückgezogen, während die Backenabschnitte 74 und 78 stillstehen. Danach werden bei weiterer Drehung der Welle 40 gleichzeitig auch die anderen Backen 74 und 78 zurückgezogen. Auf diese Weise sorgt daher der Backenabschnitt 76 allein für den Betrieb bei Leerlauf und niedriger Geschwindigkeit, während alle Backenabschnitte bei größerer Leistung bis zum Vollgasbetrieb zusammenarbeiten.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung des Flächenverhältnisses wird nun an Hand der Fig.12 und 13 erläutert. Zu diesem Zweck sind die beiden gegenüberliegenden Backen 92 und 94 gemeinsam aufeinander zu bzw. auseinander in Abhängigkeit von den Maschinenbetriebsanforderungen verstellbar. Der Diffusorteil 41 besteht aus gegenüberliegenden, divergierenden Diffusorklappen 96 und 98, die bei 100 bzw. unter dem Einschnürungsbereich 37 angelenkt sind. Jede der Klappen ist nach außen, also in Richtung auf Vergrößerung des Winkels ß mit vorgespannten Federn 104 und 106 vorgespannt, die die Klappen entgegen der jeweilig einwirkenden Backenkraft ziehen.

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Eine Auseinanderbewegung der Backen und ihrer zugehörigen Diffusorklappen im Betrieb wird durch zwei Querwellen 108 und 110 herbeigeführt, die durch die Drosselklappenbetätigung gemeinsam, wie- zuvor bei der Beschreibung der Welle 40 dargestellt, gedreht werden. Beide Wellen tragen einen ersten Nocken 112, der mit seiner, einen Folger 116 aufnehmenden Nockenfläche 114 bei Drehbewegung seine zugehörige Backe 92 bzw. 94 verschieben kann. Auf jeder Welle ist außerdem ,ein zweiter danebenliegender Nocken 118 angeordnet, dessen als Nockenkurve ausgebildete Kante 120 gegen die Rückseite seiner zugehörigen Diffusorklappe entgegen der Kraft der Feder 104 bzw. 106 anliegt. Da der Nocken 118 eine vorbestimmte Nockenfläche aufweist, kann der Diffusorwinkel/3 bei Annäherung an den Leerlaufbetrieb verringert werden, was zur Aufrechterhaltung einer angemessenen Gemischgeschwindigkeit aus der Austrittsfläche 45 heraus notwendig ist. In Abhängigkeit von den erstrebten Betriebsparametern kann der Winkel /5 allmählich über dem Betriebsbereich zwischen Leerlauf und Vollgas oder in einem bestimmten Teil des Bereiches, wie z. B. bei Leerlauf und in der Nähe des Leerlaufes, verändert werden. Eine Verringerung des Diffusorwinkels auf diese Weise verursacht ebenfalls eine Verringerung des Flächenverhältnisses Aep/At, wodurch die Austrittsgeschwindigkeit Ve entsprechend umgekehrt anwächst.

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In den Fig. 14 und 15 ist eine Abwandlung der obigen Ausführungsform dargestellt, bei der die gesamte Verschiebung der gegenüberliegenden Backen 122 und 124 um Drehzapfen 126 bzw. 128 erfolgt. Zapfen 130 und 132 erstrecken sich seitlich aus den Backenflächen und stehen mit Nockenflächen eines Nockens 134 in Eingriff, der drehbar von einer Querwelle 136 gehalten ist. Bei Antrieb des Nockens 134 im Uhrzeigersinn (entsprechend der Zeichnung) werden die Backen um ihre Drehzapfen 126 und 128 entgegen der Vorspannung der Feder 138 auseinanderbewegt. Bei dieser Anordnung, wie aus den Fig. 14 und 15 ersichtlich, verringert bzw. vergrößert die Drehung der Backen durch den Nocken 134 gleichzeitig sowohl die Durchlaßöffnung an der Einschnürung 37 als auch den Winkel /) proportional zueinander. Das richtige Verhältnis der Änderungsbeziehung kann in gewünschter Weise erhalten werden, um die Austrittsgeschwindigkeit des Gemisches in den oben erwähnten Grenzen zu halten. Um dies zu erreichen, kann es notwendig sein, die Drehzapfen 126 und 128 oberhalb der Backen anzuordnen. Wenn beide Backen um einen gemeinsamen imaginären Punkt 140 gedreht werden, der auf dem Schnittpunkt der Verlängerungen der Diffusdrflachen liegt, kann das Flächenverhältnis über den gesamten Betriebsbereich konstant gehalten werden.

