DE2927218A1

DE2927218A1 - Vergasereinrichtung fuer einen brennkraftmotor

Info

Publication number: DE2927218A1
Application number: DE19792927218
Authority: DE
Inventors: Norio Endo; Koji Kawai; Tasuro Nakagami; Bonnosuke Takamiya
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1978-07-07
Filing date: 1979-07-05
Publication date: 1980-01-17
Also published as: JPS602513B2; GB2024939A; JPS5510038A; FR2430519A1

Description

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Anmelder: Mitsubishi Jidosha

Kogyo Kabushiki Kaisha,
Tokyo/Japan

Vergasereinrichtung für einen Brennkraftmotor

Die Erfindung betrifft eine Vergasereinrichtung und insbesondere das Luftansaugkanalsystem für einen durch Zündkerzen gezündeten Brennkraftmotor, dem der Treibstoff über eine Treibstoffeinspritzdüse in eine gemeinsame Kammer der AnsaugkrümmeranOrdnung zugeführt wird.

Im Vergleich zu einem Motor, bei dem der Treibstoff gesondert mittels einer Einspritzanlage in jeden Motorzylinder eingespritzt wird, ist ein Motor, bei dem die Benzineinspritzung in eine für alle Zylinder gemeinsame Kammer in einem Teil der Ansaugkrümmereinrichtung erfolgt, durch die Einfachheit des Treibstoff zuführsy stems vorteilhaft, so daß der Motor sehr viel billiger hergestellt werden kann. Ein Motor mit für alle Zylinder gemeinsamer Brennstoffeinspritzung hat ebenfalls einen guten Wirkungsgrad und arbeitet zuverlässig. Allerdings ist bei einem derartigen Motor die Gleichförmigkeit der Verteilung des Brennstoff-Luft-Gemisches auf die einzelnen Zylinder im Vergleich zum Motor

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mit direkter Treibstoffeinspritzung schlechter. Dies hängt damit zusammen, daß sich der Treibstoff und die Luft nur unzureichend miteinander vermischen, der Treibstoff nicht hinreichend fein zerstäubt wird, der Ansaugstrom umgelenkt wird und in der Ansaugluft Turbulenzen entstehen, sowie damit, daß Treibstoff an den Innenwandungen der Ansaugwege haften bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugsystem für einen Brennkraftmotor mit Vergasung des Treibstoffs in einer für alle Zylinder gemeinsamen Kammer zu schaffen, in welchem eine sehr gleichmäßige Verteilung des Gemisches aus Treibstoff und Luft für alle einzelnen Motorzylinder vorgenommen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vergasereinrichtung geschaffen, in der der Ansaugkanal in einem Abschnitt zwischen Luftfilter und gemeinsamer Kammer der Ansaugkrümmereinrichtung eine Kröpfung aufweist, ein Befestigungsteil für eine Treibstoffeinspritzdüse sich von einer Wand des Ansaugkanals aus erstreckt, die einem Abschnitt des Ansaugkanals gegenüberliegt, der stromab vom gekröpften Bereich liegt, und sich der Befestigungsteil in den stlbm^abliegenden Kanalabschnitt hinein erstreckt, so daß der Befestigungsteil an dem gekröpften Abschnitt einen Ringkanal bildet, und daß eine erweiterte Eingkammer um den Eingkanal herum so ausgebildet ist, daß ihre Achse praktisch mit der Mittelachse des stromab liegenden Kanalabschnittes zusammenfällt.

Anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nun näher erläutert. E3 zeigen:

Pig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vergasereinrichtung nach der Linie I - I in Fig. und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt in der Ebene II - II der Fig. 1.

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Die Vergasereinrichtung gehört zu einem Brennkraftmotor 1, dem über eine Ansaugkrümmereinrichtung 2 ein Gasluftgemisch von einer allen Zylindern gemeinsamen Vergaserkammer zugeführt wird. Eine insgesamt mit 4 bezeichnete Luftzuführung leitet die Ansaugluft zu einem Ansaugkanal 3 in ihrem Innern und ist im wesentlichen rechtwinklig gekröpft, wobei in einem Ansaugrohrabschnitt 6 eine Drosselklappe 5 eingebaut ist. Das offene Vorderende des Ansaugrohres 6 ist mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Luftfilter über einen Strömungsfühler zum Messen der Strömung der Ansaugluft verbunden.

