DE3123261A1

DE3123261A1 - Vorrichtung zur gleichmaessigen verteilung einer 2phasen-stroemung

Info

Publication number: DE3123261A1
Application number: DE19813123261
Authority: DE
Inventors: Peter 3180 Wolfsburg Jansen; Detlef Pickert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1981-06-12
Filing date: 1981-06-12
Publication date: 1982-12-30
Also published as: BR8203459A

Description

Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung
einer'2Phas'en-St'römung' Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung einer 2Phasen-Strömung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Insbesondere bei kontinuierlichen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen von mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen, bei denen eine zentrale Zumessung des Kraftstoffes in einen den Zylindern bzw. den Ansaugrohren zuzuführenden Trägerluftstrom erfolgt, wie beispielsweise in der Patentanmeldung P 27 38 992 beschrieben worden ist, ist es zur Sicherstellung einer gleichmäßigen und möglichst vollständigen Verbrennung in den einzelnen Arbeitsräumen der Brennkraftmaschine notwendig, die aus flüssigem Kraftstoff und Luft bestehende 2Phasen-Strömung möglichst gleichmäßig auf die zu den Zylindern bzw. den diesen vorgeschalteten Ansaugrohren führenden Leitungen aufzuteilen. Eine ungleiche Verteilung würde eine ungleichmäßige Eraftstoffbeaufschlagung der Zylinder und damit unterschiedliche Luftverhältnisse und schließlich auch eine mangelhafte Verbrennung in den Zylindern bewirken.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe unter Einsatz einfache.r und wenig aufwendiger Mittel eine sehr genaue und gleichmäßige Verteilung einer solchen 2Phasen-Strömung auf mehrere Ausgänge erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Durch die erfindungsgemäße Bemessung des Querschnitts des Verteilungsraums derart, daß die Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Gemisches beim Eintritt in den Verteilungsraum genauso hoch wie in der Zuströmleitung ist, werden die Voraussetzungen für eine möglichst gleichmäßige Aufteilung der Strömung auf die einzelnen Abströmleitungen geschaffen. Durch die Vorschrift der gleichbleibenden Strömungsgeschwindigkeit wird der Druck des strömenden Gemisches im wesentlichen konstant gehalten. Dadurch wird eine Entmischung der beiden Komponenten verhindert und 50 eine gleichmäßige Zusammensetzung des durch die Abströmleitungen abgeführten Gemisches gesichert.
In den Unteransprüchen werden zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung beansprucht.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigen die Figuren 1 und 2 jeweils Zm Längsschnitt unterschiedliche konstruktive Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung.
In den Zeichnungen sind jeweils mit gleichen, gegebenenfalls mit einem Strich versehene Bezugszeichen die gleichen oder vergleichbare Bauteile bezeichnet worden. So ist mit 1 die aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3 bestehende Verteilungsvorrichtung insgesamt bezeichnet, die eine Zuströmleitung 4 und eine Reihe von symmetrisch zur Zuströmleitung angeordneten Abetrömleitungen 5 aufweist. Die Verbindung zwischen der Zuströmleitung 4 und den Abströmleitungen 5 wird durch einen Verteilungsraum 6 gebildet, der bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist und jeweils durch einander zugeordnete, kreisförmige Stirnseiten des Unterteils 2 und des Oberteils 3 der Verteilungsvorrichtung begrenzt wird. Dieser scheibenförmige Verteilungsraum 6 ist dabei koaxial zu der Zuströmleitung 4 angeordnet und kann in seiner Höhe durch Verwendung von Unterlegscheiben bei der Verbindung des Unterteils 2 und des Oberteils 3 eingestellt werden.
tber die Zuströmleitung 4 wird ein 2Phasen-Gemisch zugeführt, das aus Kraftstoff und Luft besteht. Während die Zuführung des Eraftstoffes dabei über ein mit 7 bezeichnetes, beispielsweise aus einem Magnetventil bestehendes Kraftstoffzumeßorgan erfolgt, wird über eine in einen Mischraum 9 einmündende Leitung 8 komprimierte Luft zugeführt. Um. eine besonders gute Vermischung der beiden Phasen zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn die Druckluftförderung pulsierend ist.
Erfindungsgemäß soll nun der Querschnitt des Verteilungsraums 6, der bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen durch die Höhe X bestimmt wird' so bemessen sein, daß der Druck in dem strömenden Gemisch beim Eintritt in den Verteilungsraum im wesentlichen konstant bleibt. Diese Bestimmung hat den Sinn, zu verhindern, daß sich beim Eintritt in den Verteilungsraum die beiden Phasen des Gemisches entmischen und über die Abströmleitungen 5 dann ein Gemisch mit einem unterschiedlichen Kraftstoff-Luft -Verhältnis weitertransportiert wird.