Schließlich zeigen die Fig. 16 und -17 eine weitere Abwandlung

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der oben erwähnten Ausführungsform, in der die Vorrichtung aus einer feststehenden ebenen Backe 142 und einer mit dieser zusammenarbeitenden,gegenüberliegenden,drehbar gelagerten Backe 144 besteht. Ein Nocken 146, der ähnlich dem oben beschriebenen Nocken 46 ausgebildet ist, ist von einer Querwelle 148 verdrehbar und verstellt einen Folgerzapfen 150 zur Drehung der Backe 144 um die Zapfenachse 152. In dieser Anordnung ist der gesamte Winkel β des Diffusors 41 in der Backe 144 enthalten und ist vergleichbar dem bevorzugten Bereich des Diffusorwinkels, der oben angegeben ist. Bei dieser Anordnung übertrifft ebenfalls die Fläche des Einlasses 39 die Fläche der Einschnürung 37 vorzugsweise um etwa 4 bis 6:1.

In der obigen Beschreibung ist eine neuartige Vorrichtung beschrieben, die mit einer variablen Mischrohrvorrichtung die Leerlaufanforderungen einer. Brennkraftmaschine erfüllt. Die steuerbare Justierung des Flächenverhältnisses zwischen der Einschnürungsfläche und- der Austrittsfläche der Vorrichtung ermöglicht eine Austrittsgeschwindigkeit der Brennstoff-Luftmischung, die innerhalb der bevorzugten Grenzen liegt. Da die Austrittsgeschwindigkeit in geeigneter Weise aufrechterhalten bleibt, kann das unerwünschte Auftreffen bzw. die

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unerwünschte Agglomeration von Brennstofftröpfchen bei höherer Maschinenleistung vermieden werden. Obwohl die erfindungsgemäße Flächenverhältnissteuerung an zwei unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben wurde, können die Eigenschaften bezüglich des Seitenverhältnisses und des Winkels der beiden Ausführungsformen in unterschiedlicher Weise in einer einzigen Vorrichtung kombiniert· werden, um die Ziele der Erfindung zu erreichen.

Da die obige Konstruktion auf verschiedene Weise abgeändert werden kann und viele stark unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, sei hier noch einmal darauf hingewiesen, daß das in den Zeichnungen und der Beschreibung Dargelegte nur beispielhaft ist, ohne einschränkend zu wirken.

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Claims

Patentansprüche:

I.JMisch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Verbrennungsgemisch, das als Hochgeschwindigkeitsluftstrom über den größten Teil des Betriebsbereiches der Maschine, der das Gemisch durch wirksame Umwandlung kinetischer Energie des Luftstromes in statischen Druck zugeführt wird, Schallgeschwindigkeit aufweist, mit einem Gehäuse, innerhalb dieses Gehäuses gegenüberliegend angeordneten Gliedern, die mit ihren Wänden einen dazwischenliegenden Venturi-Flußdurchlaß bilden, mit einer Brennstoff einlaßvorrichtung zur Aufnahme von Brennstoffmengen, die in gleichmäßiger Weise in den Durchlaß eingegeben werden, und mit einer Justiervorrichtung, die die Durchflußfläche des Durchlasses in Abhängigkeit von den Betriebsanforderungen der Maschine ändert, dadurch gekennzeichnet , daß eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, mit der das Flächenverhältnis zwischen der Auslaßfläche des Durchlasses und der Einschnürungsfläche des Durchlasses innerhalb eines vorbestimmten Bereiches justierbar veränderbar ist.
2. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigsten Brennstoff

