DE3104559A1 - "fallstrom-gleichdruckvergaser" - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gleichdruckvergaser, insbesonder< Fallstromvergaser, für Brennkraftmaschinen mit einer willkürlich
betätigbaren Hauptdrossel stromab sowie einer sich nach Maßgabe des Luftdurchsatzes öffnenden Vordrossel
stromauf einer Mischkammer und mit einer Kraftstoff auf die die Mischkammer umgebende Rohrwand aufbringenden Kraftstoffzuteilungseinrichtung
mit einem von der Vordrossel gesteuerten Kraftstoff-Dosierglied.
Ein derartiger Gemischbildner, bei dem der Kraftstoff innerhalb der Mischkammer als Wandfilm auf die Rohrwand aufgebracht
wird, ermöglicht eine einwandfreie verdampfende Gemischaufbereitung und eine gute Gemischtransport- sowie
Gemischverteilungsfähigkeit. Die verdampfende Gemischaufbereitung ist insbesondere im Zusammenhang mit einer Beheizung
der Mischkammer-Rohrwand wirksam, wobei jedoch günstige Ergebnisse auch ohne eine derartige Beheizung erzielt werden
können. Wichtig ist dabei, daß der Kraftstoff-Wandfilm in der Mischkammer nicht durch Wirbel sowie Querströmungen,
wie sie von einer Vordrossel ausgelöst werden können, gestört wird. Zu diesem Zweck wurde bereits vorgeschlagen, zwischen
der Vordrossel und der Kraftstoffzuteilungseinrichtung eine längere Strömungsberuhigungsstrecke vorzusehen, innerhalb
derer die von der Vordrossel erzeugten Luftwirbel abgebaut werden, so daß sich ab der KraftstoffZuteilungseinrichtung
in der Mischkammer etwa quasi-laminare Strömungsverhältnisse
einstellen. Ein gewisser Nachteil eines solchen Gleichdruckvergasers besteht darin, daß die Strömungsberuhigungsstrecke
zu einer vergrößerten Bauform des Gemischbildners führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gleichdruckvergaser der eingangs genannten Art so
auszubilden, daß sich unter Verzicht auf eine vorgeschaltete Strömungsberuhigungsstrecke ein gleichmäßiger, ungestörter
Kraftstoff-Wandfilm in der Mischkammer erzielen läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein im wesentlichen konzentrisch innerhalb der Rohrwand angeordnetes
Einsatzrohr, durch wenigstens einen stromauf der
0ΛΚ Mischkammer offenen, in Hauptströmungsrichtung verlaufenden
und in die Mischkammer mündenden Kanal mit einem zum Einsatzrohr kleinen Strömungsquerschnitt zwischen der
Rohrwand und dem Einsatzrohr, durch ein einlaßseitiges Strömungsverengungsprofil des Kanals zum Erzeugen einer
stabilen Luftströmung, durch eine stromab des Strömungsverengungsprofils
in die Luftströmung im Kanal einmündende KraftstoffZuteilungseinrichtung und durch eine im Einnatzrohr
angeordnete Vordrossel. Ein solches Einsatzrohr schirmt die Vordrossel und die von dieser erzeugten Luftwirbel
vollständig von der Kraftstoffzuteilungseinrichtung
ab. Die vordrosseibedingten Luftwirbel werden innerhalb des
Einsatzrohres weitgehend abgebaut, so daß sie sich im mittleren und auslaßseitigen Bereich der Mischkammer nicht
mehr störend auswirken können. Das Strömungsverengungsprofil am Einlaß des wenigstens einen Kanals zwischen dem
Einsatzrohr und der Rohrwand ermöglicht in Verbindung mit dem relativ kleinen Strömungsquerschnitt dieses Kanals,
daß im Bereich der Kraftstoffzuteilungseinrichtung Unterdruckverhältnisse vorherrschen, die wie in der Mischkammer
selbst im wesentlichen konstant sind. Infolge der Zwangs-
Strömung der durch den Kanal in die Mischkammer angesaugten
Luft wird der aus der Kraftstoffzuteilungseinrichtung auf die Rohrwand gelangende Kraftstoff in und durch die Mischkammer
transportiert. Bei einem Fallstromvergaser wird diese Zwangsströmung durch die einwirkende Schwerkraft
begünstigt. Die Bauhöhe eines derartig integrierten Gleichstromvergasers, bei dem sich die Vordrossel innerhalb
des Einsatzrohres etwa auf dem Niveau der Kraftstoffzuteilungseinrichtung befinden kann, ist klein, was zu Kosten- sowie
Einbauvorteilen führt. Unabhängig davon ist es jedoch grundsätzlich auch möglich, die Vordrossel stromauf vom
Einsatzrohr sowie der KraftstoffZuteilungseinrichtung anzuordnen, da die vordrosselbedingten Luftwirbel nicht in
den zu der KraftstoffZuteilungseinrichtung führenden, relativ
strömungsengen Kanal einzudringen vermögen. Ein besserer Schutz ergibt sich jedoch im Falle einer Anordnung
des Vordrosselorgans innerhalb des Einsatzrohres.
