DE2706892C2

DE2706892C2 - Vergaser für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2706892C2
Application number: DE2706892A
Authority: DE
Inventors: Douglas R. Birmingham Mich. Hamburg
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1977-02-17
Publication date: 1984-10-11
Also published as: DE2706892A1; CA1060735A; US4094291A; AU511072B2; AU2205977A; GB1568845A; FR2341748B1; ES456130A1; FR2341748A1; JPS52102936A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser für eine Brennkraftmaschine der durch den Oberbegriff des Patentansp niches angegebenen Gattung.

Bei einem aus der US-PS 2 339 988 bekannten Vergaser dieser Art ist die Zuleitung "on Luft im Gemisch mit dampfförmigem Kraftstoff üb^r den Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine ari die einzelnen Verbrennungskammern der Zylinder durcn eine Ausbildung des Vergasers als sog. Doppelvergaser kombiniert mit einer Zuleitung der Luft im Gemisch mit dem unter Umgebungsbedingungen flüssigen Kraftstoff, wobei das anteilige Verhäi'ds dieser beiden Gemische durch eine vom Lastbetrieb der Maschine abhängige Steuereinrichtung gesteuert v-ird. Die Steuereinrichtung umfaßt dabei zwei auf einer gemeinsamen Steucrwelle befestigte Drosselklappen, die in den beiden Lufttrichtern des Vergasers Stromabwärts von zwei ebeniaiis an einer gemeinsamen Drehwelle befestigten Hduptdrosselkiappen angeordnet sind, welche mit einer dutch das Fahrpedal veränderlichen Drehlage an einer stromabwärts von der Engstelle des jeweiligen Lufttrichters gelegene Stelle die Ansaugung des dampfförmigen Kraftstoffes und des flüssigen Kraftstoffes regeln.

Aus der DE-OS 22 19 982 ist für die mittels eines Vergasers bei einer Brennkraftmaschine bewirkte Gemischbildung von Luft mit flüssigem Kraftstoff bekannt, daß der Anteil der Schadstoffe in den Auspuffgasen verringert werden kann, wenn stromabwärts von der Drosselklappe ein dabei so bezeichneter Regler mit entweder starr und unverdrehbar oder mit drehbar gelagerten turbinenartigen Schaufeln sowie einer in der Mitie zur Vermeidung von Stauungen ausgebildeten Durchgangsbohrung in dem Ansaugkrümmer der Maschine angeordnet wird, um damit eine die Schadsioffanteile insbesondere im höheren Lastbetrieb der Maschine verringernde, verbesserte Vergasung des Luft-Kraftstoff-Gemisches noch vor dessen Zuleitung an die einzelnen Zylinder zu erreichen. Neuere Untersuchungen über die Ursache der Schadsioffantcile in den Auspuffgasen haben nun hierzu die Erkenntnis gebracht.

daß wenigstens fur den Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine jede zu einem Annässen der Wände führende Kondensatbildung des Kraftstoffes verhindert werden muß. weil sonst als Folge der dann von Zylinder zu Zylinder wechselnden Mischungsverhältnisse entsprechend wechselnde Verbrennungsabiäufe in den einzelnen Zylindern der Maschine auftreten, welche zu einer nachteiligen Erhöhung der Schadstoffanteilc in den Auspuffgasen führen können. Diese Gefahr ist inbesondere dann gegeben, wenn bei der Gemischbildung von Luft mit flüssigem Kraftstoff ein solcher Regler in den Auspuffkrümmer eingebaut wird, weil dabei dann bei einer vorhergehend nur unvollständig erfolgten Vergasung des Kraftstofianteils eine solche Kondensatbildung durch die turbinenartigen Schaufeln eher verstärkt als verringert wird.

Es ist andererseits generell bekannt, daß der Anteil von Schadstoffen in den Auspuffgasen dadurch relativ niedrig gehalten werden kann, daß für die G°n ischbiidung ausschließlich bereits in die Dampfform überführter Kraftstoff an den Vergaser einer Brennkraftmaschine zugeleitet wird. Wenn der Kraftstoff in Dampfform zugeleitet wird, dann muß dafür in aller Regel eine zu seiner vollständigen Verdampfung ausreichende Temperatur von etwa 218°C für die Vermischung mit dem Luflanteii des Gemisches eingehalten werden. Da die herkömmlich verwendeten Kraftstoffe auch Anteile erhalten, die bereits bei niedrigeren Temperaturen verdampfen, wird dabei dann ein Gemisch erhalten, bei dem mit einem unter Atmosphärendruck bei etwa 52° C gelegener Taupunkt die unterschiedlichen Dampfformen der einzelnen Anteile des Kraftstoffes hauptsächlich als Folge einer unbehinderten Berührungsmöglichkeit mit verhältnismäßig kalten Wandflächen längs des Strömungsweges des Gemisches hin zu den einzelnen Zylindern der Maschine eine vorzeitige Kondensation erfahren können. Da jede vorzeitige Kondensatbildung auch nur von Teilmengen des dampfförmigen Kraftstoffes /u einer Veränderung des Mischungsverhältnisses mi', der Luft und damit /w?ngs!äi:"ig zu einer Veränderung der Verbrennungsabiäufe in den Zylindern der Maschine führt, können damit aber die Schadstoffanteile in den Auspuffgasen nicht mehr optimal klein gehallen v/erden.

