DE2627150A1

DE2627150A1 - Kraftstoff-zerstaeubereinheit

Info

Publication number: DE2627150A1
Application number: DE19762627150
Authority: DE
Inventors: Arthur Hayward
Original assignee: ELECTRONIC FUEL SAVER Inc
Current assignee: ELECTRONIC FUEL SAVER Inc
Priority date: 1975-06-18
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1977-01-13
Also published as: US4020812A; JPS521323A; FR2315011B3; FR2315011A1; IT1069768B; CA1049352A; US4116183A; GB1550897A; BR7603891A

Description

Electronic Fuel Saver, Inc., 370 East 13^th Street, Bronx, New York _1ο454 (y.st.A.)

Kraftstoff-Zerstäubereinheit

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einheit zum Zerstäuben von der Brennkammer einer Maschine oder eines Ofens zugeführtem Kraftstoff, insbesondere zum Einbau zwischen den Vergaser und den Ansaugkrümmer einer Brennkraftmaschine.

Die unzureichende Versorgung mit Kraft- oder Brennstoff, die steigenden Kosten dafür sowie die ökologischen Schaden, die aus der Schadstoffemission von Kraftstoff verbrauchenden Maschinen und Öfen resultieren, stellen heutzutage ein sehr ernstes Problem dar. Damit ergibt sich gleichzeitig ein großes internationales Interesse an der Verringerung von aus Kraftfahrzeugen und Ölofen austretenden Schadstoffen und das Bestreben, einen wirtschaftlichen Kraft- und Brennstoffverbrauch zu erzielen, um so die verfügbaren Reserven zu strecken.

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Eine Reihe von Vorschlägen zur besseren Kontrolle der Schadstoffabscheidung gehen auf Kosten eines höheren Kraft- oder Brennstoffverbrauchs. Z. B, haben katalytische Wandler, die zur Verringerung der Schadstoffemission in den Auspuff von Kraftfahrzeugen einbaubar sind, eine nachteilige Wirkung auf den Betrieb der Haschine und bewirken, daß diese mehr Kraftstoff verbraucht. So wird das auf der ökologischen Seite Gewonnene durch beachtliche Verluste auf der wirtschaftlichen Seite zunichtegemacht.

Bei einer Brennkraftmaschine bestehen die Schadstoffe aus Stickstoffoxiden, unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid, Ein ökologisches Problem ergibt sich jedoch nicht nur durch die Emission der Abgase in die Atmosphäre, sondern die austretenden Stoffe haben chemische Reaktionen in der Atmosphäre zur Folge, wenn ihnen von der Sonne Strahlungsenergie zugeführt wird. So ist der in vielen großen Städten vorkommende Smog hauptsächlich bedingt durch fotochemische Reaktionen, an denen unverbrannte Kohlenwasserstoffe aus Kraftfahrzeugabgasen beteiligt sind. Durch diese unverbrannten Kohlenwasserstoffe ergibt sich auch insofern eine schlechtere Maschinenleistung, als an den Wänden der Brennkammern Kohlenstoffablagerungen auftreten.

Bei üblichen Brennkraftmaschinen wird also ein meßbarer Teil des der Maschine zugeführten Kraftstoffs nicht verbrannt und tritt durch den Auspuff aus. Da-

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durch, ergibt sich, nicht nur ein unwirtschaftlicher Betrieb der Maschine, sondern es wird auch die Atmosphäre verschmutzt.

Es wurde bereits vorgeschlagen, zwischen dem Vergaser und dem Ansaugteil der Faschine einen Zerstäuber vorzusehen, um so eine vollständige Kraftstoffverbrennung sicherzustellen. Z. B. zeigt die US-PS 3 54-4- 290 eine solche Einheit in Form eines Siebeinsatzes für das Kraftstoff-Luft-Gemisch, der mit einem Vibrator zusammenwirkt, der das Gemisch umrührt, wodurch dessen Zerstäubung bewirkt wird. Ähnliche Versuche zum Homogenisieren des Kraftstoff-Luft-Gemischs sind in den US-Patentschriften 1 260 699 und 1 035 614 beschrieben. In sämtlichen Fällen haben die Anordnungen nach dem Stand der Technik gewisse Nachteile, die ihrer praktischen Verwendung in großem Umfang im Wege stehen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Kraftstoff-Zerstäubereinheit zum Homogenisieren und Aufheizen des der Brennkammer einer Maschine oder eines Ofens zugeführten Gemischs in solcher Weise, daß das Gemisch vollständig verbrannt wird, so daß der vorhandene Kraftstoff optimal genutzt und die Emission unverbrannter Kraftstoffbestandteile kleingehalten wird. Dabei soll die Zerstäubereinheit einfach aufgebaut, kostengünstig und robust und zwischen den Befestigungsflansch eines Vergasers und den komplementären Flansch eines An-