Eine besonders wirksame gemischaufbereitende Verdampfung des Kraftstoff-Wandfilms läßt sich bei einer bevorzugten
Ausführungsform dadurch erzielen, daß die die Mischkammer umgebende Rohrwand stromab der Kraftstoffzuteilungseinrichtung
als Heizwand ausgebildet ist. Diese Heizwand kann zweckmäßigerweise eine vom Motorkühlwasser oder Abgas
durchströmte Wärmeaustauscher-Doppelwand sein. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, die Heizwand alternativ
oder zusätzlich mit heißem Motorabgas oder auch elektrisch zu beheizen. Mit einer solchen Heizwand kann sichergestellt
werden, daß beim Eintritt des Ansauggemisches in das Saugrohr stromab der Hauptdrossel nahezu keine flüssigen Kraft-
— Q —
stoffbestandteile mehr enthalten sind und somit die
Wandbenetzung im wesentlichen auf die Mischkammer "beschränkt ist. Dort bewirkt die über die Heizwand zugeführte
Wärme ein direktes Erwärmen und Verdampfen des Kraftstorf-Wandfilms
auf kurzem Wege, ohne daß dadurch die Temperatur des Ansauggemisch.es unzulässig angehoben wird. Die durch
das Einsatzrohr strömende Luft wird praktisch nicht beheizt, wodurch die Temperatur des Ansauggemisches nicht
unnötig angehoben wirdc Wegen des schnellen und auf kurzem
Wege erfolgenden Verdampfens des Kraftstoff-Wandfilms
ergeben sich im instationären Betrieb keine maßgeblichen Zusammensetzungsfeliler des Ansauggemisches.
Bei einer praktischen Ausführungsform ist die Vordrossel
in Form einer schwenkbaren Drosselklappe ausgebildet, die mit einer sie in Abhängigkeit vom Mischkammerdruck verstellenden
Membrandose mechanisch verbunden ist. Eine solche Vordrossel ist ausgesprochen einfach sowie preiswert
und kann trotz der erheblichen Wirbelausbildung ohne Nachteil eingesetzt werden, da die Wirbel auf das
Innere des Einsatzrohres beschränkt sind.
<<**■ Insbesondere im Zusammenhang mit einer als schwenkbare
Drosselklappe ausgebildeten Vordrossel wird es ferner bevorzugt, eine in Strömungsrichtung verlaufende und Querströmungen
im wesentlichen verhindernde Trennwand in der Mischkammer vorzusehen. Hierbei kann es sich zweckmäßigerweise
um eine etwa in der Ebene der Schwenkachsen von Vor- und Hauptdrossel zwischen diesen verlaufende und beidseitig
an die Rohrwand angrenzende Trennwand handeln. Bei
- ίο -
einer klappenförmigen, schwenkbaren Vordrossel ergeben
sich innerhalb der Mischkammer an den beiden Seiten der genannten Ebene unterschiedliche Wirbel- sowie Druckverhältnisse,
die an sich zu Querströmungen führen würden. Die Trennwand verhindert eine derartige Querstrom-Ausbildung
und somit eine hierdurch bedingte Störung des Kraftstoff-Wandfilms.
Um in dem Kanal eine stabile Luftströmung sicherzustellen, ist es ohne weiteres ausreichend, ein in den Kanal führendes
äußeres Strömungsverengungsprofil an der einlaßseitigen Stirnseite des Einsatzrohres vorzusehen. Demnach
kann die umgebende Rohrwand durchgehend verlaufen und
unverändert bleiben. Zur Verbesserung des StrömungsVerhaltens
ist es außerdem zweckmäßig, ein in das Innere des Einsatzrohres führendes inneres Strömungsverengungsprofil
an der einlaßseitigen Stirnseite des Einsatzrohres vorzusehen. Auf diese Weise wird mit den beiden Strömungsverengungsprofilen
sichergestellt, daß sich an der einlaßseitigen Stirnseite des Einsatzrohres keinerlei Wirbel ausbilden.
Grundsätzlich ist es gleichgültig, auf welche Weise der Kraftstoff im Inneren des Kanals auf die Rohrwand aufgebracht
wird. In diesem Zusammenhang wird es jedoch bevorzugt, eine KraftstoffZuteilungseinrichtung mit einem in
der Rohrwand angeordneten, über umfangsmäßig verteilte Einlasse
in den Kanal einmündenden Ringkanal vorzusehen, in den wenigstens ein etwa tangentialer Zusatzluftkanal und
zumindest ein Kraftstoffkanal mit einem von dem Vordrosselorgan
betätigten, einer Kraftstoffdüse zugeordneten Kraft-
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ε toff-Dosierglied, münden. Eine solche Kraftstoffzuteilungseinrichtung
ermöglicht innerhalb des Ringkanals ein günstiges Erzeugen eines über die Einlasse in die Mischkammer
anzusaugenden Vorgemisches. Dieses ist gleichförmig
über den Ringkanal verteilt und kann entsprechend der Anzahl sowie Anordnung der in den Kanal führenden
Einlasse bedarfsgerecht abgesaugt werden. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, den Kraftstoff nicht aus
der Rohrwand, sondern aus e±Bm Teil des Einsatzrohres i^ in cen Kanal einzuleiten.