Der F.riindüng liegt die Aufgabe rug-undc. einen Ver gaser für eine Brennkraftmaschine der angegebenen Gattung bereitzustellen, der bei einem Betrieb nur mit dampfförmigem Kraftstoff im Gemisch mit Luft für eine optimale Klcinhaltung des Schadstoffantcils in den Aus-•5o puffgasen eine vorzeitige Kondcnsatbildung des dampfförmigen Kraftstoffes bis zu der Zuleitung des Gemisches in die einzelnen Zylinder der Maschine weitgehend bis völlig verhindert.

Durch die nach dem Kennzeichen des Patentanspruches erfindungsgemäß vorgesehene Lösung für diese

Aufgabe WirÜ Uli WCbClIlilcilLM CIIL₁CUt. UaS tufiaCnäi

bereits an der Engstelle des Lufttrichters der über die Düse in Dampfform zuge'eitete Kraftstoff von einem Luftmantel umhüllt wird, der jede Berührungsmöglich-

U) keil des Kraftstoffes mit der umgebenden Wand des Lufttrichters und damit jede vorzeitige Kondensatbildung bis hin zu dem Austrittsquerschnitt der Engstelle verhindert. Der von der Düse ausgestoßenc Dampfstrahl erfährt dabei gleichzeitig durch die axiale Durch- trilisöffnung der nach Art einer Prallscheibe ausgebil-j delcn. in den Lufttrichier eingesetzten Wirbclcinrich-j lung cine in den Kern des Lüfiwirbcls axial ausgcrichte-j te Bündelung, der stromabwärts von dem Ausiriusciuer-

• schnitt der Engstcllc des Lufiirichtcrs in der dort vor-] handcncn Wirbelkammer ausgebildet wird, wobei deren ; gegenüber dem Auslritlsquerschniti der Engstelle des Lufttrichiers größere Querschnitt sicherstellt, daß bei der erst in dieser Wirbelkammer stattfindenden Vermischung der Kraftstoff anfänglich in eine Zone mit dem kleinsten Druck und mit der größten Strömungsgeschwindigkeit des Luftwirbels eingetragen wird und daher aus dieser Zore heraus eine intensive Vermischung mit nahezu dem gesamten Luftanteil erfahren kann, der dann noch in der den relativ größten Druck und die relativ kleinste Strömungsgeschwindigkeit aufwci senden Randzone des Luftwirbeis einen ilas gebildete Gemisch ebenfalls umhüllenden Mantel bildet, di ' —*iii längs des weiteren Strömungsweges de- Gt; '.,ches ebenfalls eine Berührungsmöglichkeit mit den umgebenden Wänden und damit ebenfalls <=^:ne vorzeitige Kondensatbildung des Kraftstoffantf - - des Gemisches verhindert. Damit diese Wirkur»' ier Wirbeleinrichtung und der anschließenden Wirbelkai<* 'er für die dann nur noch über die Drosselklappe und den Ansaugkrümmer an die einzelnen Zylinder der Maschine weitergeführte Zuleitung des Gemisches nicht wieder verlorengeht, sollte die Wirbelkammer zweckmäßig eine relativ kurze Länge erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vergasers ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Lufttrichter eines Vergasers und eine Teillänge einer sich anschließenden Wirbelkammer, in deren Übergang eine Wirbeleinrichtung angeordnet ist, und

Fig.2 eine Perspektivansichl der nach Art einer Prallscheibe ausgebildeten Wirbcleinrichtung.

