DE2536996C3

DE2536996C3 - Vergaser für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2536996C3
Application number: DE19752536996
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Zuerich Diener (Schweiz)
Original assignee: Autoelektronik AG
Current assignee: Autoelektronik AG
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1975-08-20
Publication date: 1980-05-29
Also published as: CH606784A5; FR2319774A1; FR2319774B1; DE2536996A1; DE2536996B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Vergaser für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Ansaugkanal von einem vom Ansaugluftstrom angetriebenen Flügelrad bewegten Rotor, der mindestens eine Brennstoffdüse aufweist, die oberhalb eines sich im Ruhezustand in einer Brennstoffkammer innerhalb des Rotors einstellenden Brennstoffniveaus aus der Rotorwandung in den Ansaugkanal ausmündet und unterhalb dieses Brennstoffniveaus an die Brennstoffkammer über einen Verbindungskanal angeschlossen ist, sowie einer festste^ henden, zur Atmosphäre hin abgedichteten Brennstoffzuleitung, die konzentrisch zum Rotor in die Brennstoffkarnmer berührungsfrei eindringt und unterhalb des Brennstoffniveaus ausmündet.

Ein solcher z. B. in der FR-PS 22 31 857 beschriebener Vergaser ergibt ein derart gut und für alle Betriebsphasen der Brennkraftmaschine richtig aufbereitetes Brennstoffluftgemisch, daß in den Abgasen enthaltenen Mengen an Schadstoffen, wie CO und CH, weit unterhalb der zulässigen Grenzwerte liegt. An verschiedenen Modellen vorgenommene genaue Messungen der CO- und CH-Anteile, der Motorleistung und des Brennstoffverbrauches und eingehende Kontrolle der Fahrweise eines mit einem solchen Vergaser ausgerüsteten Kraftfahrzeuges zeigten, daß noch gewisse Mangel vorliegen, wie unbefriedigender Leerlauf, zu hohe CO-Spitzen in den Abgasen bei niedrigen oder mittleren Drehzahlen.

Bei dem vorstehend erwähnten bekannten Vergaser steht die vom Rotor geförderte Brennstoffmenge im ganzen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine in einem linearen Verhältnis zur angesaugten Luftmenge, wobei der Rotor bereits im Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine mit einer verhältnismäßig hohen Drehzahl betrieben wird, um in der Brennstoffkammer an der Düse einen so hohen Brennstoffdruck zu erhalten, daß Druckschwankungen im Ansaugkanal und durch den Ansaugluftstrom an der Düse hervorgerufene Sogcifekte die Brennstoffabgabe durch die Düse nicht merklich beeinflussen. Derart hohe Brennstoffdrücke führen zu Schwierigkeiten bei der Abdichtung der rotierenden Brennstoffkammer. Unkontrolliert aus der Brennstoffkanimer austretender Brennstoff stört aber erheblich die gewünschte genaue Brennstoffzumessung durch den Rotor.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, zwischen dem Brennstoffzuführungsrohr und der Brennstoffkammer im Rotor eine berührungsfreie Dichtung zu schaffen, die bei den verhältnismäßig hohen Brennstoffdrücken ein