Die Ansaugkrümmereinrichtung weist eine Vorwärmung 7 auf, durch die entweder Motorkühlflüssigkeit oder Auspuffgase strömen, um das Treibstoffluftgemisch, das den Motorzylindern durch die Ansaugkrümmereinrichtung 2 zugeführt wird, vorzuwärmen und damit die Zerstäubung des Treibstoffs zu verbessern.

Die Ansaugrohreinrichtung 4 besitzt einen räumlich erweiterten Abschnitt 8 und einen sich abwärts erstreckenden Abschnitt 9» der zum räumlich erweiterten Abschnitt im wesentlichen im rechten Winkel steht. Der räumlich erweiterte Abschnitt 8 trägt an einer dem abwärts gerichteten Abschnitt 9 zugewandten Wand einen zylindrischen Befestigungsteil 11 in dem die Treibstoffeinspritzdüse 10 gehaltert ist. Die Achse des Befestigungsteils fällt praktisch mit der Achse des Ansaugkanals 3 im abwärtsgerichteten Abschnitt 9 zusammen. Die Treibstoffeinspritzdüse 10 ist von üblicher Art| bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Ventilelement mit Hilfe einer Elektromagnetspule bewegt, um die Treibstoffeinspritzung zu steuern. Der Befestigungsteil 11 erstreckt sich von der genannten Seitenwand aus in den Ansäugkanal 3 des abwärts gerichteten Abschnitts 9 hinein und bildet mit diesem einen Ringkanal 12 im Bereich des senkrecht abgekröpften Abschnittes des Ansaugkanals 3 am oberen Ende des abwärts gerichteten Abschnitts 9· Der Befestigungsteil 11 bildet mit dem räumlich erweiterten Abschnitt außerdem eine erweiterte Ringkammer 13, die ebenfalls koaxial zur Achsedes Ansaugkanals 3 liegt. Diese erweiterte Kammer 13 dient dazu, die Richtung des Ansaugluftstroms, der vom Luftfilter an der Drosselklappe

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vorbei zuströmt, zu vergleichmäßigen und die Strömungsgeschwindigkeit herabzusetzen. Die erweiterte Kammer 13 mindert außerdem die Pulsation des im Ansaugkanal 3 *„uftretenden Luftstroms. Ein ringförmiger Wulst 14 an der unteren Innenwand der erweiterten Kammer 13 umläuft den Eintritt des Ringkanals 12 in der erweiterten Kammer 13 und sorgt ebenfalls für eine Vergleiohmäßigung der Luftströmung der Ansaugluft.

Ein gekrümmtes Ablenkblech 15 befindet sich, auf der Luftzuströmseite der erweiterten Kammer 13i wodurch die vom Luftfilter zuströmende Luft praktisch gleichmäßig in den gesamten Baum der erweiterten Kammer 13 verteilt wird. Ferner ist diametral gegenüber der Zuströmseite zur erweiterten Kammer 13 in dieser eine radial verlaufende Trennwand angeordnet. Das Ablenkblech 15 und die !Trennwand 16 sorgen also gemeinsam für eine sehr gleichmäßige Verteilung der zuströmenden Luft in der erweiterten Kammer 13 und verhindern, daß sich darin eine Kreisströmung ausbildet. Die Ansaugluft strömt dann von allen Seiten gleichmäßig in den Ringkanal 12 ein. Das Ablenkblech 15 kann aus einem geschlossenen Blech aber auch aus einer durchlöcherten Platte mit einer großen Anzahl kleiner Öffnungen oder Schlitze bestehen und ist praktisch konzentrisch zur Mittelachse des Ansaugkanals 3 in abwärts gerichteten Abschnitt 9 angeordnet. Die Form des Ablenkbleches 15 ist nicht auf den Kreisbogen beschränkt, kann vielmehr auch dreieckförmig sein oder dergleichen.