In weiterer Ausgestaltung können zwei einander etwa diametral gegenüberliegend gleichsinnig tangential in den
Ringkanal mündende Zusatzluftkanäle vorhanden sein. Diese ermöglichen eine besonders wirksame Verteilung des Vorgemisches
in dam Ringkanal und ein günstiges Ansaugen des Kraftstoffs in den Ringkanal.
Bei einer praktischen Ausführungsform ist der Kraftstoffkanal einerseits über ein Tauchrohr mit einer Schwimmerkammer
und andererseits mit einem Korrekturluft-Bypasis verbunden,
der vorzugsweise in Abhängigkeit von Betriebsparametern Steuer- bzw. regelbar ist. Diese Maßnahme ermöglicht
es, daß der Kraftstoffdüse ein veränderbares Gemisch aus
Kraftstoff und Korrekturluft zugeführt werden kann. Hierdurch
läßt sich das Mischungsverhältnis von Luft und Kraftstoff im Verhältnis von mindestens 3 :1, beispielsweise
im Bereich von 7 : 1 bis 20 : 1, zur Erfüllung aller
Korrekturfunktionen (Kennfeldanpassung bei warmem und nicht
betriebswarmem Motor, Übergangsanreic_herung, Lambda-Regelung,
Höhenkorrektur usw.) verändern. Außerdem ermöglicht die zugeführte Korrekturluft einen besseren Transport
des anzusaugenden Kraftstoffs. Die Steuerung bzw. Regelung des Korrekturluft-Bypasses kann in Abhängigkeit von
unterschiedlichen Betriebs.parametern erfolgen, wie von der Motortemperatur, dem Saugrohrdruck, dem Drosselklappenwinkel,
der Lufttemperatur, dem Luftdruck, der Abgaszusammensetzung,
der Änderungsgeschwindigkeit von Saugrohrdruck oder Drosselklappenöffnungswinkel und dergleichen
mehr.
In weiterer Ausgestaltung kann eine den Kraftstoff wandfilm erhaltende oder begünstigende diffusorartige Erweiterung
des Kanals stromab der KraftstoffZuteilungseinrichtung
vorgesehen sein; diese Erweiterung vergrößert die Verweilzeit des Kraftstoffes auf der beheizten Wand und kann eine
Störung des Kraftstoff-Wandfilms vermindern. Die Erweiterung
ist grundsätzlich so auszubilden, daß der Wandfilm erhalten bleibt oder sogar gefördert und eine für die
Verdampfung des Kraftstoffes ausreichende Verweilzeit erreicht wird; sie kann durch entsprechende Formgebung der
Rohrwand, des Einsatzrohres oder beider Teile erreicht \*erden.
Insbesondere in Verbindung mit einer als Heizwand ausgebildeten Rohrwand wird ferner bevorzugt, ein zumindest
auf dem Strömungsniveau der Kraftstoffzuteilungseinrichtung an der Rohrwand anliegendes und im Bereich der Einlasse
der Kraftstoffzuteilungseinrichtung außenseitig mit in
Hauptströmungsrichtung verlaufenden, ausgesparten Kanälen
versehenes Einsatzrohr zu verwenden. Derartige über den Umfang des Einsatzrohres verteilte Kanäle haben gegenüber
einem ringförmigen Kanal gewisse Vorteile, da die Luftströme in den Kanälen auf die Bereiche der Einlasse der
KraftstoffzuteilungseinricHung konzentriert werden und
somit ein schneller Transport des Kraftstoffes durch die vorbeistreichende Luft in den Bereich der beheizten Misch-·
kammerwand erfolgt. Außerdem ist durch den direkten Kontakt zwischen der Rohrwand und dem Einsatzrohr auch ein indirektes
Heizen desselben möglich, wodurch die verdampfende Gemischaufbereitung unterstützt wird. Weiterhin kann dio
umfangsmäßige Verteilung der einzelnen Kanäle so gewühll
werden, daß bei gegebenen Randbedingungen, wie der Luftfilterausführung,
der Saugrohrausführung, der Motorbauwart usw., die bestmögliche Gleichverteilung des Kraftstoffes
auf die .einzelnen Zylinder erreicht wird.