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saugkrümmers einbaubar sein, so daß sie erforderlichenfalls leicht und schnell eingesetzt und ausgetauscht werden kann.

Die Zerstäubereinheit umfaßt dabei ein Heizelement, das von der Batterie des Fahrzeugs, in dem die Einheit angeordnet ist, gespeist wird; das Heizelement erhöht die Temperatur des durchströmenden Kraftstoff-Luft-Gemischs auf einen erwünschten Wert, der die Verdampfung des Gemischs fördert. Der Wattverbrauch des Heizelements ist gering, so daß es nur wenig Strom entnimmt und die Belastung der Batterie unerheblich ist.

Die Zerstäubereinheit soll zuverlässig und wirksam ein relativ kaltes Kraftstoff-Luft-Gemisch, in dem Kraftstoff tröpfchen in Luft feinverteilt sind, in einen erwärmten Nebel umwandeln, in dem winzige Kraftstoffteilchen in Luft suspendiert sind, so daß der Brennkammer der Maschine oder des Ofens ein hochbrennbares Gas, das keine Tröpfchen enthält, zugeführt wird; dadurch wird die vollständige Verbrennung gefördert, und es wird kein Kraftstoff vergeudet.

Abgesehen davon, daß sich bei Verwendung der Erfindung in einem Kraftfahrzeugmotor eine beträchtliche Steigerung der Kilometerleistung pro Liter Kraftstoff und eine wesentliche Verringerung der Schadstoffemission ergeben, ist es ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß bessere Anlaßeigenschaften erzielt werden, denn es ist selbst unter extrem kalten Be-

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dingungen ein Schnellanlassen möglich. Die Erfindung wird zwar nachstehend unter Bezugnahme auf Kraftfahrzeugmaschinen erläutert, selbstverständlich ist sie jedoch ebenso bei Brennkraftmaschinen für See- und luftfahrzeuge sowie bei Öfen und anderen Einrichtungen mit Brennkammern anwendbar, denen Petroleum, Benzin oder irgendein anderer mit Luft gemischter Kohlenwasserstoff zugeführt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Zerstäubereinheit nach der Erfindung gelöst, die in eine Leitung einbaubar ist, die ein relativ kaltes Gemisch aus in einem Luftstrom feinverteilten Kraftstofftropfehen einer Brennkammer zur Verbrennung zuführt.

Die Zerstäubereinheit umfaßt ein elektrisches Heizelement, das zwischen zwei voneinander beabstandeten Sieben angeordnet ist, so daß eine eine Tasche aufweisende durchlässige Einheit gebildet ist. Die Zerstäubereinheit wirkt in der Leitung als Drossel, deren Strömungswiderstand im Bereich von ca. 15-20 % liegt, so daß die Siebe die Tröpfchen auffangen und zerstäuben, wodurch eine Suspension winziger Kraftstoffteilchen in Luft entsteht und austrittsseitig ein Sprühnebel erzeugt wird, der durch die Drossel einen Wirbelströmungsverlauf erhält. Die der Tasche von dem Heizelement zugeführte Wärme genügt, um die Temperatur des Sprühnebels auf der Austrittsseite auf einen Wert zu erhöhen, der für die vollständige Verbrennung des Sprühnebels in der Brennkammer gün-

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stig ist, so daß praktisch kein Kraftstoff vergeudet und die Schadstoffemission kleingehalten wird.

Ausführunccsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Vergaser, der in üblicher Weise mit dem Ansaugkrümmer einer Brennkraftmaschine verbunden ist;

Pig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht,

wobei die Zerstäubereinheit nach der Erfindung zwischen Vergaser und Ansaugkrümmer angeordnet ist:

Fig. 3 eine Explosionsansicht einer bevorzugten Ausbildung einer Einfach-Zerstäubereinheit nach der Erfindung;

Fig. 4 eine Perspektivansicht der Zerstäuber· einheit;

Fig. 5 einen Schnitt durch die Einfach-Zerstäubereinheit längs der Schnittlinie 5-5 von Fig. 4;

Fig. 6 eine Perspektivansicht einer Doppel-Zerstäubereinheit nach der Erfindung:

Fig. 7 eine Explosionsansicht, die zeigt, wie die Doppel-Zerstäubereinheit zwischen einem üblichen Vergaser und einem Ansaugkrümmer mit Doppelansaugteil angeordnet ist.

Zur Erläuterung des Standes der Technik ist in Pig. eine Anordnung gezeigt, wie sie in einer üblichen Brennkraftmaschine mit einem Standard-Vergaser zum Erzeugen des Kraftstoff-Luft-Gemischs und Zuführen des Gemische zur Haschine verwendet wird. Es ist nur der Trichter 10 des Vergasers gezeigt, der einen Befestigungsflansch 11 aufweist, der unmittelbar mit einem komplementären Plansch 12 an der Einlaßleitung 13 eines Ansaugkrümmers 14, der zu den Zylindern der Brennkammern der Maschine führt, verschraubt ist.

Im Vergaser wird ein Kohlenwasserstoff-Kraftstoff oder Benzin in einem luftstrom in Form winziger Tröpfchen D verteilt. Infolge der Wärmeaufnahme auf dem Weg zu den Zylindern verdampfen diese Tröpfchen, und das Gemisch wird zu einem brennbaren Gas. Das so entstandene Dampf-Luft-Gemisch tritt in die Brennkammern der Zylinder ein, wo es sich entzündet und Verbrennungskräfte zum Treiben der Kolben erzeugt. Im Lufttrichter des Vergasers ist eine Drosselklappe 15 vorgesehen, die über das Eahrpedal betätigbar ist.

Ein Grund, weshalb ein herkömmliches Vergasersystem in einer Brennkraftmaschine zu viel Kraftstoff ver-

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"braucht, liegt darin, daß die Gemischgüte davon abhängt, daß der Kraftstoff in winzige Teilchen zerstäubt wird. Bei einem herkömmlichen Vergaser sind jedoch viele der Kraftstoffteilchen oder -tröpfchen relativ groß; dadurch ergibt sich kein ausreichender Kontakt mit der Luft, so daß die Tröpfchen die Maschine unverbrannt durchlaufen. Ein weiterer Grund dafür, weshalb ein beträchtlicher Teil des der Maschine zugeführten Kraftstoffs verlorengeht, besteht darin, daß das vom Vergaser abgegebene Gemisch völlig kalt ist; es wird zwar auf seinem Weg zu den Brennkammern durch Wärmeaufnahme erwärmt, jedoch nicht immer vollständig verdampft. Tatsächlich ist die Vergasermündung am Ansaugkrümmer normalerweise ganz kalt, so daß sich z. B. bei einer Brennkraftmaschine für Flugzeuge in diesem Bereich häufig Eis bildet.

Fig. 2 seigt eine Zerstäubereinheit AU nach der Erfindung. Die Einheit ist so bemessen und mit Flanschen ausgebildet, daß sie zwischen den Flanschen 11 und angeordnet und damit in die das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu den Zylindern führende Leitung eingesetzt werden kann. Die Zerstäubereinheit umfaßt ein elektrisches Heizelement in Form eines Widerstandsdrahts 16, der zwischen zwei voneinander beabstandeten Sieben 17 und 18 so angeordnet ist, daß eine Einheit mit einer Tasche bzw. einem Zwischenraum 19 gebildet ist. Die Einheit wirkt als Drossel oder Verengung im Strömungsweg. Vorzugsweise liegt der Strömungswiderstand der Einheit im Bereich von 15-20 %,

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Die Tröpfchen D in dem durch, die Einheit strömenden Gemisch werden von den Sieben der Einheit aufgefangen und verlegt, so daß sie winzige Kraftstoffteilchen bilden, die im Luftstrom schweben, wodurch am Austrittsende der "erstäubereinheit ein Sprühnebel F erzeugt wird.