J5 Austreten des zugeführten Brennstoffes an anderer als der dafür vorgesehenen Brennstoffzerstäubungsdüse verhindert.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Innenwandung der Brennsloffkammer unter Belassung eines engen Ringspaltes dicht an die Außenwand der Brennstoffzuleitung herangeführt ist und die Längserstreckung des Ringspaltes mindestens bis oberhalb des Brennstoffniveaus geführt ist. Da der Durchmesser der Brennstoffzuleitung verhältnismäßig klein sein kann, ist der bei rotierendem Rotor durch die Zentrifugalbeschleunigung erzeugte Brennstoffdruck im Bereich des Ringspaltes wesentlich kleiner als der Brennstoffdruck an der Düse und der enge und verhältnismäßig lange Ringspalt ergibt bei diesem niedrigen Brennstoffdruck einen ausreichend hohen Strömungswiderstand, so daß auch bei den hohen Drehzahlen im Vollaslbereich der Brennkraftmaschine Brennstoff nur durch die Düse abgegeben wird. Es hat sich gezeigt, daß auch die Form der Brennstoffkammer und des von der Brennstoffkammer zur Düse führenden Verbindungskanals von Bedeutung ist. In Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes weist die Brennstoffkammer unterhalb der Ausmündung der Brennstoffzuleitung einen verengten Brennstoffraum auf, dessen Durchmesser gleich dem Innendurchmesser der Brennstoffzuleitung ist und von dem der Verbindungskanal zur Brennstoffdüse abzweigt. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Verbindungskanal erwiesen, der erfindungsgemäß einen zur Drehachse der Brennstoffkammer parallelen Mittelabschnitt aufweist und bei dem dieser Mittelabschnitt an seinem unteren Ende durch einen radialen Anfangsabschnitt mit der Brennstoffkammer bzw. dem Brennstoffraum und an seinem oberen Ende

durch einen radialen Endabschnitt mit der Brennstoffdüse verbunden ist, wobei der Durchmesser jedes Kanalabschnittes größer als der Durchmesser der Brennstoffdüse und gleich dem Innendurchmesser der Brennstoffzuleitung oder kleiner als d.-eser ist.

Es hat sich weiterhin erwiesen, daß im allgemeinen ein nur eine Brennstoffdüse aufweisender Rotor ausreichend ist. Erst wenn bei einer stärkeren Brennkraftmaschine zur Deckung des Brennstoffbedarfs mit einer Düse der Düsendurchmesser zu groß und/oder die Drehzahl des Rotors zu hoch sein müßte, wird zweckmäßig ein Rotor mit zwei Brennstoffdüsen verwendet. Bei einem Rotor mit zwei Brennstoffdüsen hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die beiden Brennstoffdüsen von dem Brennstoffniveau in der Brennstoffkammer verschiedenen Abstand haben.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen eine Brennstoffdüse aufweisenden Vergaser nach der Erfindung;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Rotor mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Düsen und

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Rotor mit zwei Düsen, deren Winkelabstand kleiner als 180° ist.

Bei dem in Fi g. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel enthält ein zylindrischer Rotorblock 1, z. B. aus Aluminium, eine axiale, sich von oben nach unten erstreckende und einmal im Durchmesser abgestufte, die Brennstoffkammer 2 bildende Sackbohrung, deren unterer, den kleineren Durchmesser aufweisender Teil jo ein verengter Brennstoffraum 3 ist und deren oberer Teil zur Aufnahme der Brenns'.offzuleitung 5 dient. Der obere Teil der Brennstoffkammer 2 hat einen Durchmesser, der nicht viel größer als der Außendurchmesser der Brennstoffzuleitung 5 ist, so daß zwischen der Brennstoffzuleitung 5 und der Innenwandung 6 der Brennstoffkammer 2 ein Ringspalt 4 vorhanden ist, der z. B. eine Weite von ungefähr 0,1 mm hat. Auf den Rotorblock I ist ein Flügelrad 7 aus Kunststoff aufgeschoben und das Ganze ist, für eine Rotation um die Brennstoffzuleitung 5 in Kugellagern 8 gelagert, mittels radialer Streben 9 in einem Rohrstutzen 10 montiert, der in den Ansaugkanpl der Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Die Brennstoffkammer 2 hat eine Tiefe, die ein Mehrfaches des Außendurchmessers der Brennstoffzuleitung 5 beträgt, während der untere, den Brennstoffraum 3 bildende Teil der Brennstoffkammer 2 einen Durchmesser hat, der gleich dem Innendurchmesser der Brennstoffzuleitung ist. Im Inneren des Rotorblockes 1 führt ein Verbindungskanal