Im praktischen Gebrauch reicht die beschriebene Konstruktion des Ansaugkanalsystems aus, die Ansaugluft im wesentlichen gleichmäßig in der erweiterten Kammer 13 zu verteilen, so daß die Luft dann sehr gleichförmig in den Ringkanal 12 von dessen Rand her einströmt, doch sind die nachfolgend aufgeführten weiteren Komponenten hinzugefiigt, um eine weitere Verbesserung herbeizuführen. Zwei manschettenförmige Ringe 17 und 18 mit unterschiedlichen Durchmessern sind konzentrisch zum Befestigungsteil 11 in der erweiterten Kammer 13 angebracht. Diese Manschettenringe 17 und 18 sind als durchlöcherte Platten mit einer großen Anzahl von Öffnungen

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ausgeführt und haben ebenfalls die Wirkung, den Ansaugluftstrom zu vergleichmäßigen, wenn er vom Eand her in den Ringkanal eindringt, so daß sie das Ablenkblech 15 noch unterstützen. Anstelle der zwei Manschettenringe 17, 18 kann auch nur ein einziger vorgesehen werden. Ein die Strömung ausrichtendes und vergleichmäßigendes Gitter 19 in Wabengestalt befindet sich im Ringkanal 12. Dieses Gitter 19 richtet den Luftstrom aus, der durch die Manschettenringe 17 und 18 bereits sehr gleichmäßig zugeströmt ist, so daß er gleichförmig in den Ansaugkanal des abwärts gerichteten Abschnitts 9 einströmt. Dadurch wird verhindert, daß Treibstoff, der aus der Einspritzdüse 10 in den Ansaugkanal 3 eingespritzt wird, zum Teil an den Kanal wänden anhaftet, wenn die Einspritzung schief erfolgt, und außerdem wird dadurch die 3?einstverteilung und gleichmäßige Durohmischung von Treibstoff und Luft begünstigt, so daß die Motorzylinder sehr gleichmäßig mit Treibstoffluftgemisch versorgt werden. Ferner ist ein den Luftstrom vergleichroäßigendes Gitter in Wabengestalt im Luftansaugkanal vor dem räumlich erweiterten Abschnitt 8 zwischen Drosselklappe 5 und erweiterter Kammer angebracht. Dieses Gitter 20 vermeidet Turbulenz in der Ansaugluft, die nach dem Vorbeiströmen an der Drosselklappe 5 auftreten kann, so daß der in die erweiterte Kammer 13 eintretende Luftstrom berö/Sts gerichtet ist. ·

Ein Luftverbindungskanal 21 im Befestigungsabschnitti1 steht mit der Peripherie der Einspritzdüse 10 und andererseits mit dem Ansaugkanal 3 im Ansaugrohr 6 stromauf von der Drosselklappe in Verbindung. Dieser Luftkanal 21 ermöglicht es, daß Luft aus dem Ansaugkanal von der Drosselklappe 5 in den sich abwärts erstreckenden Abschnitt 9, und zwar vom Umfang der Einspritzdüse her, zugeführt wird, wodurch verhindert wird, daß aus der Einspritzdüse abgegebener Treibstoff sich an der Wand des Ansaugkanals ansetzt, was besonders leicht im Leerlauf und bei geringer Belastung und langsamer Drehzahl des Motors eintreten kann, da die Strömungsgeschwindigkeit der im Ansaugkanal 3 fließenden Ansaugluft dann gering ist. Hierdurch wird die Gleichförmigkeit der Luft-Treibstoff-

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Durchmischung und die Vergasung des Treibstoffs verbessert·

