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Vorrichtung zur Zufuhr von Zusatzluft bzw. Abgas in das
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Ansaugrohr von über Vergaser gespeiste Brennkraftmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zufuhr von Zusatzluft bzw. Abgas in das Ansaugrohr
von über Vergaser gespeiste Brennkraftmaschinen, mit einem stromabwärts der Drosselklappe
quer zum Ansaugkanal angeordneten Luftführungsrohr, das eine Vielzahl von dem abwärtsströmenden
Treibstoff- Luft-Gemisch schräg nach oben entgegengerichtete Luftaustritts öffnungen
aufweist.
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Vorrichtungen zur Zufuhr von Zusatzluft in das Ansaugrohr von über
Vergaser gespeiste Brennkraftmaschinen sind bereits in einer Vielzahl von Ausführungsformen
bekannt. Di e Aufgabe dieser Vorrichtungen ist im allgemeinen die gleiche und besteht
darin, eine Verbesserung der Abgasemission, sowie eine Verringerung des Tr eibstoffverbrauches
zu erzielen. Die hierzu aufgezeigten Lösungen sind gleichfalls im allgemeinen sehr
Vhnlich, in dem durch die Zufuhr von Zusatzluft in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine
eine Aufbereitung von Treibstoffkondensat
und eine giinstigere Verwirbelung
des Treibstoff- Luft-Gemisches angestrebt wird, um ein aussetzerfreies Betreiben
der Brennkraftmaschine mit mageren Treibstoff- Luft-Gemischen zu ermöglichen.
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Durch die Zufuhr von Zusatzluft kann in erster Linie der Anteil von
Kohlenmonoxyd und unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Abgasen verringert werden.
Wohingegen durch die höhere Verbrennungtemperatur der mageren Treibstoff- Luft-Gemische
ein höherer Anteil von Stickoxyden im Abgas auftreten wird.
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Ebenso sin dVorrichtungen zur Zufuhr von Abgas in das Ansaugrohr von
über Vergasern gespeisten Brennkraftmaschinen in einer Vielzahl von Ausführungsformen
bekannt. Die Aufgabe dieser Vorrichtungen ist, den Anteil von Stickoxyden im Abgas
zu verringern. Die hierzu aufgezeigten Lösungen sind gleichfalls im wesentlichen
einander sehr ähnlich, in dem durch die Zufuhr einer bestimmten Menge Abgas in das
Ansaugrohr der Brennkraftmaschine ein Absenken der Verbrennungstemperatur angestrebt
wird, wodurch die Bildung von Stickoxyden herabgesetzt werden kann.
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Sowohl Vorrichtungen zur Zufuhr von Zusatzluft, als auch zur Zufuhr
von Abgas in das Ansaugrohr, von über Vergasern gespeisten Brennkraftmaschinen,
benötigen normalerweise eine Steuervorrichtung, die die jeweilige Zufuhr von Luft
oder Abgas entsprechend den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine variiert.
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Die vorliegende Erfindung geht hierbei bezüglich einer Vorrichtung
zur Zufuhr von Zusatzluft von einem-nSchstliegenden Stand der Technik aus, wie er
aus der DT-OS 2361 505 bekannt ist. Bezüglich der Zufuhr von Abgas in das Ansaugrohr
geht die Erfindung von einem Stand der Technik aus, wie er z. B. aus der DT-OS 2451
148 zu entnehmen ist.
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Bei der bekannten Vorrichtung zur Zufuhr von Zusatzluft erfolgt die
Zufuhr von Zusatzluft über ein stromabwärts der Drosse1appe, quer zum Ansaugkanal
angeordnetes Luftführungsrohr, das eine Vielzahl von dem abwärts strömenden Treibstoff-
Luft-Gemisch schräg nach oben entgegengerichtete Luftaustrittsöffnungen aufweist
und das über eine entsprechende Regel- oder Steuereinrichtung mit der Umgebungsluft
in Verbindung steht, durch die Saugwirkung des im Ansaugrohr herrschen -den Unterdrucks.