11 von dem Brennstoffraum 3 zu einer im Rotorblock oberhalb der Flügel 7 a des Flügelrades 7 befindlichen Düse 12. Der Verbindungskanal 11 weist drei Abschnitte auf: einen von dem Brennstoffraum 3 wegführenden radialen Anfangsabschnitt 11a, einen zur Drehachse 16 des Rotorblocks 1 parallelen Mittelabschnitt Ub und einen mit der Düse 12 abgeschlossenen radialen Endabschnitt lic. Die einzelnen Kanalabschnitte 11a, 116, llcsind Bohrungen in dem Rotorblock 1. Die Düse

12 ist eine Dosierdüse, die vorzugsweise die Form einer Normdüse hat und ri- - Durchmesser für die abgegebene Menge Brennstoff bestimmend ist. Der Endabschnitt Hc des Verbindungskanals 11 ist so dimensioniert, daß die von der Düse 12 abgegebene Menge Brennstoff mindestens angenähert proportional der Quadratwurzel aus dem Brennstoffdruck in dem Verbindungskanal ist. Der Anfangsabschnitt 11a sowie der Mittelabschnitt Mb des Verbindungskanals 11 haben einen Durchmesser, der gleich oder kleiner als der Durchmesser des Brennstoffraumes 3 und größer als der Düsendurchmesser ist. Vorzugsweise haben der Anfangsabschnitt 11a, der Mittelabschnitt 116 und der Endabschnitt lic des Verbindungskanals 11 den gleichen Durchmesser wie der Brennstoffraum 3 oder ihr Durchmesser ist höchstens bis um 10% kleiner als der Brennstoffraumdurchmesser. Bei einem Modell hatten die verschiedenen Durchmesser beispielsweise folgende Werte: Innendurchmesser der Brennstoffzuleitung 5 = Durchmesser des Brennstoffraumes 3 = Durchmesser des Anfangsabschnittes 11a des Verbindungskanals 11 = Durchmesser des Mittelabschnittes Wb desselben = Durchmesser des Endabschnittes llcdes Verbindungskanals = 1,6mm, Durchmesser der Düse 12 = 0,5 mm.

Zur Nachzerstäubung des aus der Düse 12 austretenden Brennstoff-Sprühstrahles trägt der Rotorblock 1 eine Zerstäubungsvorrichtung 13, vorzugsweise in Form einer Sprühkante. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Zerstäubungsvorrichtung 13 aus einem, z. B. mit dem Flügelrad 7 einstückigen Ring 14, der den Rotorblock 1 in bestimmtem Abstand umschließt. Der Ringabsland und die Ringhöhe über der Düsenachse sind für den Zerstäubungsgrad bestimmend. Das Brennstoffniveau N ist zwischen Auslauföffnung 15 der Brennstoffzuleitung 5 und Düse 12 eingestellt.

Wenn der Rotorblock 1 durch das Flügelrad 7 in Rotation versetzt wird, steigt Brennstoff in dem Verbindungskanal 11 nach oben zur Düse 12 und wird von dieser dosiert und durch die Zerstäubungsvorrichtung 13 in feinste Tröpfchen zerstäubt in die Mischkammer gegeben

F i g. 2 zeigt eine Variante des Vergasers, bei welcher der Rotorblock 1 mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Düsen 12, 12' ausgerüstet ist. Von dem Brennstoffraum 3 führt zu jeder Düse 12, 12' ein Verbindungskanal 11 bzw. 1Γ, die wie der Verbindungskanal bei der Ausführung nach Fig. 1 ausgebildet sind, d. h. die beiden Kanäle 11 und 11' bestehen je aus einem radialen Anfangsabschnitt lla bzw. 11 'a, einem achsparallelen Mittelabschnitt Wb bzw. IVb und einen wiederum radialen Endabschnitt Mc bzw. 11 'c. Von den beiden Düsen liegt die eine Düse 12' dem Brennstoffniveau N in der Brennstoffkammer 2 näher als die andere Düse 12. Die für die Nachzerstäubung des von den Düsen 12, 12' abgegebenen Brennstoffes vorgesehene Zerstäubungsvorrichtung 13 besteht hier aus einer auf dem Rotorblock 1 aufgesetzten Kappe 17, die bis unter die Düse 12' reicht und im Bereich der Düsen 12, 12' je einen Ausschnitt zur Bildung einer Sprühkante 18 aufweist.

