DE2610753A1 - Brennstoff-vergaser - Google Patents

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Kaiser-Ludwig-Platz6 15. März 1976

Nissan Motor Gompany, Limited Yokohama City, Japan

Brennstoff - Vergaser

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoffvergaser für einen Verbrennungsmotor und insbesondere einen Brennstoff vergaser für einen Verbrennungsmotor des Typs, in welchem jeder Hauptbrennkammer eine Zusatzbrennkammer zugeordnet ist und beide durch eine Zündöffnung (torch nozzle) miteinander verbunden sind»

Wie bekannt ist, tritt aus dem Vergaser von Verbrennungsmotoren ein Gemisch aus Brennstoffdampf und -tröpfchen in die Einlaßleitungen ein, wobei weniger als die Hälfte des in diese Einlaßleitungen eingebrachten Brennstoffs wirklich verdampft ist, wenn er den Vergaser verläßt. Einige dieser Brennstofftröpfchen gelangen in den Brennstoffzylinder und werden infolge ihres niedrigen Verhältnisses zwischen der Oberfläche und dem Volumen in der kurzen Zeit, in der sie im Verbrennungszyklus verweilen, nur un-

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ORIGINAL INSPECTED

vollständig verbrannt. Diese unvollkommene Verbrennung bildet ein besonderes Problem in der ersten Phase des Motorbetriebs, welche von der Temperatur der Umgebungsluft und von der Choke-Betätigung, d.h. der Einstellung eines fetteren Gemisches, beeinflußt wird, und stellt damit eine Hauptursache für die Auspuffverunreinigungen dar. Dies konnte in mehrzylindrigen Motoren bis zu einem gewissen Grade vermieden werden, indem der untere Teil des Einlaßleitungs-Steigrohrs mit Auspuffgasen oder mit By-Pass-«^rasser aus dem Kühlsystem zum Zwecke einer besseren Brennstoffvergasung aufgeheizt wird. Diese Maßnahme kann jedoch nicht verhindern, daß einige der Brennstofftröpfchen in die einzelnen Motorzylinder eintreten, weil es eine gewisse Zeit beansprucht, bis alle diese Tröpfchen mit Hilfe der großen Wärmemengen der Erhitzungseinrichtungen verdampft sind, so daß die Auspuffgasemission ebenso wie die Verschlechterung des Motorwirkungsgrades zunehmen.

Dies wird erst bedeutsam bei Verbrennungsmotoren, die durch eine Funkenstrecke gezündet werden und in denen eine Zusatzbrennkammer jeweils einer Hauptbrennkammer zugeordent ist, wobei eine kleine Menge eines fetten Luft-Brennstoff-Gemisches über eine Zusatzeinlaßleitung in jede Zusatzbrennkammer eintritt, weil die durch den Zusatzvergaser in die Zusatzeinlaßleitung eingebrachten Brennstofftröpfchen innerhalb des Steigrohrs der Zusatzeinlaßleitung nicht genügend verdampft sind und der Brennstoff nun in die Zusatzbrennkammer in Form von Flüssigkeitstropf-

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chen eintritt.

Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Verdampfen des in die Zylinder eines Verbrennungsmotors einzubringenden Brennstoffs vorzusehen, welche stabile Motorbetriebsbedingungen gewährleistet und die vom Motor ausgehenden Auspuffgasemissionen reduziert. Zur Aufgabe der Erfindung gehört es ferner, einen verbesserten Brennstoffvergaser zu finden, welcher insbesondere zur Anwendung in einer Zusatz-Binlaßleitung eines mit Hilfe einer Funkenstrecke gezündeten Verbrennungsmotors geeignet ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird zur lösung dieser Aufgabe eine Kammer mit einer Wärmetauseherflache an deren Boden vorgeschlagen, wobei dieser Boden zum Vergaser hin ausgerichtet und unmittelbar unterhalb der Unterseite dieses Vergasers nach einer gelochten Wand angeordnet ist, welche gelochte Wand den Boden des Steigrohrs der Brennstoffeinlaßleitung bildet. Diese Wärmetauscherfläche kann durch die Auspuffgase oder durch By-Pass-Wasser aus dem Kühlsystem des Motors oder auch durch andere Einrichtungen erhitzt werden.