Die Luft, die vom Luftfilter kommend durch den Strömungsfühler (nicht gezeigt) hindurchströmt, wird beim Passieren der Drosselklappe 5, wenn sie nur wenig geöffnet ist, verwirbelt. Der Luftstrom wird dann durch die vergleichmäßigende Gitterkonstruktion wieder gerichtet» und der gleichmäßige Luftstrom tritt dann in die erweiterte Kammer 13 ein. Das Ablenkblech 15 und die hintere Trennwand 16 in der erweiterten Kammer 13 sorgen für eine gleichmäßige Verteilung über den gesamten Umfang der die Strömung vergleichmäßigenden Lochmanschette 17 und verhindern, daß sich eine umlaufende Luftströmung in der erweiterten Kammer 13 ausbildet. Anschließend strömt die Luft gleichförmig in den Ringkanal 12 durch die große Anzahl von Öffnungen in den Lochmanschetten 17, und tritt in den Ansaugkanal 3 des sich abwärts erstreckenden Abschnitts 9 ein, nachdem die Luftströmung bei ihrem Durchtritt durch das vergleichmäßigende Gitter 19 gerade gerichtet ist. Der von der Einspritzdüse 10 abgegebene Treibstoff wird in dem gerade^gerichteten Luftstrom der Ansaugluft verteilt und mit diesem vermischt, wodurch eine ausreichende Treibstoff vergasung oder Feinstver^teilung gegeben ist. Im Arbeitsbetrieb des Motors, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit relativ hoch ist, verhindert der Luftstrom bereits selbst, daß sich Treibstoff an der Vandflache des Ansaugkanals 3 absetzt, so daß eine ungleichmäßige Verteilung des Treibstoffs aufgrund an der Ansaugkanalwand haftender Treibstofftröpfchen vermieden ist. Auf diese Weise erhalten alle Zylinder des Motors 1 über die Ansaugkrümmereinrichtung 2 ein gleichmäßiges Treibstoff-Luft-Gemisch. Aber auch im Leerlauf und bei langsamen Motordrehzahlen mit sehr geringer Last wird Luft durch den Luftkanal 21 in den Ansaugkanal 3 über den Außenumfang der Einspritzdüse 10 eingeführt, wofür der im Ansaugkanal 3 entstehende starke Unterdruck sorgt, so daß auch in diesem Fall kein Treibstoff an die Innenwand des Ansaugkanals gelangt und die Verteilung des Treibstoffs im Treibstoffluftgemisch sowie dessen feine Zerstäubung verbessert sind.

Auf diese Weise gelingt es, eine stets gleichmäßige Verteilung

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des Treibstoffluftgemisches auf die Zylinder bei jedem Betriebszustand des Motors zu bekommen, wodurch die Ungleichförmigkeiten im Lauf bekannter Motoren mit Treibstoffeinspritzung in eine gemeinsame Kammer des Ansaugkrümmersystems vermieden sind. ITm mit der Erfindung ein optimales Ergebnis zu erzielen, sind die Abmessungen des Ansaugkanalsystems folgendermaßen abgestimmt· unter der Annahme, daß das Gesamthubvolumen des Motors Ye ist, ist ein Volumen Ys der erweiterten Kammer 1J erforderlich, um die gewünschte Strömungsrichtüngsberuhigurig der gerichtet ankommenden Ansaugluft und die Strömungsberuhigung zur Vermeidung der Pulsation im Luftstrom des Ansaugkanals zu erhalten, wobei das Volumen der erweiterten Kammer 13 etwa folgendermaßen bestimmt wird«

Ys = (|~ 4>Ve.

Der Abstand L zwischen dem oberen Ende des Eintritts in den Ringkanal 12 und der Mitte der gemeinsamen Kammer der Ansaugkrümmeranordnung 2 stellt eine Strecke dar, die maßgebend ist für die Durchmischung von Kraftstoff und Luft und die Zerstäubung des Kraftstoffes sowie eine Yergleichnäßigung des Kraftstoff-Luft gemisches, bevor dieses auf die einzelnen Zylinder verteilt wird. Ist der Durchmesser des Ansaugkanals -y im abwärts gerichteten Abschnitt JJ mi* & bezeichnet, so soll die Strecke L etwa folgendermaßen bestimmt sein»

L= ( 1.5^ 3)a or L ^ 1.5a.

Wenn die Durchgangsfläche A des Ansatigkanals 3A= ^" a ist,

dann soll die kleinste Eingdurchlassflache A¹ in der erweiterten Kammer 13, die durch den Wulstring 14 vorgegeben wird, folgendermaßen bestimmt sein:

A»'·■ (1.2 ~ 2.0>A.

Die Ringfläche ist eine zylindrische Fläche konzentrisch zur Einspritzdüse 10 in der erweiterten Kammer 13· In vorliegenden Fall ist die kleinste Ringfläche A^f in der Durehmesserzone zu finden, die dem Durchmesser des Scheitels desι-Ringwalstes 14

entspricht. Auch die Hauptkanalfläche ist im allgemeinen eine Kreisfläche mit <?em Durchmesser der Drosselklappenbohrung (innendurchmesser des An*, vugkanals an der Stelle der Drosselklappe).