Es ist bekannt, daß unter bestimmten Bedingungen das Anordnen einer Verengung oder Drossel in einem Strömungsrohr das Wesen der Strömung und den Verlauf der austretenden Strömung ändern kann. Während in Abwesenheit der Drossel der Luftstromverlauf im wesentlichen laminar ist, hat das Vorhandensein der Drossel auf der Austrittsseite eine Wirbel bildende Turbulent Kur Folge.

Der Grund, weshalb die durch die Zerstäubereinlieit erzeugten austrittsseitigen Wirbelströme vorteilhaft sind, liegt darin, daß diese den Weg zwischen dem Vergaser und den Brennkammern in den 2vlindemwirksam verlängern und damit auch den Zeitraum verlängern, in dem das Gemisch Wärme aufnimmt, so daß der Kraftstoff verdampft.

Ferner wird das aus dem Vergaser austretende kalte Gemisch in der Tasche 19 vom Heizelement 16 erwärmt, das mit der Fahrzeugbatterie 20 verbunden ist, so daß beim Einschalten des Zündschalters 21 des Fahrzeugs das Heizelement sofort aufgeheizt wird. Dadurch wird die Tasche 19 aufgeheizt, bevor dem Vergaser Kraftstoff zugeführt wird, und es ergibt sich keine Auf-

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heizzeit für die Einheit, da die Tasche "bereits aufgeheizt ist, bis ihr kaltes Gemisch zugeführt wird. Da es durch die Zerstäubereinheit möglich ist, den der Maschine zugeführten Kraftstoff voll auszunutzen, wird die bei längerer Laufzeit auftretende Bildung von Kohlenstoffablagerungen in den Zylindern kleingehalten, und es ergibt sich nicht nur eine bessere Kraftstoffnutzung, sondern auch eine bessere Maschinenleistung. Das Heizelement ist so ausgelegt, daß die Temperatur eines Gemischnebels Έ so weit erhöht wird, wie dies für dessen vollständige Verdampfung bis zum Eintritt in die Brennkammer erwünscht ist. D. h., man verläßt sich nicht ausschließlich auf die vom Gemisch auf seinem Weg zur Brennkammer aufgenommene Wärme, sondern das kalte Gemisch wird vor seinem Eintritt in den .Ansaugkrümmer erwärmt, so daß ein erwärmter Gemischnebel erzeugt und dessen vollständige Verdampfung gefördert wird.

Selbstverständlich kann eine nach dem gleichen Prinzip arbeitende Einheit auch so aufgebaut sein, daß sie in die Leitung eines Industrie- oder Haushalts-Ölofens oder .-Jeder anderen Einrichtung einbaubar ist, in der Kraftstoff mit Luft gemischt, zerstäubt und von der Einheit erwärmt wird, so daß ein brennbares Gas erzeugt wird, das in einer Brennkammer entzündet wird. Daher ist die Zerstäubereinheit auch zur Verringerung der Luftverschmutzung infolge des Betriebs von Ölbrennern vorteilhaft anwendbar.

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Die Fig. 3-5 zeigen eine Einfach-Zerstäubereinheit nach der Erfindung. Sie ist durch einen Stapel von gleich geformten Dichtungs- oder Packungsscheiben G,-Gg gebildet, die mittels eines geeigneten, warmfesten und chemisch beständigen Bindemittels, z, B, eines Epoxid-Klebmittels, aufeinandergeschlchtet sind. Zusätzlich können die Packungsscheiben zusammengeklammert sein, damit sie sich nicht voneinander lösen.

