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Spritzvergaser mit Bremsluftzufuhr für Verbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung betrifft Vergaser für Verbrennungskraftrnaschinen, insbesondere solche
Vergaser, in die der Brennstoff durch eine Spritzdüse mit Bremsluftzufuhr gelangt,
deren Aufgabe bekanntlich die ist, bei bestimmten Motorgeschwindigkeiten durch das
Ansaugen von Bremsluft die Menge des angesaugten Brennstoffs zu verringern. Sie
besteht darin, dafl nicht eine einzige Düse Verwendung findet, sondern mehrere Düsen,
die entweder gleichzeitig eingeschaltet sind oder nacheinander wirken oder auch
sich in der Zeitdauer der Wirkung überschneiden. Durch diese Zusammenstellung von
mehreren Spritzdüsen mit BremsInftzufuhr werden verschiedene Vorteile erzielt. Ein
Vorteil besteht darin, daß durch Unterteilung des dem Vergaser zugeführten Brennstoffstrahls
in mehrere einzelne Strahlen eine erheblich bessere Zerstäubung erzielt wird. Der
Nachteil, der etwa dadurch eintreten könnte, daß die Regelung kleiner Düsen schwieriger
ist als die Regelung einer großen Düse, tritt deswegen zurück, weil durch die Düsen
ein Gemisch von Luft und Brennstoff, also- an sich schon eine recht große Masse
zugeführt wird, die eine Regelung ermöglicht. Während: also bei ge*öhnlichen Spritzdüsen
(die sogenannten »Registervergaserrc) sehr feine Düsenbohrungen haben müssen und
deshalb leicht verstopft sind, besitzen Spritzdüsen mit Bremsluftzufuhr erheblich
größere, unempfindliche Bohrungen und Austrittsöffnungen. Ein zweiter Vorteil besteht
darin, daß man mittels mehrerer Düsen verschiedene Brennstoffe in jedem gewünschten
Verhältnis zuführen kann. Beispielsweise kann man dein schwer entzündlichen Brennstoff
während gewisser Perioden, vorwiegend bei langsam laufendem Motor, leichten Brennstoff
zusetzen, um die Entzündungstemperatur des Gemisches herabzusetzen. In einem solchen
Falle wird man zum Zwecke des Anlassens des Motors zunächst nur leichten Brennstoff
eintreten lassen, während einer zweiten Periode ein Gemisch von leichtem und schwerem
Brennstoff und während des regelmäßigen Betriebes lediglich schweren Brennstoff.
Man kann auch durch eire dritte Düse Wasser zuführen, um eine günstigere Verbrennung
gewisser Brennstoffe zu erzielen, und um die Verdichtung des Gemisches im Motor
ohne Gefahr von Selbstzündungen höher treiben zu können. Der Vorteil der Verwendung
getrennter Düsen für die einzelnen Betriebsmittel liegt darin, daß die Mengen sich
genau regeln lassen, und daß jedes einzelne Betriebsmittel nach Bedarf unabhängig
von den anderen Betriebsmitteln geregelt oder ausgeschaltet werden kann. Ein weiterer
Vorteil der neuen Anordnung besteht darin, daß man durch Zusammenstellung mehrerer
verschiedenartiger Düsen für denselben Brennstoff oder auch für verschiedene Brennstoffe,
.für jede Leistung, Drelizabl und Drosselstellung der Maschine ein Brennstoffluftgemisch
herstellen kann, das der günstigsten bzw. gewünschten Zusammensetzung mit beliebig
großer Annäherung gleichkommt. Die beschriebenen Wirkungen treten dann besonders
in
die Erscheinung, wenn die Düsen an einer solchen Stelle im Vergaser münden, daß
sie in jeder Stellung des Drosselkörpers im Wirkungsbereich des Saugzuges des Motors
liegen, wenn sie also nicht vor dem Drosselkörper münden, sondern an der Drosselstelle
oder zwischen dieser und dem Motor. Bei einer solchen Anordnung wird selbst bei
stärkster Drosselung sehr viel Luft angesaugt, die aus dem Brennstoff einen gleichmäßigen
Schaum bildet und auch bei abgedrosselter Maschine gute Zerstäubung des Brennstoffs
bewirkt.
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In der Zeichnung -sind Abb. r und 2 Diagramme zur Erläuterung der
Wirkung einer Bremsdüse und des Zusammenwirkens verschiedener Bremsdüsen zwecks
Erzielung eines gleichförmigen Gemisches, Abb.3 ein Querschnitt durch einen Vergaser
mit mehreren Düsen, Abb. q. ein Grundriß von Abb. 3, Abb. 5 ein Querschnitt durch
ein zweites Ausführungsbeispiel mit drei folgeweise zusammenwirkenden Düsen für
drei verschiedene Flüssigkeiten und Abb. 6 und 7 ein Grundriß und eine Seitenansicht
von Abb. 5.
