DE2722168C3 - Vergaser für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Vergaser für Brennkraftmaschinen mit einer stromauf eines willkürlich einstellbaren Drosselorgans zur Mengenregulierung im Ansaugkanal angeordneten und stromab in eine Mischzone gerichteten, als ringförmiger Schlitz ausgebildeten uffnung zur Einbringung des Brennstoffs in den Ansaugluftstrom, sowie mit einer dem ringförmigen Schlitz vorgeschalteten Aufheizeinrichtung für den flüssigen Brennstoff, bestehend aus einer zentrisch im Ansaugkanal angeordneten Heizkammer, die einen Zulauf sowie einen Rücklauf für ein Heizfluid aufweist, und-einer die Heizkammer umgebenden Kraftstoffleiteinrichtung, um die herum der Ansaugkanal als Ringkanal ausgebildet ist

Ein derartiger Vergaser ist aus der deutschen Patentschrift 4 30 126 bekannt Eine zentrisch im Ansaugkanal angeordnete Heizkammer ragt in ein ebenfalls zentrisch in dem Ansaugkanai angeordnetes Vorratsgefäß für den Brennstoff hinein. Zwischen der nach unten konisch verlaufenden Wandung der Heizkammer und der Wandung des Vorratsgefäßes besteht ein ringförmiger Schlitz, bis zu dem das Vorratsgefäß mit dem Brennstoff gefüllt ist An dieser Stelle weist der Ansaugkanal eine Verengung nach Art eines Venturi-Rohres auf. Die mit Kühlwasser beschickte Heizkammer erstreckt sich weit in die Mischkammer des Vergasers, in der sich der gasförmige Brennstoff und die Ansaugluft vermischen, hinein. Die Heizeinrichtung unterstützt bei der bekannten Anordnung den Verdunstungsvorgang des Brennstoffes in dem Vorratsbehälter. Dadurch kann eine ausreichende Menge Brennstoff von dem an der Einschnürungsstelle des Ansaugkanals vorbeiströmenden Luftstrom mitgerissen werden und in der Mischkammer das zündfähige Gemisch bilden. Mit der bekannten Anordnung ist eine vollständige Verdampfung des in dem Vorratsbehälter enthaltenen Brennstoffes nicht möglich, so daß in üblicher Weise der Brennstoff in Form von kleinen Tröpfchen mit der Ansaugluft vermischt wird. Darüberhinaus darf die Temperatur der mit Kühlwasser beschickten Heizkammer nicht zu hoch sein, da andernfalls das Gemisch in der Mischkammer zu stark erhitzt wird, wodurch bei der Verbrennung des Gemisches ein erheblicher Schadstoffanteil entsteht. Auch aus diesem Grunde ist eine echte Verdampfung des in dem Vorratsbehälter enthaltenen Brennstoffes nicht möglich.

Aus der US-Patentschrift 11 71 145 ist ein Vergaser bekannt, bei dem das aus einem schwimmergesteuerten Vorratsbehälter in eine Mischkammer geleitete Benzin verdampft sein soll, wenn es die Mischkammer erreicht. Dazu wird das Benzin durch einen Kanal geleitet, der von einer elektrischen Heizeinrichtung umgeben ist Mit einer derartigen Vorrichtung läßt sich in der Praxis eine auch nur annähernd vollständige Verdampfung des Benzins nicht erreichen, wenn nicht sehr hohe Heizleistungen aufgewandt werden sollen. Eine hohe Temperatur an der Heizeinrichtung würde aber zu einer starken Erhitzung der direkt an der Heizeinrichtung vorbeigeführten Ansaugluft führen, wodurch das in den Zylinder gelangende Gemisch bei Beginn der Verdichtung eine hohe Temperatur aufweist, so daß es durch die relativ vergrößerte Verdichtungsendtemperatur und Verbrennungstemperatur zu einer erhöhten Stickoxydbildung kommt.

Aus der CH-Patentschrift 2 02 0&1 ist ein Vergaser mit einer aus einer Lochdüse bestehenden Zerstäubungsöffnung zu entnehmen, die mit einer Zufuhrleitung in den flüssigen Brennstoff ragt, der sich in einem schwimmergesteuerten Brennstoff tank befindet. Letzterer weist eine mit Luft gefüllte Doppelwandung auf und liegt so in dem Strömungsweg des Abgasstromes der