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Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass obwohl eine
gewisse Verwirbelung des Treibstoff- Luft-Gemisches mit der Zusatzluft erzielt wird,
ein wesentlicher Teil dieser Verbesserung wieder dadurch zunichte gemacht wird,
dass das verwirbelte Gemisch in dem normalerweise häufigsten Fall einer mehr zylindrischen
Brennkraftmaschine an der unteren, waagrecht verlaufenden, Wandung, der sich an
den Ansaugkanal anschliessenden, im wesentlichen T-förmigen Verzweigung des Ansaugrohres
aus der senkrechten Fallrichtung in die waagrechte Abströmrichtung scharf umgelenkt
wird, wobei insbesondere bei kalter Brennkraftmaschine ein erheblicher Teil des
sich in ttopfchenförmigen Zustand befindlichen Treibstoffes durch eine Art Auszentrifugierung
svorgang an der Wandung des Ansaugrohres niedergeschlagen wird. Dadurch ist ein
aussetzerfreier Betrieb der kalten Brennkraftmaschine mit optimal abg emag erten
Treibstoff- Luft-Gemischen nicht mögl ich.
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Bei der bekannten Vorrichtung zur Zufuhr von Abgas, erfolgt die Zufuhr
einer bestimmten Menge Abgas unmittelbar von der Abgasleitung über eine entsprechende
Regel- oder Steuereinrichtung in den Ansaugkanal der Brennkraftmaschine.
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Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf,, dass die dem verdichteten
Abgas innewohnende kinetische Energie in keiner Weise für die
Aufbereitung
von Treibstoffkondensat oder zur Erziehlung einer gfinstigeren Verwirbelung herangezogen
wird.
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Die Aufgabe derErfindung ist es, zwei Vorrichtungen der eingangs genannten
Art derart miteinander zu kombinieren, dass die bei den bekannten Vorrichtungen
auftretenden Nachteile vermieden und die der verdichteten Luft oder Abgas innewohnende
kinetische Energie zur Vermeidung von Treibstoffkondensat und zur Verbesserung der
Turbulenz des Treibstoff- Luft-Gemisches herangezogen wird.
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Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art die im Hauptanspruch und in den Unteransprüchen aufgezeigten
Merkmale aufweist.
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Durch die erflndungsgemässe Anordnung des Luftführungsrohres etwa
in der Mitte der T-förmigenVerzweigungdes Ansaugrohres und benachbart dessen unter
er Wandung, die Ausrichtung der Luftaustrittsdüsen etwa senkrecht zur Örtlichen
Gemischströmung und der Speisung des Luftführungsrohres mit verdichteter Luft und/oder
Abgas, wobei die Luft von einer eigenen Drucklufipumpe, bzw. von der Druckluftpumpe,
einer Nachverbrennungseinrichtung und das Abgas unmittelbar von der Abgasleitung
geliefert und über eine entsprechende Regel- und Steuereinrichtung zugeftlirt wird,
wird eine aktive, durch zusätzliche kineti -sche Energie bewirkte Umlenkung des
im tropfenförmigen Zustand befindlichen Treibstoffes aus der senkrechten Fallrichtung
in die im wesentlichen waagrechte Abströmrichtung in die Ansaugzweige des Ansaugrohres
bewirkt, wodurch eine Kondensatbildung an der Wandung des Ansaugrohres durch den
bisher auftretenden Auszentrifugierungsvorgang weitestgehend abgebaut wird. Darüberhinaus
wird durch die über die speziellen Luftaustrittsdüsen mit Überschallgeschwindigkeit
austretende verdichtete Luft, bzw. das Abgas, eine zusfltzliche Zerstäubung
von
Treibstofftröpfchen und eine intensive Turbulenz des Treibstoff- Luft-Gemisches
erzielt. Durch den gemäss der Erfindung zur Anwendung kommenden höheren Druck der
verdichteten Luft, bzw.
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des Abgases, kann bereits mit geringen zugeführten Luft- bzw. Gasmengen
sicher eine Strömung mit Über schallgeschwindigkeit erzielt werden, sodass sich
die aus der Über schallgeschwindigkeit ergebenden Stosswellen zur Turbulenzerhöhung
des Treibstoff- Luft-Gemisches ausgenützt werden können.