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In den Diagrammen von Abb. x und 2 geben die Ordinaten die Brennstoffmenge
für die Zeiteinheit und die Abszissen die Luftmenge für die Zeiteinheit an, die
durch die Vergaser bei verschiedenen Betriebsgeschwindigkeiten hindurchgehen. In
Abb. i bedeutet die Gerade I die theoretische Kurve der günstigsten Zusammensetzung
von Luft und Brennstoff. Luft und Brennstoff stehen also immer in einem bestimmten
Verhältnis. Die Linie II-II' gibt die Zusammensetzung des Gemisches bei Verwendung
einer gewöhnlichen Spritzdüse, d. h. einer Düse ohne Luftbremsung, wieder. Die Linie
zeigt, daß bei geringer Geschwindigkeit des Motors zuwenig und bei hoher Geschwindigkeit
zuviel Brennstoff angesaugt wird. Die Linie III zeigt die Wirkung der Bremsluftzufuhr.
Eine solche Düse mit Bremsluftzufuhr hat zunächst den der gewöhnlichen Düse entsprechenden
Verliuf. Von einer den Abmessungen der Düse entsprechenden Stelle an tritt die bremsende
Wirkung der Luftzufuhr zur Düse in die Erscheinung. Diese Wirkung kann bei starker
Luftzufuhr so groß werden, daß sich die sekundliche Brennstoffmenge bei steigender
Geschwindigkeit des Motors und entsprechender Steigerung der Luftmenge überhaupt
nicht mehr wesentlich ändert. In diesem Falle folgt die Zusammensetzung des Gemisches
der Kurve III, die parallel zur Abszissenachse verläuft. Um eine günstige Zusammensetzung
des Gemisches zu erzielen, wird man durch die Bremsdüse weniger Luft zuströmen lassen,
als der Kurve III entspricht. Man erhält dann die Kurve IV. Der Gesamtverlauf der
Zusammensetzung des Brennstoffluftgemisches entspricht dem ersten Teil der Kurve
II und dem Zweig IV. Diese beiden Zweige werden so gelegt, daß eine möglichst gute
Annäherung an die gerade Linie I erreicht wird. Natürlich trat der gezeichnete scharfe
Knick in der Kurve II-IV nicht ein. Hier ist vielmehr die Kurve abgerundet.
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Wenn auch durch die Bremsluftzufuhr eine ziemlich erhebliche Annäherung
an die Gerade I erreicht werden kann, so finden doch noch gewisse Abweichungen statt.
Wie diese Abweichungen bedeutend verringert und praktisch beseitigt werden können,
ist in Abb. z dargestellt. Der Vergaser ist demgemäß mit mehreren Düsen verschiedener
Abmessungen ausgestattet, deren Kurven mit a, b und c bezeichnet sind. Wenn
die Ordinaten dieser Kurven addiert werden, so erhält man eine Summenkurve d. Da
die Knickpunkte der einzelnen Kurven an verschiedenen Stellen liegen, tritt ihre
nachteilige Wirkung wesentlich zurück. Ihre Wirkung in der Summenkurve ist tatsächlich
geringer, als die Kurve angibt, da die Ecken tatsächlich abgerundet sind. Das Diagramm
läßt erkennen, daß man schon mit drei Bremsdüsen eine praktisch vollkommene Annäherung
an die günstigste Zusammensetzung des Gemisches für alle Drehzahlen und Drosselstellungen
erzielen kann.
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Abb. 3 und 4 zeigen nun die praktische Ausführung des in den Diagrammen
enthaltenen Gedankens.
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Der Vergaser besteht aus einem Rohr i, einer Drosselklappe 3 und beispielsweise
vier Spritzdüsen B. Die Düsen 8 münden sämtlich im Bereich der Saugwirkung des Motors,
also unmittelbar an der Drosselklappe 3. Die den Düsen 8 vorgeschalteten Düsen 9,
welche der Bremsluftzufuhr dienen, bestehen beispielsweise aus einer Spindel io,
die mittels Gewindes ii in den erweiterten Brennstoffkanal iz eingesetzt ist. Die
Spindel ro ist von oben her mit einer Längsbohrung 13 versehen, die nach unten bis
zu Querbohrungen 14 reicht. Darunter befinden sich Querbohrungen 15, die durch eine
feine Längsbohrung i6 mit dem unteren Brennstoff kanal i7 in Verbindungsteh en.
In das obere Ende der Spindel 9 ist -eine Schraube 18 eingesetzt, die an ihrer Spitze
abgerundet und .ausgehöhlt und mit Längs-und Querbohrungen ig versehen ist. Diese
Bohrungen stellen durch in der Spindel angeordnete Bohrungen 2o die Verbindung der
Längsbohrung 13 mit der äußeren Luft her. Durch Verstellen der Schraube 18 ist der
so gebildete Luftzutritt regelbar.
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Durch die an der Brennstoffdüse 8 entstehende Druckverminderung wird
durch die Längsbohrung 16 aus dem Brennstoffkanal 17 eine gewisse -Brennstoffmenge
angesaugt, die
in den Querbohrungen 15 verteilt wird und in dünner
Schicht in dem Zwischenraum zwischen den Wandungen des Kanals 12 und der Spindel
g der Brennstoffdüse 8 zuströmt. Hierbei kommt der Brennstoff an den Querbohrungen
1q. vorüber, und durch diese tritt von der Längsbohrung 13 eine so große Menge Luft
hinzu, daß. aus der Düse 8 ein Gemisch aus Brennstoff und Luft als gleichmäßigcr
Schaum austritt, der leichter und besser zerstäubt wird, als der flüssige Brennstoff
allein.
