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B e s c h r e.'.i b u n g d e r E r f i n d u n g
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wiedervergasung des im
Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors niedergeschlagenen Kraftstoffes, insbesondere
bei Kaltstart.
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Bei kaltem Motor und Ansaugrohr schlägt sich der in feinen Tröpfchen
in der Ansaugluft enthaltene Kraftstoff, bei tiefen Außentemperaturen unter Umständen
der gesamte in der Ansaugluft enthaltene Kraftstoff, an der Innenwand des Ansaugrohres
nieder und gelangt durch Herablaufen an dieser in flüssiger Form in den Arbeitsraum
des Motors, wo er gerade bei kaltem Motor nicht oder nur unzureichend verbrannt
wird. Bei Nichtanspringen des Motors verstärkt sich dieser Effekt durch weiteren
Kraftstoffnachschub und der von diesem entwickelten Verdunstungskälte.
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Ein gleicher Effekt kann jedoch auch bei laufendem Motor durch übersättigung
des Gemisches bei zu starkem Gasgeben eintreten.
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Zusätzliche Vergaser zur Verhinderung dieses Effektes sind nicht bekannt
und ein Bedürfnis nach der Wiedervergasung des Kraftstoffwandniederschlages entstand
erst, als erkannt wurde, daß dieser eine Ursache für die Belastung der Abgase mit
unverbrannten Kraftstoffanteilen oder unerwünschten Reaktionsprodukten der Kraftstoffverbrennung
ist.
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Zahlreiche Vorschläge, nach denen im Bereich einer venturirohrartigen
Einengung des Ansaugrohres der gesamte Kraftstoff über ringförmig um diesen Rohrquerschnitt
angeordnete feine Düsen (z. B.
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FR-PS 667 172) oder einen ringförmigen porösen Körper ( z. B. DE-PS
641 116) eingebracht werden soll, haben, von den Regelschwierigkeiten abgesehen,
nur insofern eine Verbesserung gebracht, als der Abschnitt des Ansaugrohres, in
dem Kraftstoffniederschlag eintreten kann, in diesem Fall kürzer ist.
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Der Weg, durch Aufheizen des Ansaugrohres einen Kraftstoffniederschlag
zu verhindern, ist zu aufwendig und träge, d. h. es muß beim Anfahren erst längere
Zeit gewartet werden, bis eine ausreichende Erwärmung zustandegekommen ist, und
es ergibt sich dadurch eine unzuträglich Belastung der Batterie.
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Auch zeigt sich, daß bei Übersättigung auch bei warmem Motor und unter
normalen Betriebsverhältnissen noch Kraftstoffniederschläge, also auch bei warmem
Ansaugrohr eintreten können.
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Aufgabe der Erfindung war es daher, anstatt die Kondensation des Kraftstoffes
an der Wandung des Ansaugrohres zu verhindern, den niedergeschlagenen Kraftstoff
wieder zu verdampfen und in Dampfform dem Arbeitsprozeß des Motors zuzuführen und
zwar nicht nur beim Kaltstart, sondern auch bei Niederschlag infolge von Übersättigung
des Ansauggemisches oder bei sonst in Flüssigform im Ansaugrohr anfallendeq-( Kraftstoff.
Die Wiedervergasung im laufenden Betrieb muß naheliegenderweise sofort nach Eintritt
des Niederschlages erfolgen, wie auch beim Kaltstart der gewünschte Effekt sofort
erzielt werden sollte, um nicht in einer Anlaufphase flüssigen Kraftstoff im Ansaugrohr
und im Arbeitsraum des Motors unzulässig anzureichern.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen.
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Durch den beheizten porösen Ringkörper werden am Ansaugrohr niedergeschlagene
und an seiner Innnenwand herabrinnende Kraftstofftröpfchen-und Schlieren abgefangen
und wieder verdampft.
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Der aus dem Ringkörper austretende Kraftstoffdampf wird von dem Strom
des Frischgases mitgenommen und mit diesem bis zum Eintritt in das Einlaßventil
vollständig vermischt, sodaß nur gasförmige Kraftstoffanteile oder in feinsten Nebeltröpfchen
vorliegender Kraftstoff in den Arbeitsraum des Motors gelangen, sodaß immer, auch
in der Kaltstartphase und bei zu starkem Gasgeben eine vollständige Verbrennung
eintreten kann. Bei Verwendung von zu einem Raumgitter vernetzten polykristallinen
Whiskers wird ein Kraftstoffnebel erzielt, dessen Tröpfchendurchmesser im unteren
-Bereich liegt und der infolge seiner langen Standzeit auch an kaltem Ansaugrohr
und Arbeitsraumwänden keine Niederschläge bilden kann und bei dem innerhalb des
Ansaugvorganges auch bei kalter Ansaugluft kein Zusammenkondensieren der Tröpfchen
eintritt.
