DE2609082C2

DE2609082C2 - Vergaser für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2609082C2
Application number: DE2609082A
Authority: DE
Inventors: Thomas Tsoi-Hei Romford Essex Ma
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1975-03-14
Filing date: 1976-03-05
Publication date: 1984-11-22
Also published as: CA1052644A; US4034028A; GB1502984A; DE2609082A1; JPS59698B2; JPS51136036A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser für Verbrennungsmotoren der im Oberbegriff des Patentanspruchs erläuterten Art.

Aus der DE-PS 2 88 650 ist ein Vergaser für Verbrennungsmotoren mit einem einenends zur Atmosphäre offenen und anderenends mit dem Ansaugrohr eines Motors verbindbaren Ansaugkanal, in dem stromab aufeinanderfolgend eine Luftklappe, ein feststehender Venturiabschnitt mit darin konzentrisch angeordnetem Treibstoffrohr und ein axial verschieblicher spindelförmiger Drosselkörper angeordnet sind bekannt, wobei der Drosselkörper über eine Mittelbohrung am unteren Teil des Treibstoffrohres gleitend geführt ist und mit einer Vielzahl von sich von der Mittelbohrung radial zu seinem größten Umfang erstreckenden Kanälen versehen ist.

Bei diesem bekannten Vergaser wird der Treibstoff unmittelbar über den an den Austrittsöffnungen der radialen Kanäle einwirkenden Unterdruck zugemessen und unmittelbar der vorbeistreichenden Verbrennungsluft zugemischt. Nachdem zum Zumessen des Treibstoffes der Saugdruck im engsten Venturiabschnitt herangezogen wird, können die Austrittsöffnungen der radialen Kanäle nicht im engsten Strömungsquerschnitt der Ansaugleitung, in der die höchste Strömungsgeschwindigkeit herrscht, angeordnet werden. Die Vermischung von Treibstoff und Luft erfolgt somit in einem weiteren Strömungsquerschnitt der Ansaugleitung bei geringeren Geschwindigkeiten und ist dementsprechend nicht so intensiv.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vergaser der bekannten Art derart zu verbessern, daß bei einer einwandfreien Zumessung des Treibstoffes durch den Saugdruck im engsten Venturiabschnitt dennoch die Vermischung des Treibstoffes mit der Luft im engsten Strömungsquerschnitt der Ansaugleitung ermöglicht wird, wo die hohe Strömungsgeschwindigkeit zu einer entsprechend intensiven Verwirbelung führt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Vergaser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs aufgezeigten Merkmale aufweist

Dadurch, daß am oberen Teil des Treibstoffrohres eine Anzahl von öffnungen stromab der Einmündung des Treibstoffkanales vorgesehen ist, an dem der Saugdruck im engsten Venturiabschnitt einwirkt, um den Treibstoff in bekannter Weise aus dem Treibstoffkanal anzusaugen, von wo er aber mit Luft aus dem engsten

ίο Venturiabschnitt über Kanäle in den engsten Strömungsquerschnitt der Ansaugleitung gesaugt wird, wird eine genauere Zumessung der erforderlichen Treibstoffmenge sichergestellt und gleichzeitig eine bessere Verteilung und Verwirbelung von Treibstoff und Luft ermöglicht Innerhalb des zum Drosselkörper führenden Treibstoffrohrss und innerhalb der entsprechenden Bohrung im Drosselkörpcr kann sich nümlich bereits eine Trcibsloff-Luft-Emulsion ausbilden, die dann erst über die radialen Kanäle in den engsten Strömungsquerschnitt der Ansaugleitung gesaugt wird, wo die hohe Strömungsgeschwindigkeit für eine äußerst intensive Verwirbelung von Treibstoff und Luft sorgt

Dadurch werden die Strömungsverhältnisse im Leerlauf- und Teillastbereich sowie die Zuteilung der erforderlichen Treibstoffmenge wesentlich verbessert Der divergierende Ansaugkanal und der spindelförmige Drosselkörper können hierbei derart ausgelegt werden, daß in einem möglichst weiten Bereich in bekannter Weise eine Strömung mit Schallgeschwindigkeit auftritt.