Fig. 3 zeigt einen längs der Linie III-III geführten Schnitt durch den Vergaser der F i g. 2, wobei jedoch die beiden Düsen 12, 12' nicht wie in Fig. 2 einander diametral gegenüberliegen, sondern in einem Winkelabstand ■& von weniger als 180°, z. B. 90°, angeordnet sind. In F i g. 3 ist mit 12 die obere Düse und mit 12' die untere Düse bezeichnet. Der zylindrische Rotorblock 1 enthält den Brennstoffraum 3, von dem die Verbindungskanäle 11, 11' zu den Düsen 12, 12' führen. Der Rotorblock 1 trägt das Flügelrad 7 mit den Flügeln Ta und dem ringförmigen Ansatz 14, der zur Nachzerstäubung des abgegebenen Brennstoffes dient.

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß der vorstehend beschriebene Vergaser bei im wesentlichen gleichen Grundaufbau durch Düsenzahl, Ausgestaltung der

Verbindungskanäle und Dimensionierung ohne Schwierigkeiten den verschiedensten Motortypen angepaßt werden kann. Insbesondere kann die Nachzerstäubung mittels einer Zerstäubungsvorrichtung auch weggelassen werden, wenn durch höhere Drehzahlen und kleinerem Düsendurchmesser eine befriedigende Zerstäubung des Brennstoffes gewährleistet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vergaser für Brennkraftmaschinen mit einem in einem Ansaugkanal von einem vom Ansaugluftstrom angetriebenen Flügelrad bewegten Rotor, der mindestens eine Brennstoffdüse aufweist, die oberhalb eines sich im Ruhezustand in einer Brennstoffkammer innerhalb des Rotors einstellenden Brennstoffniveaus aus der Rotorwandung in den Ansaugkanal ausmündet und unterhalb dieses Brennstoffniveaus an die Brennstoffkammer über einen Verbindungskanal angeschlossen ist, sowie einer feststehenden, zur Atmosphäre hin abgedichteten Brennstoffzuleitung, die konzentrisch zum Rotor in die Brennstoffkammer berührungsfrei eindringt und unterhalb des Brennstoffniveaus ausmündet, d a durch gekennzeichnet, daß die Innenwandung (6) der Brennstoffkarnmer (2) unter Belassung eines engen Ringspaltes (4) dicht an die Außenwand der Brennstoffzuleitung (5) herangeführt ist und die Längserstreckung des Ringspaltes (4) mindestens bis oberhalb des Brennstoffniveaus (N) geführt ist.

2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffkammer (2) unterhalb der Ausmündung der Brennstoffzuleitung (5) einen verengten Brennstoffraum (3) aufweist, dessen Durchmesser gleich dem Innendurchmesser der Brennstoffzuleitung (5) ist und von dem der Verbindungskana! (11) zur Brennstoffdüse (12) abzweigt.

3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (11) einen zur Drehachse (16) der Brennstoffkammer (2) parallelen Mittelabschnitt (Wb) aufweist, der an seinem unteren Ende durch einen radialen Anfangsabschnitt (HaJ mit der Brennstoffkarnmer (2) bzw. dem Brennstoffraum (3) und an seinem oberen Ende durch einen radialen Endabschnitt (llcj mit der Brennstoffdüse (12) verbunden ist, wobei der Durchmesser jedes Kanaiabschnittes (Ha, Wb, Wc) größer als der Durchmesser der Brennstoffdüse (12) und gleich dem Innendurchmesser der Brennstoffzuleitung (5) oder kleiner als dieser ist.

4. Vergaser mit einem zwei Brennstoffdüsen aufweisenden Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brennstoffdüsen (12, 12') von dem Brennstoffniveau in der Brennstoffkammer (2) verschiedenen Abstand haben.