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Der aus dem porösen Ring austretende und zunächst an der Wand des
Ansaugrohres entlangstreichende aufgeheizte Kraftstoffnebel verhindert, daß die
im Hauptstrom vorhandenen Kraftstoffteilchen mit der Wand des Ansaugrohres in Berührung
kommen bzw. er heiet sie so weit auf, daß eine Kondensation unterbleibt. Mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird somit beim Kaltstart sofort ein
Betriebszustand wie bei heißem Motor erreicht.
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Die Schaltung der Beheizung des porösen Ringes erfolgt automatisch
und zwar wird das Einschalten durch das Anlassen des Motors gesteuert, das Abschalten
durch eine vorgegebene Zeit.
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Bei Anordnen eines Sensors, der während der gesamten Betriebsdauer
des Motores unter Strom gehalten wird, wird die Beheizung des porösen Ringkörpers
bei Ansprechen des Sensors automatisch eingeschaltet und solange aufrechterhalten,
bis der Sensor nicht mehr anspricht, also seinen normalen Widerstand wieder erreicht
hat.
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Bei Verwendung einer Beheizung durch Hochfrequenzstrom erfolgt das
Aufheizen des porösen Ringkörpers auf die Verdampfungstemperatur in sehr kurzer
Zeit.
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Der Sensor kann daher in einem Abstand vom porösen Ringkörper angeordnet
werden, der der Weglänge der herabrinnenden Tropfen während der Aufheizzeit entspricht.
An sich wird aber überschüssiger Kraftstoff ausreichend lange in dem porösen Körper
gespeichert, der entsprechend seiner Aufheizzeit dafür dimensioniert sein muß.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung im
folgenden näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt mit einen Axialschnitt durch ein/der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ausgestattetes Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors für Fahrzeuge in
schematischer Darstellung.
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Das Ansaugrohr 1 zeigt an seinem oberen Ende einen üblichen Vergaser
2 mit Luftfilter. Es verläuft nach unten in den Krümmer 3, an dessen Ende das EinlaB-ventil
4 angedeutet ist. Das Ansaugrohr ist bei 5 geteilt. Beide Teile sind mit den Flanschen
6 und 7 verschraubt. In dem unteren Flansch 7 ist eine mit dem Ansaugrohr 1 konzentrische
koaxiale Ausdrehung 8 vorgesehen, in die von der in der Zeichnung rechten Seite
durch die Öffnung 8 ein Keramikring 10 nach Lockern der Schraube 11 und weiterer
in der Zeichnung nicht sichtbarer Schrauben eingeschoben und durch Anziehen dieser
Schrauben 10 festgeklemmt werden kann. Der Keramikring 10 weist an seiner Innenseite
eine Wickelung einer Induktionsspule 12 auf, die z. B. auf ihn eingebrannt und galvanisch
verstärkt sein kann und die über die Zuleitungen 13 und 14 auf einen hochfrequenten
Induktionsstrom schaltbar ist.
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In dem Keramikring 10 und der Induktionsspule 12 ist konzentrisch
ein poröser Ringkörper 15 angeordent, der aus untereinander zu einem festen Raumgitter
vernetzten, in der Gasphase in ein Magnetfeld abgeschiedenen polykristallinen Whiskers
aus ferromagnetischem Metall besteht.
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Die Verbindung der Whiskers an ihren Verkreuzungsstellen kann ebenfalls
durch Metallabscheidung in der Gasphase oder Versintern hergestellt sein, wodurch
ein starrer Körper mit sehr großem Porenanteil besteht. Der obere Flansch 6 weist
eine nach unten und außen zu sich leicht konisch erweiternde Innenwandung 16 auf,
die obere Oberfläche des porösen Ringkörpers ist eine nach außen und unten weisende
konische Oberfläche 17, sodaß an der Innenwand 18 des Ansaugrohres 1 niedergeschlagener
und herab laufender Kraftstoff in das innere des porösen Ringkörpers geleitet wird.