Hach der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verdampfung des vom Vergaser in die Motoransaugleitung in Form von Flüssigkeitströpfchen eintretenden Brennstoffs vorgesehen, welche zum Vergaser hin ausgerichtet und unmittelbar unter-

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hall» des Unterteils dieses Vergasers angeordnet ist, um die. aus dem Vergaser in die Einlaßleitung des Motors fallenden Brennstofftröpfchen aufzufangen, und "welche eine Einrichtung zum Erhitzen der Kammer umfaßt, mit der die Brennstofftröpfchen verdampft werden können.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen näher "beschrieben; darin zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht eines über

eine Funkenstrecke gezündeten Verbrennungsmotors, wobei die Einlaß- und Auspuffleitungen des Motors zusammen mit einer Zusatzeinlaßleitung dargestellt ist, mit der eine bevorzugte Ausführungsform eines Brennstoffvergasers nach der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht, welche den Vergaser in seiner Anordnung zwischen der Zusatzeinlaß- und der auspuffleitung des Motors zeigt;
und

Fig. 3 eine Draufsicht des Vergasers längs der Linie

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III - III in Fig. 2.

Im einzelnen enthält der in Pig. 1 dargestellte Verbrennungsmotor einen Motorblock 10 mit einem oder mehreren Zylindern, welche durch einen Motorkopf 12 abgedeckt sind. Jeder dieser Zylinder ist mit einem Kolben 14 ausgestattet, wobei der Motorkopf 12 zusammen mit dem Zylinder und dem Kolben eine Hauptbrennkammer 16 bildet, welche über einen- Flammen-bzw. Funkendurchgang 18 mit einer im Motorkopf 12 vorgesehenen Zusatzbrennkammer 20 verbunden ist. Jede Zusatzbrennkammer ist mit einer Zündkerze 22 ausgestattet.

Der Verbrennungsprozeß geht so vonstatten, daß

ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch durch Steuerung eines zusätzlichen Einlaßventils 24 in die Zusatzbrennkammer 20 und ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch durch Steuerung eines Haupteinlaßventils 26 in die Hauptbrennkammer 16 eingesaugt wird. Das fette Luft-Brennstoff-Gemisch innerhalb der Zusatzbrennkcmmer wird dann durch eine Zündkerze 22 entflammt. Der verbrennende Brennstoff wird dabei durch den Flranmendurchgang 18 hindurch in die Hauptbrennkammer 16 hinübergeführt. Dieses Hinüberführen des brennenden Brennstoffs bringt eine Verbrennung des mageren Luft-Brennstoff-Gemisches innerhalb der Hauptbrennkammer 16 mit sich.

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Die Bezugsziffer 30 "bezeichnet die Haupteinlaßleitung; diese Haupteinlaßleitung ist mit verschiedenen Armen oder Durchgängen versehen, von denen nur einer "bei 32 in Fig. gezeigt ist und von denen aber jeder zu mindestens einem der Motorzylinder führt, so daß der von der Unterseite des Hauptvergasers 34, welcher zwei Hälse 34a und 34"b aufweist, eingeführte Brennstoff auf alle Haupfbrennkammern des Motors, wie z.B. die Brennkammer 16, verteilt wird. Ein Teil des von der Unterseite des Hauptvergasers 34 eingeführten Brennstoffs liegt in Dampfform vor, welcher mit der Luft vermischt in ein Steigrohr 36 der Haupteinlaßleitung 33 und von da aus in die verschiedenen Kanäle, die zu den Haupfbrennkammern 16 führen, eintritt. Jedoch liegt auch ein Teil des den ■- Haupt vergas er 34 verlassenden Brennstoffs in Form von Plüssigkeitströpfchen vor, welche auf den Boden 38 des Steigrohrs 36 herunter regnen. Das Steigrohr der Haupteinlaßleitung 30 ist an einem zentralen Bereich- 40 einer Auspuffleitung 42 aufmontiert, welche Auspuffleitung 42 mit Durchgängen versehen ist, von denen nur einer unter der Bezugsziffer 44 in Fig. 1 dargestellt ist und von denen jeder zu .mindestens einer Hauptbrennkammer 16 führt, so daß der Boden de3 Steigrohrs 36 durch die Auspuffgase erhitzt werden kann. Ein unterhalb des Steigrohrbodens 38 angeordneter Zwischenraum verhindert eine Überhitzung der angesaugten Luft, wodurch die Reduzierung der Anzahl von Luft-Brennstoff-Molekülen, welche in jede Hauptbrennkammer 16 eintreten, verkleinert wird.