Im allgemeinen dürfte es bevorzugt werden, am Umfang gleichmäßig verteilte, ausgesparte Kanäle zu verwenden, um eine
gleichmäßige Kraftstoffverteilung zu erzielen. Die durch
die KraftstoffZuteilungseinrichtung und die Kanäle vorgegebene
bzw. eingeprägte Kraftstoffverteilung muß jedoch einlaßaeitig nicht unbedingt über den Uraranp; /^Lulchrniiß i p;
sein, wenn durch die Randbedingungen dafür geborgt wird, daß stromab eine diesbezügliche Gleichmäßigkeit erzwungen
wird. Von diesen Randbedingungen kann es abhängig gemacht werden, ob in jeden Kanal auch ein Einlaß mündet. Diese
sowie weitere Anpassungen können, wie auch der Einbau der
Trennwand, insbesondere für den nicht betriebswarmen Motor von Vorteil sein, wenn noch keine ausreichende Wärmemenge
über die Heizwand zugeführt wird. Demnach sollten also die Größe, Anzahl sowie Verteilung der Kanäle und die
Zuordnung zu den verschiedenen Einlassen den jeweiligen Betriebserfordernissen optimal angepaßt werden.
In weiterer Ausgestaltung kann der Vergaser ein an seiner äußeren Uinfangsflache beheiztes Einsatzrohr aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um ein an seiner äußeren
Umfangsflache als zumindest vorübergehend, wie bis zum
Erreichen einer ausreichend hohen Mischkammer-Rohrwand-Temperatur, elektrisch beheiztes Widerstandselement, z.B.
PTC-Element, ausgebildetes Einsatzrohr. Hierdurch ist es
möglich, auch während der ersten Betriebszeit nach dem Kaltstart eine einwandfreie Gemischaufbereitung zu gewährleisten.
Diese Beheizung kann nach ausreichender Erwärmung der Mischkammer-Rohrwand abgeschaltet werden.
Um den Wärmefluß von dem beheizten Einsatzrohr auf die dienes durchströmende Luft zu verringern, ist es vorteilhaft,
eine wärmeisolierende Trennung zwischen den äußeren und inneren Umfangsflächen des Einsatzrohres vorzusehen.
Hierbei kann vorzugsweise eine aus wärmeisolierendem Material bestehende Schicht an der inneren Umfangsflache
oder ein doppelwandiges Einsatzrohr verwendet werden.
Bei einer praktischen Ausführungsform befindet sich eine richtungsabhängige, in Öffnungsrichtung der Vordrossel
größere und in Schließrichtung derselben kleinere Strömungs-
drosselung in einer die Mischkammer mit der Membrandose verbindenden Leitung. Diese Maßnahme ermöglicht ein
schnelles Schließen sowie ein verlangsamtes Öffnen der Vordrossel. Während durch das schnelle Schließen ein Abreißen
des Kraftstoff-Wandfilms vermieden wird, ist durch das verlangsamte Öffnen eine dynamische Anreicherung
für Beschleunigungsfälle erzielbar. Für diese sowie weitere Anpassungsvorgänge ist es ferner möglich, die, gegebenenfalls
richtungsabhängige, Strömungsdrosselung steuerbar auszubilden. Hierdurch können bei der Art sowie Größe
der Strömungsdrosselung zusätzlich bestimmte Betriebsparameter berücksichtigt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch
dargestellten Ausführungsbeispieüs näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 in einem schematischen Längsschnitt einen Gleichdruckvergaser
nach der vorliegenden Erfindung mit einer ebenfalls geschnitten dargestellten, eine Vordrossel betätigenden Membrandose;
Fig. 2 den Vergaser nach der vorliegenden Erfindung
in einem der Fig. 1 ähnlichen Längsschnitt in einer eine Schwimmerkammer sowie dieser zugeordnete
Teile enthaltenden Ebene; und
Fig. 3 den Gleichdruckvergaser nach der vorliegenden
Erfindung in einem Schnitt längs der Linie III-III in Pfe 2 .
Gemäß Figur 1 weist ein nach dem Fallstromprinzip arbeitender Gleichdruckvergaser eine Rohrwand 1 auf, die unter
anderem eine Mischkammer 2 stromauf einer klappenförmigen Hauptdrossel 3 umgibt. Stromauf der Mischkammer 2 befindet
sich eine Kraftstoffzuteilungseinrichtung 4 mit einem in der Rohrwand 1 ausgebildeten Ringkanal 5, der über umfangsmäßig
verteilte Einlasse 6 in noch näher zu beschreibende, ebenfalls umfangsmäßig verteilte Kanäle 12 einmündet.
Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß in den Ringkanal 5 etwa tangential ein Kraftstoffkanal 7 und einander diametral
gegenüberliegend sowie gleichsinnig tangential zwei Zusatzluftkanäle 8, 9 einmünden. Der in der Mischkammer 2 vorherrschende
Unterdruck gelangt über die Kanäle 12 sowie die Einlasse 6 in den Ringkanal 5, so daß über den Kraftstoff
kanal 7 Kraftstoff angesaugt wird. Mittels der Zusatzluftkanäle 8, 9 wird in dem Ringkanal 5 ein gleichmäßig
verteiltes, anzusaugendes Vorgemisch erzeugt.
Eine Vordrossel 10,die im vorliegenden Fall ebenfalls als
einfache, schwenkbare Klappe ausgebildet ist, befindet sich innerhalb eines Einsatzrohres 11, in dem die Vordrossel
10 gemäß Figur 3 auch gelagert ist. Diese Vordrossel 10 arbeitet als Luftventil für den Luft-Hauptströmungsquerschnitt
innerhalb des Einsatzrohres 11. An der einlaßseitigen
Stirnseite des Einsatzrohres 11 befinden sich außenseitige und innenseitige Strömungsverengungsprofile
13 und 14, die dafür sorgen, daß an der Stirnseite keine Wirbel auftreten und eine stabile Strömung beibehalten
wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedem Einlaß 6
der Kraftstoffzuteilungseinrichtung 4 gemäß Figur 3 ein Kanal 12 zugeordnet, der in Hauptströmungsrichtung verlaufend
am Umfang des im Einlaßbereich an der Rohrwand anliegenden Einsatzrohres 11 ausgespart ist. Grundsätzlich
wäre es auch denkbar, statt mehrerer, über den Umfang verteilter Kanäle 12 einen durchgehend ringförmigen Kanal
vorzusehen. Die Einlasse 6 münden ausreichend weit stromab des äußeren Strömungsverengungsprofils 13 in die Kanäle 12,
so daß sich an den Einlassen 6 ein den im wesentlichen konstanten Unterdruck in der Mischkammer 2 weitgehend
repräsentierender konstanter Ansaugunterdruck einstellt.
Stromab der Einlasse 6 können die Kanäle 12 eine zum Beispiel diffusorartige Erweiterung 15 aufweisen, um auf
diese Weise Wirbel sowie Störungen des Kraftstoff-Wandfilms zu vermeiden und die Verweilzeit des Wandfilms anzupassen.
Die sich infolge der Vordrossel 10 ausbildenden Luftwirbel bauen sich zumindest weitgehend innerhalb des Einsatzrohres
11 ab, so daß sie den Kraftstoff-Wandfilm in der Mischkammer 2 nicht stören können. Im übrigen werden die Luftwirbel
von den Einlassen 6 der KraftstoffZuteilungseinrichtung 4 vollständig abgehalten, und in den Kanälen 12
liegen weitgehend stabile Strömungen vor. Der Kraftstoff wird durch den Luftstrom in den Kanälen 12 schnell mitgenommen
und zu der beheizten Mischkammer 2 geleitet.
Im vorliegenden Fall ist eine die Mischkammer 2 umgebende Heizwand 16 als Wärmeaustauscher-Doppelwand mit einem
Einlaß 17 und einem Auslaß 18 für hindurchströmendes Motorkühlwasser ausgebildet. Die Heizwand erstreckt sich etwa
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von der Hauptdrossel 3 bis etwa stromab der Kraftätoffzul,o
i .I ιιιιρ,'ίίο i in1 i oh bung h , no daß der aul" die Rohrwand gelangende
Kraftstoff, der unter dem Einfluß der Schwerkraft und des vorbeistreichenden Luftstroms nach unten bewegt wird, eine
ausreichende Verharrungszeit für den Verdampfungsvorgang
auf der Heizwand hat. Dies gilt umso mehr, als die von der Vordrossel 10 erzeugten Luftwirbel im wesentlichen auf
das Innere des Einsatzrohres 11 beschränkt sind und infolge einer Trennwand 19 innerhalb der Mischkammer 2 keine
störenden Querströmungen auftreten können. Die Trennwand
19 verläuft bei der vorliegenden Ausführungsform in der Ebene der Schwenkachsen der Hauptdrossel 3 und der Vordrossel
10 zwischen diesen. In nicht dargestellter Weise berühren die beiden Längsseiten der Trennwand 19 die
Rohrwand 1 bzw. die Heizwand 16, so daß zwischen den beiden Mischkammerhälften kein Strömungsaustausch infolge von
Druckunterschieden stattfindet, die durch die schwenkbare Vordrossel 10 verursacht werden«,
Gemäß Figur 1 befindet sich in einer Membrandose 20 eine Membran 21, die über eine Stange 22 an einem mit der Vordrossel
10 verbundenen Hebel 23 angelenkt ist. Während eine Kammer d?r Membrandose eine Belüftung 24 aufweist, befindet
sich in der eigentlichen Arbeitskammer ( nicht näher bezeichnet) der Membrandose 20 eine Feder 25, die die Membran
21 und damit die Hauptdrossel 10 in Schließrichtung zu bewegen sucht„ Die Arbeitskammer der Membrandose 20 ist über
eine Unterdruck-Leitung 26 und eine in diese eingebaute Strömungsdrosselung 27 mit der Mischkammer 2 verbunden. Die
Strömungsdrosselung 27 kann richtungsabhängig in der Weise
arbeiten, daß die Strömungsdrosselung in Schließrichtung der Vordrossel 10 kleiner und in Öffnungsrichtung größer
ist, um hierdurch eine Beschleunigungsanreicherung sicherzustellen. Stattdessen oder zusätzlich kann die Strömungsdrosselung 27 auch in Abhängigkeit von irgendwelchen
Betriebsparametern steuerbar sein.