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Die Whiskers des Ringkörpers werden durch in sie induzierte Hochfrequenzströme
beim Einschalten der Induktionsspule 12 erhitzt, sodaß der in den porösen Ringkörper
15 gelangte Kraftstoff sofort verdampft bzw. vernebelt wird, wobei die Vielzahl
der die Porenräume durchsetzenden Whiskers ein Entstehen von Dampfblasen verhindert.
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Der erzeugte Kraftstoffnebel tritt an der Unterseite 19
des
porösen Ringkörpers 15, die nach dem unteren Teil des Ansaugrohres 1 freiliegt,
in einem im radialen Schnitt ringförmigen Dampfstrom aus, der sich bis zum Erreichen
des Einlaßventiles 4 vollständig der das Ansaugrohr 1 durchströmenden Ansaugluft
beimischt. Auf diese Weise wird jede Wandbenetzung durch Kraftstoff, bevor sie durch
Sammeln der Tröpfchen und Ablaufen in'den Arbeitsraum gelangen kann, wieder vergast
und vernebelt.
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Auf dem abwärts nach dem porösen Ringkörper folgenden Stück des Ansaugrohres
1 kann eine Wandkondensation nicht mehr eintreten, da der im porösen Ringkörper
erzeugte heiße Kraftstoffdampf an der Innenwand des Ansaugrohres entlang streicht
und so das Auskondensieren des vom Vergaser erzeugten an sich kalten Kraftstoffnebel
durch Zuführung von Wärme an diesen und an die Wand des Ansaugrohres verhindert.
Es ist jedoch zweckmäßig, den porösen Ringkörper 15 so nahe an das Einlaßventil
4 wie möglich anzuordnen.
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Die Induktionsspule 12 ist an eine elektrische Schaltung angeschlossen,
durch die der Heizstrom beim Anlassen des Motors für eine konstante vorgegebene
Zeit eingeschaltet wird, die der Zeit entspricht, die für das Warmlaufen des Motors
und das Erwärmen des Ansaugrohres notwendig ist.
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Im porösen Ringkörper 15 ist ferner ein Thermofühler 20 mit der Zuleitung
21 vorgesehen, durch den die Regelung des die Induktionsspule durchlaufenden Stromes
auf einen konstanten Wert gesteuert wird.
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Um während des Betriebes des Motors einen Wandniederschlag des Kraftstoffes
im Ansaugrohr, der z.B. durch zu starkes Gasgeben verursacht wird, wieder zu verdampfen
ist ein Sensor 22 oberhalb des porösen Ringkörpers 15 vorgesehen, der den herablaufenden
Kraftstoff registriert und das Ein- und Ausschalten der Beheizung der Induktionsspule
zum Zwecke der Verdampfung dieses Kraftstoffes steuert.
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Dieser Sensor ist eine an der Innenwand 18 des Ansaugrohres 1 anliegende
durch eigene Federwirkung angepreßte Schleife aus Widerstandsdraht, die mit einer
Oxydschicht gegen die Innenwand 18 isoliert ist. Dieser Sensor ist über die Zuleitung
23 ständig an einen Stromkreis angeschlossen und dadurch erwärmt.
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Wird der Sensor von an der Innenwand 18 herabfließendem Kraftstoff
benetzt, so tritt an der oder den Benetzungstellen eine Abkühlung durch Verdunstungskälte
ein, die seinen Widerstand und damit seinen Stromdurchfluß verändert. Dadurch wird
in der Schaltung,
an der der Sensor liegt, ein Signal zur Steuerung
des Heizstromes der Induktionsspule 12 erzeugt.
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Durch das sofortige Einschalten des den porösen Ringkörper 15 erhitzenden
Induktionsstrom ist dieser bereits auf Verdampfungstemperatur gebracht, wenn ihn
der Kraftstoff erreicht, der den Sensor 22 hat ansprechen lassen.
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Bezugs zeichenverzeichnis 1 Ansaugrohr 2 Vergaser 3 Krümmer 4 Einlaßventil
5 Teilung von 1 6 Oberer Flansch 7 Unterer Flansch 8 Ausdrehung in 7 9 Öffnung in
8 10 Keramikring 11 Schraube 12 Induktionsspule 13,14 Zuleitungen zu 12 15 poröser
Ringkörper 16 Innenwand von 6 17 Oberfläche von 15 18 Innenwand von 1 19 Unterseite
von 15 20 Thermofühler 21 Zuleitung zu 20 22 Sensor 23 Zuleitung zu 22