Brennkraftmaschine, daß die Außenwandung des Brennstofftankes von dem Abgas umspült wird. Der Wärmeübergang erfolgt also durch die Doppelwandung sowie durch die von dieser Doppelwandung eingeschlossenen Luftschicht hindurch in den innenraum des Brennstofftankes, wo eine Verdampfung eines Teils des Brennstoffes erfolgt. In den Brennstofftank mündet ein zusätzliches, drosselklappengesteuertes Luftzuführungsrohr, das bei der Verdampfung des Brennstoffes geöffnet ist. Luft und verdampfter Brennstoff gelangen durch eir.fc zusätzliche Zerstäubungsöffnung in den Ansaugkanal, wobei beim öffnen dieser zusätzlichen Zerstäubungsöffnung automatisch die oben erwähnte Zerstäubungsöffnung für den flüssigen Brennstoff geschlossen wird Aufgrund des zentral angeordneten Kraftstoffreservoirs weist der Vergaser so große Abmessungen auf, daß er sich schon aus diesem Grunde heute nicht mehr einsetzen ließe. Wegen der hohen Isolierung durch die von der Doppelwandung des Brennstofftanks eingeschlossenen Luft müßte die von den Abgasen beaufschlagte Wandungsfiäche zur Erzielung einer ausreichend großen Wärmeübertragung so groß dimensioniert werden, daß ein derartiger Vergaser auch aus diesem Grunde für die Praxis ungeeignet wäre.

Aus der österreichischen Patentschrift 2 87 894 ist ein Heizölvorwärmegerät bekannt, bei dem dickflüssiges Heizöl durch eine Heizeinrichtung geleitet wird, die vor einer Zerstäubungsdüse angeordnet ist Die als Durchlauferhitzer ausgebildete Heizeinrichtung weist mehrere axiale Kanäle auf, die durch Bohrungen oder durch Rippen in einer mehrteiligen Wandung der Heizein -ichtung gebildet sein können. Die gesamte Anordnung ist von einer elektrischen Heizeinrichtung umgeben. Dieses Vorwärmgerät dient zur Einstellung einer bestimmten Temperatur des Öles, um eine definierte Viskosität des Brennstoffes zu gewährleisten. Im Innern der Heizeinrichtung ist daher ein Temperaturfühler angeordnet, durch den die Heizeinrichtung gesteuert wird. Eine Verdampfung des Brennstoffes wird mit dieser Heizanordnung nicht erreicht. Im Gegenteil muß eine zu hohe Temperatur des Brennstoffes vermieden werden, weil sonst eine Verkokung des Brennstoffes einsetzt.

Beim Otto-Motor mit Funkenzündung wird eine bei Funkenübersprung homogene Mischung von Luft und Brennstoff als ideal bezeichnet, weil dann die sicherste Zündung und beste Verbrennung erreicht werden, und das größte Luftverhältnis bei sicherer Zündung möglich ist. Da dann die Verbrennungstemperatur tinen relativ niedrigen Wert hat, wird die Stickoxydbildung gering. Eine homogene Mischung von Luft und Brennstoff läßt sich nicht erreichen, wenn der Brennstoff praktisch vollständig in Tröpfchenform mit der Ansaugluft gemischt wird. Hierdurch entstehen ungenaue Mischungen und eine ungleiche Versorgung der Zyiinder mit Brennstoff. Bei einer homogenen Mischung darf die Temperatur des Gemisches bei Beginn der Verdichtung nicht hoch sein, weil sonst durch relativ vergrößerte Verdichtungsendtemperatur und Verbrer.nungstemperatur die Stickoxydbildung trotz der homogenen Mischung wieder ansteigt.

Der Erfindung liegt J.j Autgabe zugrunde, einen Vergaser der eingangs erwähnten Art zu erstellen, der bei kleinen Außenabmessungen des Vergasers eine Verdampfung des Brennstoffes vor der Vermischungsstelle zwischen Brennstoff und Luft ermöglicht und eine zu starke Aufheizung des Gemisches vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kraftstoffleiteinrichtung aus einer Vielzahl von über den gesamten Umfang der Heizkammer verteilten dünnen Kraftstoffkanälen besteht, die sich über nahezu die gesamte Außenwandung der Heizkammer erstrecken und in den ringförmigen Schlitz für den Austritt des verdampften Brennstoffes münden, und daß der ringförmige Schlitz im Bereich des stromabwärts gerichteten Endes der Heizkammer angeordnet ist

Bei dem neuen Vergaser wird also nicht der sich in einem Tank o. dgl. befindliche flüssige Kraftstoff verdampft, sondern die Verdampfung erfolgt während des Vorbeiströmens des flüssigen Kraftstoffes an der Außenwandung der Heizkammer, also auf dem Weg von einem Tank zu der Zerstäubungsöffnung im Ansaugkanal. Die Heizkammer läßt sich dadurch sehr kompakt ausbilden und so zentrisch im Ansaugkanal anordnen, daß die Heizkammer zusammen mit der sie umschließenden Kraftstoffleiteinrichtung einen konusförmigen Strömungsleitkörper bilden. Dabei ist die Heizkammer wie ein allseitig geschlossener Kessel ausgebildet, wobei Zulauf und Rücklauf bezogen auf den Ringkanal radial oder aber axial zu der Heizkammer geführt sein können.