Dadurch ergibt sich im engsten Ringquerschnitt eine Strömung mit Überschallgeschwindigkeit, die nach Verlassen des engsten Querschnittes wieder in Unterschallgeschwindigkeit übergeht, wodurch eine Stoßwelle erzeugt wird, die durch die auftretende hohe Turbulenz zu einer guten Vermischung des Treibstoffes und der Luft sorgt. Durch die verbesserte Zumessung und die verbesserte Vermischung können magere Treibstoff-Luft-Gemischc verwendet werden, ohne daß die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors ungünstig wird.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Vergaser wobei der Drosselkörper mit seiner rechten Hälfte in seiner angehobenen Leerlauflage und mit seiner linken Hälfte in seiner abgesenkten Vollastlage gezeigt ist.

Das in der Figur gezeigte Ausführungsbeispiel eines Vergasers wurde durch Modifizierung eines herkömmlichen Fallstromvergasers erzielt Der Vergaser 10 weist einen Ansaugkanal 11 auf, in dem ein feststehender Venturiabschnitt 12 angeordnet ist. Oberhalb des Venturiabschnittes 12 weist der Ansaugkanal 11 einen konvergierenden Teil 13 und unterhalb des Venturiabschnittes 12 einen divergierenden Abschnitt 14 auf. Das obere Ende des Ansaugkanales 11 ist mit der Umgebungsatmosphäre über ein herkömmliches Luftfilter (nicht gezeigt) verbunden. Das untere Ende des Ansaugkanals 11 ist so ausgebildet, daß es mit dem Ansaugrohr eines Otto-Verbrennungsmotors verbunden werden kann.

W) Ein Treibstoffhauptkanal 15 führt über einen Arm eines Armsternes 16 in die Mitte des Ansaugkanales 11 und ist bei 17 im Bereich des VenturiabschniUcs 12 mit einem sich stromabwärts erstreckenden Treibstoffrohr 18 verbunden. Der Treibstoffhauptkanal 15 wird in hcr-

6S kömmlicher Weise von einer Schwimmerkammer und über eine Treibstoffhauptdüse (nicht gezeigt) mit Treibstoff versorgt. Der Treibstoffspiegel in der Schwimmerkammer liegt hierbei unterhalb der Anschlußstelle 17

des Treibsloffrohrcs 18. Die bis hierher beschriebenen Teile des Vergasers sind herkömmlich und dementsprechend wird die Treibsloffzufuhr zur vorbetslrömcndcn Luft in Abhängigkeit vom Unterdruck im Vcnluriabschnitt 12 erfolgen.

Das sich stromabwärts erstreckende Treibsioffrohr 18 ist unmittelbar unterhalb seiner Anschlußstelle 17 mit verhältnismäßig großen radialen öffnungen 19 versehen, über die der Unterdruck im Venturiabschnitt 12 entsprechend einwirken kann, um Treibstoff aus der Schwimmerkammer über den Treibstoffhauptkanal 15 anzusaugen.

Unterhalb des Yenturiabschnittes 12 im divergierenden Abschnitt 14 des Ansaugkanals 11 ist ein spindelförmiger Drosselkörper 20 angeordnet, dessen oberer Teil mit einer Mittelbohrung 21 versehen ist, über die er am Treibstoffrohr 18 gleitend geführt ist. Der untere Teil des Drosselkörpers 20 ist mit vier Stegen versehen, die sich parallel zur Achse des Ansaugkanales 11 erstrekken. Eine Drosselweile 23 erstreckt sich quer durch den unteren Teil des Ansaugkanales 11 und zwischen zwei Paaren der Stege 22 hindurch, wobei ein mit der Drosselwelle 23 verbundener Hebelarm 24 zwischen zwei anderen Paaren der Stege 22 liegt, wodurch der Drosselkörper 20 sowohl gegen Verdrehen als auch gegen seitliche Verschiebung geführt wird. Der Drosselkörper 20 kann somit nurmehr eine Auf- und Abwärtsbewegung ausführen. Ein einerseits mit dem mit der Drosselwelle 23 verbundenen Hebelarm 24 und andererseits ■mit dem Drosselkörper 20 gelenkig verbundener Winkelhebel 25 setzt hierbei eine Schwenkbewegung der Drosselwelle 23 in eine vertikale Auf- oder Abwärtsbewegung des Drosselkörpers 20 um.