Jede Packungsscheibe weist zwei Plansche mit darin ausgebildeten Bohrungen B_& und B^ an diametral gegenüberliegenden Stellen in bezug auf eine große Kreisöffnung O auf; letztere dient als Durchlaß für das Kraftstoff-Luft-Gemisch. Die Abmessungen der Einheit sind derart, daß sie mit den Planschen 11 und 12 des Vergasertrichters und des Ansaugkrümmers zusammenpaßt. So kann die Zerstäubereinheit zwischen diese Plansche eingesetzt werden, wobei die Planschbolzen die Bohrungen B und B-, durchsetzen und die Einheit

el D

zwischen dem. Vergaser-Lufttrichter und dem Ansaugkrümmer einspannen.

Sämtliche Packungsscheiben mit Ausnahme der Scheibe Gg bestehen aus warmfestem Isolierstoff, der in bezug auf das die Einheit durchsetzende Kraftstoff-Luft-Gemisch reaktionsunfähig ist, z. B. bevorzugt aus einer Asbestmasse. Alternativ können die Packungsscheiben G.-Gr-r aus Glasfaser oder einem anderen geeigneten Werkstoff bestehen. Die unterste Packungsscheibe Gg des Stapels ist aus einem Metallblech,

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ζ. .B. Zupfer oder Aluminium, mit hoher Wärmeleitzahl gestanzt. Die Packungsscheibe Gg, die auf der warmen Seite der Zerstäubereinheit liegt, wirkt als Wärmesenke urd verhindert so ein übermäßiges Aufheizen der Einheit.

Die Packunesscheiben G₁, G,, G^ und G₇, die als isolierende Abstandshalter dienen, sind relativ dünn und haben sämtlich die gleiche Dicke von 0,38 mm, während die Packungsscheiben Gp und Gg, die die Siebe 17 und 18 haltern, sowie die Packungsscheibe G., die das Heizelement 16 haltert, eine größere Dicke von 0,76 mm haben.

Die Siebe 17 und 18, die die Mittenöffnungen 0 der Packungsscheiben G„ und G^ bedecken, bestehen aus Drahtnetzen oder -gittern, die bevorzugt aus gewebtem korrosionsfreiem Stahldraht gebildet sind. Andere reaktionsfreie Metalle mit hoher Wärmeleitzahl, z. B. Titandraht, können ebenfalls für die Herstellung der Siebe verwendet werden. Die beiden Siebe sind gleich ausgebildet und haben bevorzugt ca. 20-24 Löcher pro 25,4 mm, so daß sich eine erwünschte Strömungsdrosselung mit einem Strömungswiderstand von ca. 15-20 % ergibt.

Das Heizelement 16, das über der Öffnung der Packungsscheibe G. liegt, ist aus einem Widerstandsdraht, z. B. einem Nichrom-Draht (Mchrom ist eine Nickel-Chrom-Legierung), gebildet, der sinusförmig verläuft und über die Öffnung 0 als ebene Anordnung paralleler Drahtabschnitte 16.., 16_?,

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16~ usw. verläuft. Die Eett- und Schußdrähte der "beiden Siebe 17 und 18 sind so miteinander ausgerichtet, daß ihre Zwischenräume miteinander fluchtende Löcher bilden.

Anschlußklemmen 22 und 23 sind an die linden des Heizdrahts angeschlossen und stehen seitlich aus der Einheit vor, so daß sie mit der batterie 20 verbindbar sind. Der Heisdraht ist mit einer elektrisch isolierenden Schut,^umhüllung versehen, bestehend aus einer anorganischen Eeramikbeschichtunp" mit hoher spezifischer Wärmeleitzahl, 7.. 3, einer "Sermatel"-Fasse. Diese ^schichtung kann auf den Draht durch ein Sprüh- oder Tauchverfahren aufgebracht werden. Der Durchmesser des ^Treiirdrahts beträgt bevorzugt ü,63 απ.

Der V/id er standswert des Heizelements ist so bemessen, daß bei Anlegen eirer 'jpannun<r vor. 14,5 "V an das Heizelement dieses einen Strom von 3 A entnimmt und somit einen Y/attverbrauch von 43,5 W hat. Das Heizelement heizt die Tasche 19, die durch den engen Zwischenraum zwischen dem oberen und dem unteren Sieb gebildet ist, auf eine Temperatur von ca. 288-343 ⁰C im unbelasteten Zustand, d, h. in freier Luft bei Umgebungstemperatur, wobei kein kaltes Kraftstoff-Luft-Gemisch die Einheit durchsetzt, auf.