Die Kraftstoffleiteinrichtung kann durch in der Außenwandung verlaufende Bohrungen gebildet sein. In einer anderen Ausführungsform ist die Außenwandung zweischalig aufgebaut, wobei mindestens einer der beiden Teile der Außenwandung Rippen aufweist, die die Kanäle bilden. Schließlich kann auch die Innenwandung der Heizkammer mit Rippen versehen sein.

Um auch die Ansaugluft ggf. bis zu einem gewissen Grad erwärmen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Außenwandung der Kraftstoffleiteinrichtung mit Rippen versehen ist.

Damit schon beim Anlassen des Motors der Brennstoff verdampft werden kann, ist es vorteilhaft, wenn in die Heizkammer eine elektrische Zusatz-Heizeinrichtung ragt. Diese kann aus Rohren mit inneren isolierten Heizdrähten bestehen, die mit elektrischem Strom geheizt werden. Etwa eine Minute vor dem Anlassen wird dann die gesamte Verdampfungseinrichtung auf die Verdampfungstemperatur des Brennstoffs erhitzt, so daß der Brennstoffdampf zu den Zylindern geführt werden kann.

Zu- und Rücklauf der Heizkammer können an das Kühlsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen sein Hierbei wird die Fördermenge des Heizmediums von der Kühlflüssigkeitspumpe geliefert. Dabei besteht grundsätzlich die Möglichkeit, das verwendete Kühlwasser vor seinem Eintritt in die Heizkammer durch Abgas weiter zu erwärmen, so daß Naßdampf in die Heizkammer gelangt.

Bei einer abgewandelten Ausführungsfurm können an den Zu- und Ablauf der als Dampfkessel ausgebildeten Heizkammer die beiden Enden eines beheizten, luftfreien und mit Flüssigkeit gefüllten Verdampferrohres, vorzugsweise einer Rohrschlange, angeschlossen sein Dabei kann das Verdampferrohr in dem Strömungsweg der Abgase der Brennkraftmaschine liegen und so beheizt werden.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann die wärmeübertragende Innenfläche der Heizkammer mit Stoffen beschichtet sein, die eine Benetzung dieser Fläche verhindern. Dadurch wird zur Verbesserung des Wärmeüberganges statt einer Filmkondensation des Dampfes eine Tropfenkondensation bewirkt. Die Beschichtung kann z. B. mit Teflon erfolgen.

In den Zeichnungen sind einige als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Vergaser im Längsschnitt;

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Darstellung gemäß Fig. 1;

F i g. 3 in vergrößertem Maßstab einen Wandungsquerschnitt zur Wärmeübertragung und

Fig.4 den Gegenstand gemäß Fig. 3 in einer abgewandelten Ausführungsform.

Der Vergaser nach F i g. 1 weist einen Ansaugkanal 1 auf, der zu den Ventilen einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine führt. In dem Ansaugkanal sind ein willkürlich einstellbares Drosselorgan 2 und stromauf hiervon ein konusförmiger Strömungsleitkörper 3 angeordnet, der zusammen mit der Ansaugkanalwandung einen stromab zentrisch in eine Mischkammer 4 gerichteten Ringkanal 5 bildet. An dem Übergang des Ringkanals 5 in die Mischkammer 4 weist der Strömungsleitkörper 3 eine als ringförmiger Schlitz ausgebildete Zerstäubungsöffnung 6 auf zur Einbringung des Brennstoffes in den Ansaugluftstrom. Dabei mündet die Zerstäubungsöffnung 6 unter etwa 90° zur Strömungsrichtung der Ansaugluft in die Mischkammer 4, in der sich die Mischzone des Brennstoffes mit der Ansaugluft befindet.

Der Strömungsleitkörper 3 umfaßt eine zentral angeordnete Heizkammer 7, die in ihrer als Kraftstoffleiteinrichtung ausgebildeten Außenwandung 8, 9 den flüssigen Kraftstoff leitet. Die Außenwandung besteht aus einer inneren Schale 8 und einer äußeren Leitwandung 9. Die Kraftstoffleiteinrichtung leitet den voji einer nicht dargestellten Schwimmerkammer kommenden Kraftstoff (Pfeil 10) über eine Verteilereinrichtung 11, wo ggf. Mischluft 12 zugeführt wird, zu der Zerstäubungsöffnung 6. Die Verteilereinrichtung 11 weist zahlreiche Bohrungen auf, um den Kraftstoff möglichst gleichmäßig an der gesamten Umfangsfläche der Außenwandung 8, 9 der Heizkammer 7 entlangzuführen.