In der Figur ist die rechte Hälfte des Drosselkörpers 20 in seiner abgehobenen Leerlauflage gezeigt, in der er den Ansaugkanal 11 nahezu vollständig abschließt. Knapp unterhalb des Venturiabschnittes 12 bleibt ein geringer Ringquerschnitt frei, über den dem Verbrennungsmotor das Leerlaufgemisch zugeführt wird.

In der Figur ist der linke Teil des Drosselkörpers 20 in seiner abgesenkten Vollastlage gezeigt, in der er einen maximalen Ansaugkanal-Ringquerschnitt freigibt.

Auf diese Weise kann durch Auf- und Abwärtsbewegungen des spindelförmigen Drosselkörpers 20 im divergierenden Abschnitt 14 des Ansaugkanales U ein variabler Ringquerschnitt 26 eingestellt werden.

Der Drosselkörper 20 ist hierbei mit einer Anzahl von sich radial von der Mittelbohrung 21 nach außen zum Ringquerschnitt 26 erstreckenden Kanälen 27 versehen. Durch die verhältnismäßig große Anzahl von Kanälen 27 wird Treibstoff vom Treibstoffrohr 18 verhältnismäßig gleichförmig über den Bereich des Ringqnerschnittes 26 verteilt.

Der Vergaser gemäß der Erfindung ist weiterhin mit einem Leerlaufsystem versehen, das Treibstoff über einen Kanal 28 erhält. Ein Leerlaufgemischkanal 29 ist mit dem Leerlauftreibstoffkanal 28 und mit einem Leerlaufluftkanal 30 verbunden. Über eine Leerlaufeinstellschraube 31 kann die Zufuhr von Leerlaufgemisch zu einer Lccrlauföffnung 32 im Bereich der Ringqucrsehnitlc 26 verändert werden, liinc Progressionsbohluiig 35 ist knapp oberhalb des Ringqucrschniiies 26 und der Leerlauföffnung 32 angeordnet und mit dem Leerlaufgemischkanal 29 verbunden.

Obwohl die Anordnung der Leerlauföffnung und der Progressionsbohrung etwas unterschiedlich zu den bei herkömmlichen Vergasern üblichen Anordnung ist, ist deren Funktion im wesentlichen herkömmlich.

Eine Bcschleunigungsdüsc34 ist mit einer herkömmlichen Beschleunigungspumpe versehen, um zusätzlichen Treibstoff in den Ansa'igkanal einzubringen sobald der Droscelkörper plctzlich geöffnet wird.
Über einen Kanal 35 wird der Unterdruck im Ansaugrohr einem herkömmlichen Unterdruckkolben zugeführt, der über das Treibstoffhauptdüsensystem eine Anreicherung des Gemisches bei Vollast herbeiführt
Die im oberen Abschnitt 13 des Ansaugkanales 11

to angeordnete Luftklappe 36 wird hierbei in herkömmlicher Weise zum Starten verwendet

Der Ansaugkanal 11 und der Drosselkörper 20 sind so ausgelegt daß im Leerlauf- und Teillastbereich eine Luftströmung durch den Ringquerschnitt 2fi im wesentliehen mit Schallgeschwindigkeit erfolgt wodurch der zugeführte Treibstoff gut verwirbelt wird. Die Zuteilung des Treibstoffes (mit Ausnahme im Leerlauf, da hier stets eine Strömung mit Schallgeschwindigkeit im Ringquerschnitt auftritt) ist nicht abhängig vom Druck im Ringquerschnitt 26. Die Zuteilung des Treibstoffes erfolgt vielmehr bei Strömungen unterhalb der Schallgeschwindigkeit über den Druck im Venturiabschnitt 12. Der auf diese Weise angesaugte Treibstoff gelangt über das Treibstoffrohr 18 zu den radialen Kanälen 27 und wird über diese zum Umfang des Drosselkörpers 22 geführt, wo er in einem Bereich größter Strömungsgeschwindigkeiten in den Ringquerschnitt 26 gelangt.