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Eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung gemäss der Erfindung
kann auf Grund der zuverlässigen Vermeidung von Kondensatbildung an der Wandung
des Ansaugrohres und durch die intensive Turbulenz des Treibstoff- Luft-Gemisches
auch bei kalter Brennkraftmaschine mit einem optimal abgemagerten Treibstoff- Luft-Gemisch
betrieben werden, ohne dass hierbei unerwünschte Aussetzen zu befürchten sind.
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Die Erfindung wird an Hand einiger, in den beiliegenden Zeichnungen
gezeigter Ausführung sbei spiele näher erläutert: Figur 1 zeigt einen vertikalen
Schnitt durch die T-förmige Verzweigung eines Ansaugrohres einer Brennkraftmaschine
mit der erfindungsgemässen Vorrichtung.
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Figur 2 zeigt einen vertikalen Schnitt entlang der Linie II-II in
Figur 1.
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Figur 3 zeigt einen ähnlichen Schnitt wie Figur 1 mit einer im Detail
verbesserten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung.
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Figur 4 zeigt einen ähnlichen Schnitt wie Figur 2 mit einer inbesondere
für V-Brennkraftmaschinen zweckmässigen Anordnung des Luftführungsrohres.
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Figur 5 zeigt einen ähnlichen Schnitt wie Figur 1 mit einer im Detail
verbesserten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung.
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In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den Figuren ist ein herkömmlicher Fallstromvergaser bei 1 angedeutet
und in bekannter Weise über einen Flansch mit der T-förmigen Verzweigung 2 eines
zwei waagrechte Ansaugzweige 3 aufweisenden Ansaugrohres 4 einer Brennkraftmaschine
verbunden.
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Das vom Vergaser 1 kommende Treibstoff- Luft-Gemisch wird durch die
untere Wandung 5 der T-förmigen Verzweigung 2 umgelenkt, wobei die Luftströmung
im wesentlichen entlang der Pfeile 6 verläuft, während die Bewegung des sich zum
wesentlichen Teil in tröpfchenförmigen Zustand befindlichen Treibstoffes entsprechend
den gestrichelten Pfeilen 7 verläuft.
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Keine der bekannten Vorrichtungen zur Zufuhr von Zusatzluft ist bisher
in der Lage, ein Niederschlagen der Treibstofftröpfchen an der Wandung 5 des Ansaugrohres
4 und die Bildung eines Filmes aus Treibstoffkondensat 8 zu verhindern.
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Gemäss der Erfindung ist jedoch etwa in der Mitte der T-förmigen Verzweigung
2 des Ansaugrohres 4 und benachbart dessen unter er Wandung 5 ein Luftführungsrohr
9 angeordnet. Das Luftführungsrohr 9 verläuft quer zum Ansaugrohrquerschnitt und
parallel zur unteren Wandung 5. Das Luftführungsrohr 9 ist mit einer Vielzahl von
Luftaustrittsdüsen 10, 11 und 12 versehen, die einen konvergent-diverunten Strömungs-Quer
schnitt oder einen zylindrisch- divergenten Strömungs-Querschnitt aufweisen und
mit verdichteter Luft und/oder Abgas beaufschlagt werden, dass Strömungsstrahlen
13 mit
Über schallgeschwindigkeit etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung
der Treibstofftröpfchen 7 auf diese einwirken und diese aktiv in die mit dem Pfeil
14 bezeichnete Abströmrichtung umlenken. Dabei dienen die beiderseitig schräg nach
unten ausgerichteten Luftaustritssdiisen 12 dazu. ein evtl. sich auf der unteren
Wandung des Ansaugrohres gebildetes Kraftstoffkondensat 8 durch kinetische Einwirkung
abzulösen und zu zerstäuben.
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Aus Figur 2 geht eine konstruktive Anordnung des erfindungsgemässen
Luftführungsrohres 9 imAnsaugrohr 4 einer Brennkraftmaschine hervor. Das Luftführungsrohr
9 ist hierbei mit einer Stützscheibe 16 versehen, an der eine Arretiernase 17 ausgebildet
ist, die mit einer Arretiernut 18 in der Bohrung 19 im Ansaugrohr 4 zusammenwirkt,
um für eine korrekte Lage der Luftaustrittsdüsen 10, 11 und 12 mit Bezug zur örtlichen
Gemischströmung zu sorgen. Das Luftführungsrohr 9 wird hierbei über die Stützscheibe
16 und eine Stopfbuchsen-Verschraubung 20, unter Zwischenschaltung einer Dichtung
21, am Ansaugrohr 4 befestigt. Das Luftführungsrohr 9 ist hierbei über eine fallende
Leitung 22 mit der Druckluftquelleverbunden.