Wie bereits erwähnt wurde, wird das vom Vergaser erseugte Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Tasche 19 gepreßt, die die Strömung mit einem Strömungswider-

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stand iron ca. 15-20 % drosselt. Da die Temperatur des Gemischs eingangsseitig nahe -17,8 C "beträgt, wird durch die Wärmeübertragung auf das Gemisch während seines gedrosselten Strömens durch die Tasche die Temperatur der Tasche "beträchtlich verringert.

Es wurde festgestellt, daß für eine wirksame Betriebsweise der Zerstäubereinheit die dem kalten Gemisch zugeführte Wärme ausreichend sein muß, um dessen Temperatur auf einen Wert innerhalb eines weiten Bereichs zwischen ca. 32 und "04 ⁰C zu erhöhen. Ferner hat sich gezeigt, daß eine Heizvorrichtung, die im Arbeitszustand der Einheit eine Taschentemperatur im Bereich von ca. 65-82 ⁰C erzeugt, die besten Arbeitsbedingungen schafft, so daß an der Ausgangsseite der Zerstäubereinheit ein warmer Sprühnebel gebildet wird. Die Siebdrähte, die die Kraftstofftröpfchen des Gemischs auffangen, zerlegen und zerstäuben diese Tröpfchen, so daß der erwünschte feine Sprühnebel gebildet wird.

Anstelle eines kalten Gemischs mit relativ großen Kraftstofftröpfchen in der in den Ansaugkrümmer der Maschine strömenden luft bewirkt die Zerstäubereinheit, daß durch den Ansaugkrümmer ein warmer Sprühnebel strömt, in dem winzige Kraftstoffteilchen wirbelartig in der luft suspendiert sind. Dies fördert in erheblichem Maß die Gesamtverdampfung des in die Brennkammer eintretenden Kraftstoffs und dessen vollständige Verbrennung in der Kammer.

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Aufgrund des niedrigen Wattverbrauchs des Heizelements ist der von der Batterie entnommene Strom nicht viel höher als derjenige eines Scheinwerfers, so daß in der Praxis die durch die Einheit sich ergebende Batteriebelastung unerheblich ist. Da ferner die Temperatur des Kraftstoffs durch die Zerstäubereinheit auf einen Wert erhöht wird, der beträchtlich unterhalb des Zündpunkts des Gemischs liegt, ergibt sich keine Gefahr einer Explosion außerhalb der Brennkammer.

Die folgenden Fahrtests wurden mit verschiedenen Modellen üblicher Kraftfahrzeuge durchgeführt j sämtliche Fahrzeuge fuhren mit einer Geschwindigkeit von 96,5 km/h, und es wurden die km/1 ermittelt, die einerseits bei Abwesenheit und andererseits bei Vorhandensein der Zerstäubereinheit im Fahrzeug erzielt wurden.

Fahrzeugtyp

1970 Mercury (390-Maschine)

1972 Plymouth (225-Maschine) 1974 Plymouth (225-Maschine)

1971 Pontiac Grand Prix 1974 Ford (351-Maschine) 1971 Buick (225-Maschine)

1973 Thunderbird 1967 Olds Supreme

km/1 ohne	km/l mit
Einheit	Einheit
5,61	8,78
7,1	11,27
8,65	11,73
5,27	7,97
4,97	7,93
6,08	8,06
5,15	7,93
5,53	8,1

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Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß bei jedem der Testfahrzeuge der Kraftstoffverbrauch wesentlich wirtschaftlicher war, wenn die Zerstäubereinheit eingebaut war. Emissionstests mit Fahrzeugen, bei denen die Einheit einmal eingebaut und einmal nicht eingebaut war, waren gleichermaßen beeindruckend. Es wurden verschiedene Fahrzeuge einmal ohne die Zerstäubereinheit getestet (FOE = Fahrt ohne Einheit), und danach wurden diese Fahrzeuge mit eingebauter Zerstäubereinheit getestet (FME = Fahrt mit Einheit). Die nachstehenden Ergebnisse sind typisch für die Kohlenwasserstoffemission (HC) und die Kohlenmonoxidemission (CO),