Erfolgt die Luftströmung im Ringquerschnitt 26 mit Schallgeschwindigkeit, so ist die Zufuhr von Treibstoff verhältnismäßig stabil, da der Venturiabschnitt 12 von den pulsierenden Druckschwankungen im Ansaugrohr isoliert ist. Erfolgt die Luftströmung im Ringquerschnitt 26 unterhalb der Schallgeschwindigkeit, so erfolgt die Zufuhr von Treibstoff in der gleich zuverlässigen Weise wie bei herkömmlichen Vergasern.

Der sich zwischen dem Drosselkörper 20 und der Ansaugkanal wandung ergebende konvergierende und darauffolgend divergierende Querschnitt sorgt dafür, daß bei einer Strömung mit Schallgeschwindigkeit im Ringquerschnitt 26 kurz unterhalb des Ringquerschnitts 26 eine Strömung mit Überschallgeschwindigkeit eintritt, wodurch eine Stoßwelle ausgelöst wird, hinter der die Strömung wieder unter die Schallgeschwindigkeit absinkt. Es ist vorteilhaft einen glatten und zunehmend divergierenden Ansaugkanal vom Ringquerschnitt zum Ansaugrohr zu führen und vorzugsweise ebenso ein divergierendes Ansaugrohr, da auf diese Weise eine Strömung im Ringquerschnitt 26 mit Schallgeschwindigkeit über einen größeren Bereich von Ansaugrohrunterdrücken aufrecht erhalten werden kann. Eine Strömung mit Schallgeschwindigkeit kann hierbei bei entsprechender Auslegung des Ansaugkanales und des Ansaugrohres bis zu 90% des Vollastbereiches erzielt werden.
Die Stoßwelle im divergierenden Bereich des Ansaugkanales ergibt eine große Turbulenz, die für die innige Verwirbelung des Luft-Treibstoff-Gemisches sehr hilfreich ist. Diese Turbulenz des Luft-Treibstoff-Gemisches setzt sich bis in den Verbrennungsraum fort und verbessert hier entscheidend den Verbrennungsablauf.

Die verbesserte gleichförmige Verteilung des Treibstoffes über den Ringquersehniti und die erhöhte Turbulenz des Luft-Treibstoff-Gcmisches ermöglicht die einwandfreie Verbrennung magerer Luft-Treibstoff-

b5 Gemische. Dementsprechend kann ein Vergaser gemäß der Erfindung eine kleinere Hauptdüse als ein entsprechender herkömmlicher Vergaser aufweisen. Ein magereres Luft-Treibstoff-Gemisch ist gerade in der heuti-

gen Zeit aus Gründen der Wirtschaftlichkeit des Treibstoffverbrauches und aus Gründen der Abgasemission besonders erwünscht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Vergaser für Verbrennungsmotoren mit einem einenends zur Atmosphäre offenen und anderenends mit dem Ansaugrohr eines Motors verbindbaren Ansaugkanal, in dem stromab aufeinanderfolgend eine Luftklappe, ein feststehender Venturiabschnitt mit darin konzentrisch angeordnetem Treibstoffrohr und ein axial verschieblicher spindelförmiger Drosselkörper angeordnet sind, wobei der Drosselkörper über eine Mittelbohrung am unteren Teil des Treibstoffrohres gleitend geführt ist und mit einer Vielzahl von sich von der Mittelbohrung radial zu seinem größten Umfang erstreckenden Kanälen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Teil des Treibstoffrohres (18) cine Anzahl von Öffnungen (19) stromab der Einmündung (17) des Treibstoffkanales (15) vorgesehen ist, an dem der Saugdruck im engsten Venturiabschnitt (12) einwirkt, um den Treibstoff in bekannter Weise aus dem Treibstoffkanal (15) anzusaugen, von wo er aber mit Luft aus dem engsten Venturiabschnitt (12) über Kanäle (21, 27) in den engsten Strömungsquerschnitt der Ansaugleitung gesaugt wird.