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Die sämtlichen Bremsdüsen besitzen im vorliegenden Falle die gleiche
Abmessung. Sie erhalten denselben Brennstoff und können aus diesem Grunde an denselben
Schwimmerbehälter angeschlossen werden. Durch die Unterteilung des dem Vergaser
zuströmenden Brennstoffschaumes wird nun nicht nur eine einfache Vervielfältigung
der Düsenwirkung erzielt, sondern man gewinnt durch die Unterteilung des austretenden
Strahles des Brennstoffluftgemenges den Vorteil, daß eine erheblich bessere Zerstäubung
der einzelnen Düsenstrahlen erzielt wird. Denn wenn die einzelnen Bläschen des Schaumes
durch eine einzige, verhältnismäßig starke Düse austreten, so besteht die Gefahr,
daß die zerplatzenden Bläschen sich wieder zusammenballen. Wenn aber der Strahl,
in dem die einzelnen Bläschen austreten, sehr dünn ist, wenn also in jedem Augenblick
nur sehr wenige Bläschen austreten und zerplatzen, wird ein Zusammenballen des Brennstoffnebels
nicht eintreten.
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Die Anordnung nach Abb. 3 und q. läßt sich auch anwenden, um die Wirkung
von Düsen verschiedener Abmessung miteinander zu vereinigen, wie an Hand der Diagramme
von Abb. z und 2 erläutert ist. Die Abmessung der einzelnen Düsen und die Größe
der Lufteinlaßöffnungen wird durch Versuche ermittelt. Die Zusammenstellung verschiedener
Düsen erfolgt mit Hilfe der ermittelten Diagramme der einzelnen Düsen: Sofern den
Düsen verschiedene Betriebsmittel zugeführt werden sollen, werden sie an verschiedene
Schwimmerbehälter angeschlossen. Man kann für diesen Zweck die Anordnung nach Abb.
3 und q. verwenden; es sind für die einzelnen Düsen gesonderte SCh,#i'immerbehälter
erforderlich. Sofern jedoch die verschiedenen Betriebsmittel nacheinander zugeführt
werden sollen, läßt sich beispielsweise die Anordnung nach Abb. 5 bis 7 verwenden.
Der in diesen Abbildungen dargestellte Vergaser ist in seinen Grundformen bekannt.
Die Misch- oder Bremsdüsen, von denen im vorliegenden Fall, abweichend von den bekannten
Ausführungen, mehrere angeordnet sind, besitzen beispielsweise dieselbe Bauart,
wie diejenigen nach Abb. 3 und q. Sie sind um den Umfang des Vergasers derart verteilt,
daß beim.Einschalten des Vergasers zunächst die Düse 81 frei gelegt wird, durch
die beispielsweise leichter Brennstoff zugeführt wird, danach die Düse 82, durch
die schwerer Brennstoff zugeführt wird, und zuletzt die Düse 83, durch die Wasser
zugeführt wird. Die Schwimmerbehälter für die einzelnen Düsen sind in geeigneter
Weise um den Vergaser verteilt.
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Wenn die Maschine mit großer Drehzahl läuft, so ist der Drosselkörper
3 entsprechend weit geöffnet, und zwar so weit, daß entweder die Wasserdüse 83 frei
gelegt wird oder nur die Düsen 82 und 81. In dem Maße, wie die Geschwindigkeit der
Maschine sinkt, wird der Drosselkörper 3 geschlossen. Wenn die Geschwindigkeit der
Maschine sehr klein wird und der Drosselkörper 3 sich der Abschlußstellung nähert,
so wird an den Düsen 81 und 82 durch Verringerung des Durchlaßquerschnitts für die
Luft eine starke Saugwirkung aufrechterhalten. Um zu verhindern, daß diese Saugwirkung
zu stark wird und zu viel Brennstoff angesogen wird, legen sich nun Zungen 2t über
die Düsen 81 und 82, so daß diese mehr oder weniger abgedeckt werden. Die Zungen
21: können, wie gezeichnet, exzentrisch ausgebildet sein, sie könnnen aber auch
spitz zulaufen. Auch können sie exzentrisch und spitz zulaufend sein. Die Düse 81
für leichten Brennstoff kann mittels eines an dem Drehkörper 3 sitzenden Nockens
32 abgedeckt werden. Der Nocken kann so angeordnet werden, daß die Düse 81 schon
bald nach Einschaltung der Düse 82 für schweren Brennstoff ausgeschaltet wird. Die
Anordnung kann aber auch so getroffen werden, daß beide Düsen gleichzeitig eingeschaltet
sind. In diesem Falle wird dem Vergaser ein Gemisch von leichtem und schwerem Brennstoff
zugeführt. Der leichte Brennstoff hat dann die Aufgabe, bei geringen Geschwindigkeiten
die Zündung des schweren Brennstoffes zu sichern.