In der Figur 2 ist eine Ausführung gezeigt, bei der die Höhe des scheibenförmigen Verteilungsraumes 6' sich selbsttätig so einstellt, daß die oben genannte Bedingung erfüllt ist. Dazu ist ein in dem Unterteil 2' der Verteilungsvorrichtung in zylindrischen Bohrungen 12 und 13 verschiebbar gehaltener Stufenkolben 10 vorgesehen, der von einer Druckfeder 11 belastet ist und auf der Seite des Oberteils 3 mit einem ringförmigen Steg 14 in einer ringförmigen Ausnehmung 15 geführt ist. Der Abstand zwischen der Stirnfläche 17 des Oberteils 3 und der kreisförmigen Ausnehmung 16 an dem Kolben 10, der die Höhe des scheibenförmigen Verteilungsraums 6' bestimmt, stellt sich dabei selbsttätig entsprechend dem Kraftstoffdurchsatz ein, und zwar jeweils so, daß über die Abströmleitungen 5 ein weitgehend gleichmäßiges Gemisch abgeführt wird.
Durch die Konstanthaltung des Druckes und des strömenden Gemisches in dem Verteilungsraum wird erreicht, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Verteilungsraum im wesentlichen auch gleich der in der Zuströmleitung und der in den hier beispielsweise 4-fach vorgesehenen Abströmleitungen ist.
Bei einem ausgeführten Beispiel einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung betrug der Durchmesser der Zuströmleitung etwa 2 Millimeter, während die Durchmesser der Abströmleitungen jeweils 1 Millimeter betrugen, wobei vier symmetrisch zur Zuströmleitung angeordnete Abströmleitungen für einen"d,erzylinder-Motor vorgesehen waren.
Wesentlich ist weiter, daß für jede der vier Abströmleitungen der Druckabfall gleich ist. Unterschiedliche Toleranzen der Leitungsdurchmesser können, falls dies erforderlich ist, durch Düsen am Austritt oder vorzugsweise durch Veränderung der Länge der Abströmleitungen ausgeglichen werden. Wichtig ist dabei, daß keine Maßnahme getroffen wird, die eine Abhängigkeit von der Reynoldszahl aufweist. Ansonsten besteht die Gefahr, daß die gleichmäßige Verteilung der 2Phasen bei einer Veränderung der Last des Motors umkippt.
Es sei noch erwähnt, daß die Verteilungsvorrichtung auch beispielsweise durch bekannte PTO- oder Whiskers-Elemente beheizt werden kann. Auch besteht die Möglichkeit, zur weiteren Verbesserung der Aufbereitung des durch die Verteilungsvorrichtung geförderten Gemisches einen Schwingungsgeber vorzusehen, der die Vorrichtung mit einer Schwingung beaufschlagt.
Abweichend von der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform kann der Verteilungsraum auch anders als scheibenförmig ausgebildet sein.
Beispielsweise könnte dieser Verteilungsraum durch vier strahlenförmig zu den Abströmleitungen 5 verlaufende Leitungen gebildet sein, die in dem Oberteil 3 oder dem Unterteil 2 der Verteilungsvorrich-' tung eingearbeitet sind. In allen Fällen ist es jedoch wesentlich, daß der Querschnitt des Verteilungsraums so bemessen wird, daß der Druck in dem strömenden Gemisch beim Eintritt in den Verteilungsraum im wesentlichen konstant bleibt.

Claims

ANSPRÜCHE 1Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung einer über eine Zuströmleitung zugeführten, eine flüssige und eine gasförmige Komponente enthaltenden 2Phasen-Strömung, insbesondere eines aus flüssigem Kraftstoff und Luft bestehenden Kraftstoff-Luft-Gemisches einer Brennkraftmaschine, auf mehrere tbströmleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuströmleitung (4) und die symmetrisch zur Zuströmleitung angeordneten Abströmleitungen (5) über einen Verteilungsraum (6) verbunden sind, dessen Durchtritts-Querschnitt so bemessen ist, daß die Geschwindigkeit des strömenden Gemisches beim Eintritt in den Verteilungsraum ungefähr konstant bleibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilungsraum (6) im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und koaxial zur Zuströmleitung (4) angeordnet ist mit einer Höhe, die so bemessen ist, daß die Geschwindigkeit des strömenden Gemisches beim Eintritt in den Verteilungsraum annähernd konstant bleibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhle des Verteilungsraums (6) 1/4 des Durchmessers der Zuströmleitung (4) beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnseite (16) des den Verteilungsraum (6) einschließenden Gehäuses als entgegen einer Feder (11) verstellbarer Kolben (10) ausgebildet ist.