In Figur 2 sind Figur 1 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen belegt. In diesem Zusammenhang wiru auf die
vorstehende Beschreibung verwiesen. Aus Figur 2 sowie dem zugehörigen Schnitt aus Figur 3 ist ferner ersichtlich, daß
an der Schwenkachse der Vordrossel 10 eine Kurvenscheibe 28 befestigt ist, die für eine stellungsabhängige Bewegungssteuerung eines Kraftstoff-Dosiergliedes 29 sorgt. Dieses
wird rückseitig durch eine nicht näher bezeichnete Feder gegen die Kurvenscheibe 28 gedrückt und trägt an seinem
freien Ende eine Dosiernadel, die je nach Stellung des Dosiergliedes 29 mehr oder weniger weit in eine Kraftstoffdüse
30 im Inneren des Kraftstoffkanals 7 eingreift. Über ein Tauchrohr 31 kann der Kraftstoff aus einer Schwimmerkammer
32 angesaugt und entsprechend dem freien Strömungsquerschnitt an der Kraftstoffdüse 30 dosiert werden.
Der Kraftstoff wird aus dem Tauchrohr 31 zunächst in ein nicht näher bezeichnetes Rohr vor der Kraftstoffdüse 30
gesaugt, in das ferner Korrektur- bzw. Zusatzluft durch eine Luftdüse 34 gesaugt werden kann, in die ein Luft-Dosierglied
33 mehr oder weniger weit eingreift. Ein vom Vergasereinlaß abgezweigter Bypass 39 ist einerseits mit
dem Einlaß der Luftdüse 34 und andererseits mit der Schwimmer-
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kammer 32 verbunden. Die Bewegungseinstellung des Luft-Dosiergliedes
33 erfolgt mittels eines elektrischen Stellgliedes 35, das über Leitungen 37 mit einer elektronischen
Steuerung 36 verbunden ist. Diese besitzt Eingänge 38, über die die Einstellung der Korrektur- bzw.
Zusatzluftzufuhr in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebs-Parametern
durchgeführt werden kann, wie der Motortemperatur, dem Saugrohrdruck, dem Drosselklappenwinkel, der Lufttemperatur,
dem Luftdruck, der Abgaszusammensetzung, der Änferungsgeschwindigkeit von Saugrohrdruck oder Drosselklappenöffnungswinkel
oder dergleichen bzw. einer Kombination dieser Betriebsparameter. Außer zur Veränderung des
Mischungsverhältnisses von Luft sowie Kraftstoff kann die Korrektur- bzw. Zusatzluft zu einer Verbesserung des
Kraftstofftransportes herangezogen werden. Vorzugsweise
sollte das Mischungsverhältnis von Luft und Kraftstoff mindestens im Verhältnis von 3 : 1 variiert werden können,
wodurch sich die Anforderungen zur Variation des Mischungsverhältnisses bei nicht betriebswarmem Motor bei Stationär-
und Instationär-Betrieb sowie bei Kennfeldkorrektur oder bei einem geschlossenen Regelkreis (z.B. Lambda = 1-Regelung)
voll erfüllen lassen.
1'1Ur ilen Ti.eftemperaturstart ist für die Dauer des Startvorgangs
in nicht dargestellter Weise eine zusätzliche Vergrößerung des Strömungsquerschnittes zwischen der Kraftstoffdüse
30 und dem Kraftstoff-Dosierglied 29 durch einen gesonderten Eingriff oder durch Öffnen eines Bypasskanals
zur Kraftstoffdüse 30 erforderlich.
Der Strömungsquerschnitt der Kanäle 12 ist im Vergleich zu dem Strömungsquerschnitt des Einsatzrohres 11 klein.