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Aus Figur 3 ist eine im Detail verbesserte Ausführung der erfindungsgemässen
Vorrichtung in Verbindung mit einem durch eineDrosselklappe 23 gesteuerten Vergaser
1 zu entnehmen. Die hierbei insbesondere durch die bei Teillast auftretende einseitige
Ablenkung des fetten Treibstoff- Luft-Gemisches 24 auftretende Beeinträchtigung
der aktiven Umlenkwirkung der erfindungsgemässen Vorrichtung kann hier durch eine
um einen bestimmten Betrag "x" seitlich versetzte Anordnung des Luftführungsrohres
9 gegenüber der Achse des Ansaugkanales angeglichen werden.Das Luftführungsrohr
9 kann auch schräg zur Achse des Ansaugrohres liegen.
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Aus Figur 4 geht eine konstruktive Anordnung des erfindungsgemässen
Luftführungsrohres
9 im Ansaugrohr 4 hervor, wie sie insbesondere für V-Brennkraftmaschinen vorteilhaft
und zweckmässig ist. Die für die Befestigung und Festlegung des Luftführungsrohres
9 erforderlichen Teile sind im wesentlichen die gleichen wie in Figur 2, jedoch
muss hier dabei darauf geachtet wer den, dass ein entsprechendes Einfädeln des abgewinkelten
unteren Endes des Luftführungsrohres 9 möglich ist.
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Aus Figur 5 ist eine weitere, im Detail verbesserte, Ausführung der
erfindungsgemässen Vorrichtung zu entnehmen. Um eine Umlenkung von Treibstofftröpfchen
7 auch noch unmittelbar vor einem Auftreffen auf der unteren Wandung 5 des Ansaugrohres
4 zu ermöglichen, ist unterhalb des Luftführungsrohres 9 eine Wanderhöhung 15 vorgesehen,
in der parallel zum Luftführungsrohr 9 zwei Luftleitrillen 25 ausgebildet sind,
die den aus den schräg nach unten gerichteten Luftaustrittsdüsen 12 austretenden
Luftstrahl nach Art von Leitschaufeln nach oben ablenken.
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Die Einführung des Luftführungsrohres 9 in das Ansaugrohr 4 erfolgt
im fallenden Strang der Speiseleitung, um zu verhindern, dass evtl. bei abgestelltem
Motor auftretendes Treibstoffkondensat sich in der Luftzuführungsleitung 22 ansammelt.
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Obwohl in den vorliegenden Ausführungsbeispielen die Anordnung der
erfindungsgemrssen Vorrichtung zur aktiven Umlenkung des Treibstoff-Luft-Gemisches
nur an der T-förmigen Verzweigung des Ansaugrohres beschrieben wurde, ist es selbstverständlich,
dass in vorteilhafter Weise ähnliche Vorrichtungen zum aktiven Umlenken des Treibstoff-Luft-Gemisches
auch an den anderen Umlenkungspunkten des Ansaugrohres angeordnet werden können.
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Als Endlösung einer entsprechenden Entwicklung kann man sich hierzu
ein Ansaugrohr vorstellen, das integrierte Luftspeiseleitungen aufweist,
über
die einsetzbare Luftführungsrohre, die das im Ansaugrohr strömende Treibstoff- Luft-Gemisch
an den kritischen Umlekungspunkten unter Zufuhr zusätzlicher kinetischer Energie
aktiv umlenken, gespeist werden.
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Die Umlenkung in den Einlasskanal des Einlassventiles kann hierbei
zweckmässig so gewählt werden, dass etwa noch in tropfenförmigem Zustand vorliegender
Treibstoff direkt auf das Einlassventil geblasen wird, wo er in erwünschter Weise
verdampft.
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Selbstverständlich muss hierbei die Menge der zur aktiven Umlenkung
zugeführte Zusatzluft entsprechend dem gewünschten Treibstoff- Luft-Gemisch genau
gesteuert werden.
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L e e r s e i t e