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In den Pig. 2 und 3tezeichnet das Bezugszeichen 50 eine Zusatzeinlaßleitung, welche mit zwei Kanälen 52 und 54 (vergl. Pig. 2 und 3) ausgestattet ist, von denen aber nur einer in Pig. 1 mit dem Bezugszeichen 52 dargestellt ist. Jeder der Kanäle 52 und 54 führt zu mindestens einem der Motorzylinder, so daß der von der Unterseite des Zusatzvergasers 56 gelieferte Brennstoff in alle Zusatzbrennkammern, wie z.B. die Zusatzbrennkammer 20, de3 Motors gelangt. Der Zusatz vergas er 56 ist für die Lieferung eines fetten Luft-Brennstoff-Gemisches vorgesehen, während der Hauptvergaser 34 für die Lieferung eines mageren Luft-Brennstoff-Gemisches vorgesehen ist. Bin Teil des aus dem unteren Bereich des Zusatzvergasers 56 gelieferten Brennstoffs liegt in Dampf form vor, welcher nach seiner Vermischung mit Luft durch einen vertikalen Kanal 58 und ein Steigrohr 60 in die verschiedenen, zu den Zusatzbrennkammern■des Motors führenden Kanäle 52 und 54 eintritt.

Unter dem den Zusatzvergaser 56 verlassenden Brennstoff ist jedoch auch ein Teil in Porm von Plüssigkeitströpfchen vorhanden, welche in eine Kammer oder ein Flüssigkeitsreservat durch eine gelochte Wand 64 eintreten und zu einer Wärmetauscherfläche 66 herabfließen, deren Oberseite den Boden der Kammer 62 und deren Unterseite gegen die Auspuffleitung 42 hin ausgerichtet ist. Die gelochte Wand 64, welche mit ihrer Oberseite den Boden des Steigrohrs 60 und mit ihrer Unterseite die Decke der Kammer bildet, weist mindestens ein Loch 64a auf, welches unmittelbar unter der Unterseite des Zusatzvergasers 56 angeordnet ist,

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so daß die Brennstofftröpfchen durch dieses Loch 64a in die Kammer 62 fallen können, und -weist mindestens auch noch ein Loch 64b für jeden der Einlaßkanäle 52 und 54 auf, von denen jedes stromaufwärts von jedem der Einlaßkanäle 52 und 54 angeordnet ist, so daß der in der Kammer 62 verdampfte Brennstoff durch die Löcher 64b in jeden dieser Kanäle entweichen kann.

Die Kammer 62 soll vorzugsweise flach "bzw. seicht ausgebildet sein, so daß das Verhältnis zwischen der Wärmetauscherfläche 66 und dem Volumen der Kammer 62 groß genug ist für eine rasche Verdampfung der Brennstofftröpfchen innerhalb dieser Kammer 62. Um zu verhindern, daß die Flüssigkeitströpfchen aus der flachen Kammer 62 in die Einlaßleitung 50 hineinspritzen und/oder hineinschwappen, sollten die Löcher 64a und 64 b genügend weit von der Peripherie der Kammer 62 nach innen versetzt sein, um das Eintreten dieser Brennstoff— tröpfchen in die Kanäle 52 und 54 zu verhindern.

Die Lochwand 64 ist aus einem wärmeleitenden

Material hergestellt und ist der von der Wärmetauscherfläche herrührenden Wärmestrahlung ausgesetzt. Auf diese Weise wird das Steigrohr 60 ebenfalls erwärmt.

Obwohl bei der vorstehend beschriebenen Ausfüh— rungsform die Wärmetauscherfläche 66 durch die Auspuffgase erhitzt wird, kann diese Wärmetauscherfläche 66 auch durch einige

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andere Wärmequellen erhitzt werden, wie z.B. durch By-Pass-Wasser aus dem Kühlsystem des Motors.