Wenn vom Verbrennungsmotor über die Hauptdrossel 3 Luft angesaugt wird, bildet sich in der Mischkammer 2 ein
Unterdruck aus. Dieser wirkt über die Unterdruck-Leitung 26 in der Weise auf die Membrandose 20 ein, daß deren
Membran 21 gegen die Kraft der Feder 25 in Öffnungsrichtung
des Luftventils bzw. der Vordrossel 10 bewegt wird. Entsprechend dem Luftdurchsatz wird die Vordrossel 10 jeweils
so weit geöffnet, daß sich ein Kräftegleichgewicht und ein im wesentlichen gleichbleibender Unterdruck in dor
Mischkammer 2 ergeben. Der Strömungsquerschnitt der Kanäle 12 ist vorzugsweise so bemessen, daß die Vordrossel 10
auch bei geringerem Luftbedarf im Leerlaufbetrieb nicht in Ruhestellung gelangt. Dadurch ist gewährleistet, daß im
gesamten Arbeitsbereich des Vergasers in der Mischkammer ein Unterdruck herrscht, der durch die Kraft der Feder
bestimmt wird. Die Strömungsdrosselung 27 dient zur Dämpfung der Bewegungen der Vordrossel 10 bei instationärem Betrieb
bzw. bei starken Ansaugdruckschwankungen und kann in der erwähnten Weise zu dem genannten Zweck richtungsabhängig
und/oder steuerbar sein.
Die dargestellte Ausführungsform ist lediglich beispielhaft und kann in vieler Hinsicht abgewandelt werden. Beispielsweise
ist es nicht erforderlich, den Kraftstoff über ein Tauchrohr aus einer Schwimmerkammer anzusaugen. Anstelle
einer Schwimmerkammer kann der Kraftstoff auch aus einem System mit Druckregelung, welches vorzugsweise auf höherem
Druck als Atmosphärendruck ausgelegt ist, zuströmen (Druckvergaser). Außerdem muß keine mechanische Umsetzung der
Stellung der Vordrossel 10 in die Stellung des Kraftstoff-Dosierglieds
29 erfolgen, da hierzu beispielsweise auch eine elektrische Umsetzung benutzt werden kann. Ebenso kann
die Zugabe der Korrekturluft an anderer Stelle, z.B. über
einen Ringraum der speziell hierfür anders auszubildenden Kraftstoffdüse 30, erfolgen. Durch zweckmäßige Wahl der
Kurvenform der Kurvenscheibe 28 sowie der Nadelkontur im Bereich der Kraftstoffdüse 30 kann jede beliebige Zuordnung
des Kraftstoffdüsenquerschnittes und damit des Ansauggemisches zum Luftdurchsatz erreicht werden. Eine Variation
des Mischungsverhältnisses von Luft und Kraftstoff ist bei der gewählten Abhängigkeit vom Luftdurchsatz durch
die einstellbare Zufuhr von Korrektur- bzw. Zusatzluft beispielsweise im Verhältnis von 7 : 1 bis 20 : 1 möglich.
Außerdem kann das Einsatzrohr bis zum Erreichen einer ausreichend hohen Temperatur der Mischkammer-Rohrwand außenseitig,
wie durch ein PTC-Element, elektrisch beheizt werden, um eine einwandfreie Kaltstart-Gemischaufbereitung
zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang sollte der Wärmefluß vom Äußeren zum Inneren des Einsatzrohres durch eine
thermische Isolation weitgehend verhindert werden, damit eine unzulässige Erwärmung der das Einsatzrohr durchströmenden
Luft vermieden wird. Bei allen Ausführungsvarianten ist es jedoch wichtig, daß die durch die Vordrossel bedingten
Luftwirbel im wesentlichen auf das Innere des Einsatzrohres beschränkt sind und von der KraftstoffZuteilungseinrichtung
sowie der Heizwand abgehalten werden, damit ;keine maßgebliche Störung des Kraftstoff-Wandfilms erfolgt und die Wärme
an der Mischkammerwand nur zum Verdampfen des Wandfilmes dient und nicht unnötigerweise die Temperatur des Ansauggemisches
erhöht.