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und Einlaßluft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis der Auslaßfläche fäf des Durchlasses zur Fläche an der Einschnürung des Durchlasses bei Leerlaufbetrieb der Maschine etwa 21 zu 1 beträgt.
3. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis der Auslaßfläche des Durchlasses zur Fläche an der Einschnürung des Durchlasses bei Vollgasbetrieb der Maschine etwa 1,3 zu 1 beträgt.
4. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der den Durchlaß bildenden Glieder in fester Winkelbeziehung zueinander gehalten sind, wobei die Justiervorrichtung die Durchlaßfläche ohne Änderung der Winkelbeziehung zwischen den den.Durchlaß bildenden Wänden der Glieder verändert und wobei die Steuervorrichtung das Seitenverhältnis eines Durchlaßbereiches für Leerlaufbetrieb, gemessen in der Einschnürungsfläche, unterschiedlich zu dem ^^f^f^verhältnis beeinflußt, das durch die Fläche der Einschnürung über die longitudinale Erstreckung der Glieder gegeben ist.

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5. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiervorrichtung eine Verschiebungsvorrichtung aufweist, die betrieblich wenigstens eines der Glieder zu dem anderen hin oder von diesem weg verschiebt und daß die Steuervorrichtung eine Vorrichtung -aufweist, die einen longitudinal erstreckten Flußbereich innerhalb der longitudinalen Erstreckung der Glieder bildet.
6. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungsvorrichtung eine Vorrichtung aufweist, die wenigstens eines der Glieder seitlich sowohl in bezug auf die Achse des Durchlasses als auch auf das andere Glied bewegt, um im Betrieb den Flußbereich des Durchlasses zu verändern, und daß die Steuervorrichtung eine Ausnehmung aufweist, die in einer der den Durchiabbildenden Wände örtlich in der Mitte der Fläche wenigstens eines der Glieder angeordnet ist, um den Leerlaufbetriebsdurchlaß unabhängig von der gesamten übrigen Longitudinalerstreckung des Durchlasses zu beeinflussen.
7. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff

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und Einlaßluft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung im Betrieb den Divergenzwinkel des Venturidiffusors bei Verstellung der Justiervorrichtung des Durchlasses in Richtung auf Leerlaufbetrieb verringert.
8. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Backen eine schwenkbar an ihr befestigte Diffusorplatte aufweist, die ihren Diffusorteil definiert,und daß die Steuervorrichtung eine Vorrichtung aufweist, die den Divergenzwinkel der Platte bei Verstellung der Justiervorriditog des Durchlasses in Richtung auf Leerlaufbetrieb verkleinert.
9. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Backen eine Diffusorplatte aufweist und daß die Steuervorrichtung den Divergenzwinkel beider Platten gleichzeitig verringert.
10. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

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daß wenigstens eine der Backen schwenkbar gehalten ist und daß die Justiervorrichtung und die Steuervorrichtung eine betriebliche Einheit bilden, die die Backe um ihre Schwenkachse schwenken, um den Durchlaßflußbereich gleichzeitig mit dem Flächenverhältnis zu verändern.
11. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Backen schwenkbar gehalten ist und daß die Justiervorrichtung und die Steuervorrichtung abhängig voneinander beide Backen schwenken.
12. Misch-,und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Verstellbereich der Flächenverhältnisse so gewählt ist, daß über den Betriebsbereich der Justiervorrichtung die Strömungsgeschwindigkeit nach der Austrittsfläche innerhalb eines vorbestimmten Geschwindigkeitsbereiches bleibt.
13. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung die maximale Strömungsgeschwindig-

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keit hinter der Austrittsfläche, bestimmt an dem "unchoke point", bei Vollgasbetrieb der Justiervorrichtung auf etwa 150 m/sec. begrenzt.
14. Misch- und Reguliervorrichtung für flüssigen Brennstoff und Einlaßluft nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung die minimale Strömungsgeschwindigkeit hinter der Austrittsfläche, bestimmt am "unchoke point", bei Leerlaufbetrieb der Justiervorrichtung auf etwa 9 m/sec. begrenzt.

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