Der für die Bereitstellung eines brennfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches für alle bei einer Brennkraftmaschine vorkommenden Betriebszustände ausgebildete Vergaser weist einen Lufttrichter 1 auf. der mit einer Engstelle 2 versehen ist. In der Achse des Lufttrichters 1 ist eine Düse i ausgerichtet, deren Mündung 4 im wesentlichen in der durch die Engstelle 2 gebildeten Niederdruckzone des in Richtung des Pfeiles 5 angesaugten Luftanteils des Gemisches angeordnet ist. Über die Düse 3 wird der Kraftstoff in Dampfform zugeleitet, wobei ein in der Achse der Düse 3 verschiebliches Nadelventil für eine Veränderung des Auslaßquerschnittes der Mündung 4 vorgesehen sein kann, um das Mischungsverhältnis der Luft mit dem dampfförmigen Kraftstoff auf jeden gewünschten Wert modulieren /u können. Der dampfförmige Kraftstoff erfahr! dabei vorzugsweise eine Zuleitung aus einem Speichergefäß, um seinen Massenfluß für alle vorkommenden Betriebs/iiständc der Maschine exakt im Verhältnis zu dem Massenfluß der über df η Lüfttrichter I angesaugten Luft steuern zu können, wobei sich für dieses Verhältnis beispielsweise ein Wert ais zweckmäßig erweisen kann, der etwa dem 0,7-fachen Wert des Verhältnisses zwischen der für die Anlieferung der Luft maßgeblichen Quer-.chnittsfläche und derjenigen für die Anlieferung des Kraftstoffes entspricht. Bei diesem Annäherungswert ist eine Temperatur von 21⁰C der Luft und eine bei etwa 205⁰C liegende Verdampfungstemperatur von handelsüblichem Kraftstoff vorausgesetzt.

Stromabwärts von der Mündung 4 der Düse 3 und stromaufwärts von jiner nicht näher dargestellten Drosselklappe ist in den Luftlrächter 1 eine nach Art einer Prallscheibe ausgebildete Wirbelcinrichtung 6 eingesetzt Die Wirbeleinrichtung 6 umfaßt zwei konzentrisch zueinander angeordnete äußere und innere Ringkörper 7 und 8, zwischen denen radial ausgerichtete und über die eine Scheibenoberfläche fächerartige vorstehende Rippen 9 angeordnet sind. Der innere Ringkörper 8 umgibt eine axiale Durchtrittsöffnung 10. deren Größe so bemessen ist. daß der von der axialen fluchtend angeordneten Düse 3 ausgestoßene Dampfstrahl ungehindert durch diese Öffnung hindurchtreien kann. Durch die fächerartigen Rippen 9 wird andererseits aus der in

ίο Richtung des Pfeiles 5 zugeleiteten Luft innerhalb einer sich an die Wirbeleinrichtung 6 stromabwärts anschließenden Wirbelkammer 11 ein Luftwirbel erzeugt, in dessen Kern somit der Dampfstrahl für die Vermischung des Kraftstoffes mit der Luft e^;ngetragen wird.

Weil die Wirbelkammer 1 einen gegenüber dem Ausirittsqucrschnitt der Engstelle 2 größeren Querschnitt aufweist, wird dabei für diese Vermischung eine Berührungsmöglichkeit des Gemisches mit der umgebenden Wand ähnlich wie an der Engstelle 2 durch einen umhül- !enden Luftmantel verhindert, so daß hei einer für diesen Zweck hinreichend kurz gehaltenen A-Mallänge der Wirbelkammer 11 der dampfförmige KjraStstoffanteil des Gemisches keine vorzeitige Kondensation erfahren kann. Die Gefahr einer vorzeitigen Kondensatbildung wird dabei andererseits auch dadurch verringert, daß durch dieses Zusammenwirken der Wirbeleinrichtung 6 und der Wirbelkammer 11 bei der Bildung des Gemisches aus Luft mit dampfförmigen Kraftstoff der unter Atmosphärendruck bei etwa 52° C liegende Taupunkt des Gemisches durch den im Kern des Luftwirbels beträchtlich erniedrigten Druck eine wesentliche Unterschreitung erfährt, so daß der Kraftstoffanteil längs seines weiteren Strömungsweges über die Drosselklappe und den Ansaugkrümmer hin zu den einzelnen Zylindem der Maschine seine für eine Kleinhaltung der Schadstoffanteile in den Auspuffgasen ideale Dampfform im wesentlichen beibehalten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentanspruch:

Vergaser für eine Brennkraftmaschine mit einer durch eine Engstelle im L^ftlrichter gebildeten Mischeinrichtung für Luft mit dampfförmigem Kraftstoff, der über eine in der Achse des Lufttrichters ausgerichtete und im wesentlichen in dessen Niederdruckzone angeordnete Mündung einer Düse zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar stromabwärts von der Mündung (4) der Düse (3) und stromaufwärts von einer Drosselklappe eine in den Lufttrichter (i) eingesetzte und nach Art einer Prallscheibe ausgebildete Wirbeleinrichtung (6) vorgesehen ist. die eine mit der Mündung der Düse axial fluchtende und von im wesentlichen radial ausgerichteten fächerartigen Rippen (9) umgebende axiale Durchtrittsöffnung (10) für den von der Düse ausgestoßenen Dampfstrahl aafweist und stromabwärts von der eine zur Vermischung der Luft mit J.esem Dampfstrahl eingerichtete Wirbelkammer (II) mit einem gegenüber dem Austrittsquerschnitt der Engslelle (2) des Lufttrichters größeren Querschnitt ausgebildet ist.