Die Heizkammer 7 ist oben durch einen eingeschraubten oder verlöteten Deckel 13 abgeschlossen. Durch den Deckel 13 hindurch ragt in den Innenraum der Heizkammer 7 eine elektrische Heizeinrichtung 14. Die Heizkammer 7 weist ferner einen Zulauf 15 sowie

einen Rücklauf 16 für ein Heizmedium auf, wobei diese beiden Leitungen bezogen auf den Ringkanal 5 etwa radial zu der Heizkammer 7 laufen.

Die Kraftstoffleiteinrichtung weist zahlreiche in der Außenwandung 8, 9 der Heizkammer 7 verlaufende Kraftstoffkanäle 17 auf (siehe auch Fig.4). Diese Kanäle 17 können auch durch ineinandergreifende Rippen 18 der Schale 8 und der äußeren Leitwandung 9 gebildet sein (siehe auch F i g. 3). Dabei liegt die Schale 8 an einigen Flächen 19 unmittelbar an der äußeren Leitwandung 9. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges ist auch die Innenwandung der Heizkammer 7 mit Rippen 20 versehen (siehe F i g. 3 u. 4).

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 hängt an einem Arm 21 ein Dampferzeuger. Dieser besteht aus einem Verdampferrohr in Form einer Rohrschlange 22, die an den Zulauf 15 sowie Rücklauf 16 angeschlossen ist und in dem Strömungsweg des Abgasstromes 23 liegt

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 wird heiße Kühlflüssigkeit zur Aufheizung des Brennstoffs verwendet. Zulauf 15 und Rücklauf 16 liegen hier axial. Dabei kann die elektrische Heizeinrichtung 14 so ausgelegt sein, daß durch sie eine dauernde Nachheizung erfolgt Statt Kühlflüssigkeit könnte in die Heizkammer 7 auch heißes Abgas geleitet werden.

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Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vergaser für Brennkraftmaschinen mit einer stromauf eines willkürlich einstellbaren Drosselorgans zur Mengenregulierung im Ansaugkanai angeordneten und stromab in eine Mischzone gerichteten, als ringförmiger Schlitz ausgebildeten öffnung zur Einbringung des Brennstoffs in den Ansaugluftstrom, sowie mit einer dem ringförmigen Schlitz vorgeschalteten Aufheizeinrichtung für den flüssigen Brennstoff, bestehend aus einer zentrisch im Ansaugkanal angeordneten Heizkammer, die einen Zulauf sowie einen Rücklauf für ein Heizfluid aufweist, und einer die Heizkammer umgebenden Kraftstoffleiteinrichtung, um die herum der Ansaugkanal als Ringkanal ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffleiteinrichtung (8_t 9) aus einer Vielzahl von über den gesamten Umfang der Heizkammer (7) verteilten dünnen Kraftstoffkanälen (17) besteht, die sich über nahezu die gesamte Außenwandung der Heizkammer (7) erstrecken und in den ringförmigen Schütz (6) für den Austritt des verdampften Brennstoffes münden, und daß der ringförmige Schlitz (6) im Bereich des stromabwärts gerichteten Endes der Heizkammer (7) angeordnet ist.

2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung der Heizkammer (7) zweiteilig ausgebildet ist und die Kanäle (17) durch Rippen (18) in mindestens einem der Teile (8, 9) der Außenwandung gebildet sind.

3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung der Heizkammer (7) mit Rippen (20) versehen ist.

4. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung der Kraftstoffleiteinrichtung (8, 9) mit Rippen versehen ist.

5. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Heizkammer (7) eine elektrische Zusatz-Heizeinrichtung (14) ragt.

6. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Zu- und Rücklauf (15, 16) der Heizkammer (7) an das Kühlsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen sind.

7. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zu- und Ablauf (15,16) der als Dampfkessel ausgebildeten Heizkammer (7) die beiden Enden eines beheizten, luftfreien und mit Flüssigkeit gefüllten Verdampferrohres, vorzugsweise einer Rohrschlange (22), angeschlossen sind.

8. Vergaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (22) in dem Strömungsweg der Abgase (23) der Brennkraftmaschine liegt.

9. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeübertragende Innenfläche der Heizkammer (7) mit Stoffen beschichtet ist, die eine Benetzung dieser Flächen verhindern.