Leerseite
Claims (1)
- Dn.-lng. Reimar König ■ Dipl.-Cecilienallee 76 Λ Düsseldorf 3O Telefon <452OOB Patentanwälte9.Februar 1981 33 658 BFirma Bosch und Pierburg System oHG,Leuschstrasse 1,4040 Neuss 13"Fallstrom-Gleiohdruckvergaser"Patentansprüche:Gleichdruckvergaser, insbesondere Fallstromvergaser, für Brennkraftmaschinen mit einer willkürlichen betätigbaren Hauptdrossel stromab sowie einer sich nach Maßgabe des Luftdurchsatzes öffnenden Vordrossel stromauf einer Mischkammer und mit einer Kraftstoff auf die die Mischkammer umgebende Rohrwand aufbringenden Kraftstoffzuteilungseinrichtung mit einem von der Vordrossel gesteuerten Kraftstoff-Dcsierglied, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen konzentrisch innerhalb der Rohrwand (1) angeordnetes Einsatzrohr (11), durch wenigstens einen stromauf der Mischkammer (2) offenen in HauptStrömungsrichtung verlaufenden und in die Mischkammer (2) mündenden Kanal (12) mit einem zum Einsatzrohr (11) kleinen Strömungsquerschnitt zwischen der Rohrwand (1) und dem Einsatzrohr (11), durch ein einlaßseitiges Strömungsverengungsprofil (13) des Kanals (12) zum Erzeugen einer stabilen Luftströmung, durch eine stromab des Strömungsverengungsprofils (13) in die Luftströmung im Kanal (12) einmündende KraftstoffZuteilungseinrichtung (4) und durch eine im Einsatzrohr (11) angeordnete Vordroosel ("Iu).2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mischkammer (2) umgebende Rohrwand (1) stromab der Kraftstoffzuteilungseinrichtung (4) als Heizwand (16) ausgebildet ist.'3. Vergaser nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine als vom Motorkühlwasser oder Abgas durchströmte Wärmeaustauscher-Doppelwand ausgebildete Heizwand (16),4. Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vordrossel (10) in Form einer schwenkbaren Drosselklappe, die mit einer sie in Abhängigkeit vom Mischkammerdruck verstelllenden Membrandose (20) mechanisch verbunden ist.5. Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine in Strömungs richtung verlaufende und Querströmungen im wesentlichen verh-indernde Trennwand (19) in der Mischkammer (2).6. Vergaser nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine etwa in der Ebene der Schwenkachsen von Vor- und Hauptdrossel (3, 10) zwischen diesen verlaufende und beidseitig an die Rohrwand (1) angrenzende Trennwand (19).7. Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein in den Kanal (12) führendes äußeres Strömungsverengungsprofil (13) an der einlaßseitigen Stirnseite des Einsatzrohres (11).8. Vergaser nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein in das Innere des Einsatzrohres (11) führendes inneres Strömungsverengungsprofil (14) an der einlaßseitigen Stirnseite des Einsatzrohres (11).9. Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 Ms 8, gekennzeichnet durch eine Kraftstoff Zuteilungseinrichtung (4) mjt einem in der Rohrwand (1) angeordneten, über umfangsmäßig verteilte Einlasse in den Kanal (12) einmündenden Ringkanal (5), in den wenigstens ein etwa tangentialer Zusatzluftkanal (8, 9) und zumindest ein Kraftstoffkanal (7) mit einem von der Vordrossel (10) betätigten, einer Kraftstoffdüse (30) zugeordneten Kraftstoff-Dosierglied (29) münden.10. Vergaser nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch zwei einander etwa diametral gegenüberliegend gleichsinnig tangential in den Ringkanal (5) mündende Zusatzluftkanäle (8, 9).11. Vergaser nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Kraftstoffkanal(7) einerseits über ein Tauchrohr (31) mit einer Schwimtnerkammer (32) und andererseits mit einem Korrekturluft-Bypass (33, 34, 39) verbunden ist.12. Vergaser nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen in Abhängigkeit von Betriebsparametern steuerbaren bzw. regelbaren Korrekturluft-Bypass (33 , 34, 39).13. Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine den310A559Kraftstoffwandfilm erhaltende oder begünstigende diffusorartige Erweiterung (15) des Kanals (12) stromab der Kraftstoffzuteilungseinrichtung (4).14. Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, gekennze i**c hnet durch ein zumindest auf dem Strömungsniveau der Kraftstoffzuteilungseinrichtung (4) an der Rohrwand (1) anliegendes und im Bereich der Einlasse (6) der KraftstoffZuteilungseinrichtung (4) außenseitig mit in Hauptströmungsrichtung verlaufenden, ausgesparten Kanälen (12) versehen-es Einsatzrohr (11).15. Vergaser nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch am Umfang gleichmäßig verteilte ausgesparte Kanäle (12).16. Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch ein an seiner äußeren Umfangsfläche beheiztes Einsatzrohr.17. Vergaser nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein an seiner äußeren Umfangsfläche als zumindest vorübergehend, wie bis zum Erreichen einer ausreichend hohen Mischkammer-Rohrwand-Temperatur, elektrisch beheiztes Widerstandselement, z.B. PTC Element, ausgebildetes Einsatzrohr.18. Vergaser nach Anspruch 16 oder 17, g^ekennzeich net durch eine wärmeisolierende Trennung zwischen den äußeren und inneren Umfangsflächen des Einsatzrohres.19. Vergaser nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine aus wärmeisolierendem Material bestehende Schicht an der inneren Umfangsflache.20. Vergaser nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein doppelwandiges Einsatzrohr.21. Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis20, gekennzeichnet durch eine richtungsabhängige, in Öffnungsrichtung der Vordrossel (10) größere und in Schließrichtung derselben kleinere Strömungsdrosselung (27) in einer die Mischkammer (2) mit der Membrandose (20) verbindenden Leitung (?6).22. Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis21, gekennzeichnet durch eine steuerbare Strömungsdrosselung (27) in einer die Mischkammer (2) mit der Membrandose (20) verbindenden Leitung (26).
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