Beim vorliegenden Beispiel ist die Ansaugkanalquerschnittsfläche des Ansaugkanals 3 im abwärts gerichteten Abschnitt 9 praktisch gleich der Fläche im Bereich der Drosselklappe. Diese Hauptquerschnitt sflache des Ansaugkanals vird bestimmt durch die maximale leistung des einzelnen Motors.

Nimmt man an, daß die maximale Höhe m der erweiterten Kammer 13 etwa gleich a ist, so soll der Abstand η zwischen Scheitel des Ringwulstes 14 und oberer Begrenzungswand der erweiterten Kammer 13 vorteilhaft etwa folgendermaßen bestimmt sein:

η = etwa 0.7m.

Die Öffnungsfläche der den Luftstrom vergleichmäßigenden Manschettenringe 17 und 18 beträgt 60 bis 70 Prozent der Gesamtfläche der Manschetten. Die Durohmesser D .. und D „ der Manschettenringe 17

UD& 18 werden vorzugsweise folgendermaßen gewählt»

D.,= etwa 2.5a
D₂ = etwa 1.5a.

Befindet sich in der Anordnung nur ein einziger Manschettenring, so wählt man dessen Durchmesser D etwa gleich 2a.

Die Entfernung i zwischen Mittelachse des abwärts gerichteten Abschnitts S des Ansaugkanals 3 und der Mitte der Drosselklappe 5 wird zu i> 2a festgelegt.

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Paten tan Sprüche

f 1«jVergasereinrichtung für Brennkraftmotoren mit einem Luftansaugkanal, der in einem Bereich zwischen einem Luftfilter und einem gemeinsamen Abschnitt der Ansaugkrümmeranlage abgekröpft ist, ge-. kennzeichnet durch einen Befestigungsteil-(11) für eine Treibstoffeinspritzdüse (1O), der sich von einer Wand (8) des Ansaugkanals erstreckt, die dem Abschnitt (9) des Ansaugkanals gegenübersteht, der stromab des abgekröpften Abschnitts liegt, wobei der Befestigungsteil (11) am abgekröpften Abschnitt einen Ringkanal (12) bildet, daß der Eingkanal (12) von einer erweiterten Ringkammer (13) umgeben ist und daß Ringkammer und Ringkanal koaxial zur Mittelachse des stromab liegenden Kanalabschnitts (9) liegen.

2» Vergasereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringwulst (14) zwisohen erweiterter Ringkammer (13) und Ringkanal ("12) angeordnet ist.

3» Vergasereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zustromseite zur erweiterten Kammer (13) für die gleichnäßige Verteilung der zuströmenden Ansaugluft vom Luftfilter in den

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gesamten Raum der erweiterten Kammer (13) ein Leitblech (15) vorgesehen ist.

4· Vergasereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine radial in der erweiterten Kammer (13) angeordnete Trennwand (16) auf der der Luftzuströmseite gegenüberliegenden Seite zur Verhinderung einer Kreisströmung.

5» Vergasereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf von der erweiterten Kammer (13) eine Drosselklappe (5) angebracht ist und daß eine Leitungsverbindung (21) vom Baum des Zuströmkanals vor der Drosselklappe (5) zu einer seitlichen Mündung in die Kraftstoff einspritzdüse (1O) im Ansaugkanal (12) vorhanden ist.

6* Vergasereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß in der erweiterten Kammer (13) wenigstens eine mit einer großen Zahl von Durchtrittslöchern versehene, den Luftstrom vergleichmäßigende Singmanschette angeordnet ist.

7. Vergasereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringkanal (12) ein den tuftstroroyergleiehmäßigendes Element (19) eingesetzt ist.

8. Vergasereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf von der erweiterten Kammer (13) in dem Zustromkanal eine Drosselklappe (5) und zwischen Drosselklappe (5) und der erweiterten Kammer (13) ein die Luftströmung vergleichmäßigendes Element (20) angeordnet sind.

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