HC (ppm) CO (%)

1. FOE bei 1250 U/min FI-IE bei 1250 U/rain

2. FOE bei 2500 U/min FME bei 2500 U/min

3. FOE bei 750 U/min
PME bei 750 U/min

4. FOE bei 1250 U/min FI-IE bei 1250 U/min

5. FOE bei 750 U/min
FME bei 750 U/min

71	0,6
21	0,1
25	0,15
15	0,1
150	3,4
90	0,31
25	0,15
15	0,1
150	3,4
90	0,31

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Bei jedem dieser Vergleichsversuche wurde also die Emission von Schadstoffen durch die Zerstäubereinheit wesentlich verringert. Daraus ist ersichtlich, daß die Zerstäubereinheit die nutzung des Kraftstoffs durch die Haschine sehr stark verbessert, während gleichzeitig die Schadstoffemission verringert wird.

Der Aufbau der Doppel-Zerstäubereinheit nach den Fig. 6 und 7 ist im wesentlichen der gleiche wie bei der Einfach-Zerstaubereinheit; dabei sind nur die aufeinandergeschichteten Packungsscheiben des Stapels 25, der als unterstes Glied eine Wärmesenke in Form einer metallischen Packungsscheibe aufweist, viereckig ausgebildet, und anstelle einer einzigen mittigen Kreisöffnung in jeder Packungsscheibe sind zwei lire is öffnungen O₁ und Op vorgesehen.

An den Ecken der Packungs scheiben sind !Bohrungen B₁, Bp, B- und B. zur Aufnahme von Bolzen b.., b_?, b~, b,, die über dein Ansaugkrümmer 26 vorstehen, ausgebildet. Ferner umfaßt die Doppeleinheit zwei voneinander beabstandete Siebe und ein dazwischenliegendes Heizelement entsprechend den Teilen der Einfach-Zerstäubereinheit. Jede aus Sieben und Heizelement bestehende Untergruppe wirkt mit den Öffnungen O₁ bzw. Op zusammen zur Bildung einer ausgeprägten Tasche, die eine Strömungsdrosselung mit einem Strömungswiderstand von ca. 15-20 % bewirkt .

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Das Heizelement 27 ist als Zwillingselement ausgebildet und je zur Hälfte für jeden Strömungsweg vorgesehen; es weist Anschlußklemmen 28 und 29 auf, die zum Anschluß an die Fahrzeugbatterie von der Einheit vorstehen.

Beim Einbau der Einheit wird diese einfach über dem Ansaugkrümmer 26 angeordnet, bevor der Vergaser 30 auf dem Ansaugkrümmer befestigt wird. Der Vergaser hat einen Plansch 31» dessen Rechteckform derjenigen des Ansaugkrümmers entspricht, und enthält Eckbohrungen zur Aufnahme der Befestigungsbolzen. Der Vergaser wird durch auf die Bolzen geschraubte Muttern gesichert, wodurch die Zerstäubereinheit zwischen dem Vergaser und dem Ansaugkrümmer eingespannt wird.

Die Arbeitsweise der Doppel-Zerstäubereinheit entspricht derjenigen der Einfach-Zerstäubereinheit; das vom Vergaser erzeugte kalte Kraftstoff-luft-Gemiscli wird in einen v/armen Sprühnebel mit Wirbelverlauf umgewandelt, wodurch das gesamte Gemisch verdampft und in den Brennkammern der Haschine vollständig verbrennt.

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Claims

Patentansprüche

1 /) Kraftstoff-Zerstäubereinheit zum Einbau in eine ±feitung, durch die ein relativ kaltes Gemisch aus in einem Luftstrom feinverteilten Kraftstofftröpfchen einer Brennkammer zur Verbrennung zuführbar ist, gekennzeichnet durch zwei parallele Siebe (17, 18), zwischen denen ein elektrisches Heizelement (16; 27) mit Abstand angeordnet ist zur Bildung einer Tasche (19), die den G-emischstrom durch die Tasche (19) drosselt, wobei die Drossel einen Strömungswiderstand im Bereich von 15-20 % hat und die Siebe (17, 18) die Tröpfchen im Gemisch auffangen und so zerteilen, daß an der Ausgangsseite der Zerstäubereinheit eine nebelartige Suspension kleinster Teilchen in Luft gebildet wird;