Es kann nun beobachtet werden, daß einige der Brennst off tröpfchen bereits innerhalb des Steigrohrs 60 verdampft werden, bevor sie auf die Wärmetauscherfläche 66 fallen, weil nämlich die der Wärme, welche von der Wärmetauscherfläche 66 abgestrahlt wird, ausgesetzte gelochte Wand 64 das Steigrohr 60 erhitzt. Dieses zweistufige Verdampfungssystem bewirkt eine schnelle Verdampfung des Brennstoffs, verbessert das Anlassen des Motors bei kaltem Wetter und erlaubt sogar bei kaltem Wetter eine Beschleunigung des Motors mit voller Kraft unmittelbar nachdem der Motor gestartet worden ist. Es kann auch beobachtet werden, daß die gelochte Wand 64 das Herausspritzen und/oder Herausschwappen der Brennstofftröpfchen aus der Kammer 62 in die Einlaßleitung 50 verhindert, indem die Brennstoff tröpfchen in die Kammer 62 eintreten und als Brennstoffdampf die Kammer 62 wieder verlassender über die Einlaßleitung 50 entweichen kann. Im Ergebnis werden die Brennstofftröpfchen daran gehindert, in den Motor einzutreten.

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Claims (6)

1. -ίο- 261U753
2. Patentansprüche
3. / \J Vorrichtung zum Vergasen des in die Motoransaugleitung in Form, von Flüssigkeitströpfchen eintretenden Brennstoffs, gekennzeichnet durch eine zum Vergaser hin ausgerichtete und unmittelbar unterhalt» der Unterseite des Vergasers angeordnete Kammer für die Aufnahme der vom Vergaser in die Einlaßleitung des Motors fallenden Brennstofftröpfchen und eine Einrichtung zum Erhitzen dieser Kammer, in der die Brennstofftröpfchen verdampft werden·
4. · Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungseinrichtung in Form, einer Wärmetauscherfläche (66) ausgeführt ist, deren Oberseite den Boden der die aus dem Vergaser (56) in die Einlaßleitung (50) fallenden Brennstoff tröpfchen auffangenden Kammer (62) bildet und deren Unterseite zur Auspuffleitung (44) des Motors hin ausgerichtet ist (Fig. 2).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine gelochte Wand (64) vorgesehen ist, deren Oberseite den Boden des Steigrohrs (60) in der Einlaßleitung (50) und deren Unterseite die Abdeckung der Kammer (62) bildet, und daß diese gelochte Wand (64) mindestens ein erstes Loch (64a) aufweist, welches unmittelbar unterhalb des unteren Teils des Vergasers (56)

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   angeordnet ist, so daß die Brennstofftröpfchen durch dieses erste Loch (64a) in die Kammer (62) fallen können, und daß diese gelochte Wand (64) mindestens ein zweites, einem Einlaßkanal (52 bzw. 54) zugeordnetes Loch (64b) aufweist, welches stromaufwärts von jedem solchen Einlaßkanal (52 bzw. 54) angeordnet ist, so daß der in der Kammer (62) verdampfte Brennstoff durch dieses zweite Loch (64b) in jeden dieser Einlaßkanäle (52 bzw. 54) eingesaugt wird (Fig. 2, 3).

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß diese Kammer (62) flach ausgebildet ist, so daß das Verhältnis zwischen der Oberfläche der Wärmetauscherfläche (66) und dem Volumen der Kammer (62) groß genug ist für eine rasche Verdampfung der Brennst off tröpfchen, und daß dieses erste und zweite Loch (64a bzw. 64b) zur Verhinderung des Eindringens der Brennstofftröpfchen in die Einlaßkanäle (52 bzw. 54) weit genug von der Peripherie der Kammer (62) nach innen versetzt ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte Wand (64) einer Wärmestrahlung von der Wärmetauscherfläche (66) her ausgesetzt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

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   daß das erste und zweite Loch. (64a "bzw. 64t>) so angeordnet ist, daß sie eine Umwälzung des verdampften Brennstoffs in dieser Kammer (62) durch Teilung des strömenden Luft-Brennstoff-Gemisches verursachen.

   7« Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß "bei einem Verbrennungsmotor jeder Hauptbrennkammer (16)eine Zusatzbrennkammer (2o) zugeordnet ist und beide Kammern (16, 2o) durch einen Plammendurch— gang (18) miteinander verbunden sind und daß die Vorrichtung zum Vergasen des Brennstoffs bei einer unterhalb des Steigrohrs (6o) der Zusatzeinlaßleitung (5°), welche ein Luft-Brennstoff-Gemisch an jede Zusatzbrennkammer (2o) liefert, angeordnetea Kammer (62) vorgesehen ist.

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