Einschaltglieder (20, 21, 22, 23; 28, 29) für das Heizelement (16; 27) zum Aufheizen der Tasche (19) auf eine Temperatur, die in freier Luft mehr als 260 ⁰C beträgt und in Anwesenheit des Kraftstoff-Luft-Gemischs bewirkt, daß der ausgangsseitige Sprühnebel eine Temperatur von mehr als ca. 32 ⁰C hat, so daß die Verdampfung des Gemischs vor Eintritt in die Brennkammer beschleunigt wird, wobei die Zerstäubereinheit zwischen einem Vergaser (30) zum Erzeugen des kalten Kraftstoff-Luft-Gemischs und einem zu den Zylindern einer Brennkraftmaschine mit einer Batterie (20) und einem Zündschalter (21) führenden Ansaugkrümmer (14) angeordnet ist und

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die Einsehaltglieder für das Heizelement (16; 27) die Batterie (20) über den Zündschalter (21) mit dem Heizelement (16; 27) verbinden, so daß die Tasche (19) unmittelbar nach dem Schließen des Zündschalters (21) und vor der Zufuhr des kalten Gemischs zum Ansaugkrümmer (14) in freier Luft aufheizbar ist und dadurch ein Schnellanlaufen der Maschine bewirkt; und durch eine Wärmesenke (Gg), die ein übermäßiges Aufheizen verhindert.
2. Zerstäubereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebe (17, 18) aus korrosionsfreiem Stahldraht gewebt sind.
3. Zerstäubereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebe (17, 18) ca. 20 Löcher pro 25,4 mm aufweisen.
4. Zerstäubereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (16) aus einem sinusförmig verlaufenden Widerstandsdraht gebildet ist, der eine Anordnung paralleler Heizdrahtabschnitte (16.|, 16p, ...) in einer zur Strömungsrichtung senkrechten Ebene definiert.
5. Zerstäubereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebe (17, 18) und das Heizelement (16; 27) in voneinander beabstandeten Stellungen innerhalb eines Stapels von elektrisch isolierenden warmfesten Packungsscheiben (G.]-Gg) gehalten sind,

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wobei die Packungsscheiben (G..-Gg) durch ein warmfestes Bindemittel, das in bezug auf das Gemisch chemisch beständig ist, fest aufeinandergeschichtet sind und eine Öffnung (O; (L·, Op) zum Durchtritt des Gemischs aufweisen.
6. Zerstäubereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsscheiben (G..-Go) Bohrungen (B_a, O₁₃; B₁-B.) zur Aufnahme von die Plansche (11, 12) des Vergasers (30) und des Ansaugkrümmers (14) durchsetzenden Bolzen haben.
7. Zerstäubereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsscheiben (G..-Gg) Zwillings öffnungen (0.., 0_?) aufweisen, deren .jede mit einem Satz Siebe (17, 18) und einem Heizelement (27) zusammenwirkt zur Bildung einer Doppel-Serstäubereinlieit.
8. Zerstäubereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsscheiben (G..-Gg) aus Asbest bestehen.
9. Zerstäubereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel eine aus Metall bestehende und als Wärmesenke wirkende untere Packungsscheibe (Gg) aufweist,
10. Zerstäubereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Packungsscheibe (Gg) aus Aluminium besteht.

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11. Zerstäubereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Packungsscheibe (G-g) aus Kupfer Gesteht.
12. Zerstäubereinheit nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (16; 27) nach dem Einschalten die Temperatur der freien Luft in der Tasche (19) auf einen Wert von ca. 277-343 ⁰C erhöht.
13. Zerstäubereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Wattverbrauch so bemessen ist, daß sie der Batterie (20) weniger als 5 A Strom entnimmt.
14. Zerstäubereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die der Tasche (19) von dem Heizelement (16; 27) sugeführte Wärme die Temperatur des ausgangsseitigen Sprühnebels auf ca. 65-82 C anhebbar ist.

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