DE3600153C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor-Luft/Brennstoff-Drossel­ körper für eine Brennkraftmaschine mit einem am Lufteinlaß­ ende offenen Saugrohr, einer Gemischdrosselklappe am anderen Ende und einem bei der Veränderung der Laufgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Geschwindig­ keit der einströmenden Luft gesteuerten Einlaßöffnung in die Vergaserkammer.

Derartige Motor-Luft/Brennstoff-Drosselkörper für Brennkraft­ maschinen sind beispielsweise aus der DE-OS 24 50 426 be­ kannt, in der ein mit konstantem Unterdruck arbeitender Ver­ gaser mit glattem Ansaugrohr, Drosselklappe und variabler Einlaßöffnung in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine beschrieben ist. Nachteilig bei diesem Drosselkörper ist aber, daß der Brennstoff seitlich über ein Brennstoffzuführsystem mit konzentrischen, untereinander strömungsverbundenen Ringkanälen zugeführt wird. Eine derar­ tige Brennstoffzuführung bewirkt keine optimale Zerstäubung des Kraftstoffs. Für Brennstoffmotoren sind zentrale Ein­ spritzdüsen bevorzugt, die den Kraftstoff bereits beim Ein­ spritzen zerstäuben, leichter steuerbar sind und daher eine bessere Verbrennung in der Brennkammer bewirken.

Ferner ist aus der US-PS 43 47 823 ein Fallstromvergaser mit zentraler Niederdruck-Brennstoffeinspritzung bekannt, der mit einem Festlufttrichter zur turbulenten Zerstäubung des Kraft­ stoffs versehen ist. Dieser Fallstromvergaser arbeitet jedoch nicht mit konstantem Unterdruck und besitzt deshalb den Nach­ teil, daß das Brennstoff-Luft-Mischungsverhältnis über weite Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine nicht konstant ist.

Ferner ist die Anwendung von Brennstoffdispersionsbauteilen in Verbindung mt einem Brennstoffinjektor sowie auf die Luftströmung ansprechenden Bauteilen, die bei Änderung der Luftströmungsbereiche beweglich sind, bekannt.

So beschreibt Kessler beispielsweise in der US-PS 43 47 823 Brennstoffverteilungsränder, die aus konischen Bauteilen be­ stehen und unterhalb des Brennstoffinjektors zur Unterteilung der Luftströmung angebracht sind. Jedoch sind die Ränder nicht beweglich und die Luftströmungsbereiche ändern sich nicht, so daß praktisch eine konstante Luftgeschwindigkeit unabhängig von der Stellung des Drosselventils ausgebildet ist.

Minneck beschreibt in der US-PS 39 94 998 einen axial beweg­ lichen, oberhalb eines üblichen Drosselventils gelegenen Kol­ ben, um eine federbefestigte, selbstregulierende Venturi-Ein­ richtung zu begrenzen, wobei der Kolben auf die Luftströmung anspricht und die Fläche des Venturi ändert und innere Durch­ gänge für die Strömung des Brennstoffes zu der Kante des Kol­ bens zur Umsetzung mit der Luftströmung zwecks Atomisierung oder Zerstäubung des Brennstoffes besitzt. Jedoch ist die dortige Einrichtung eine Vergasereinrichtung und nicht ein Drosselkörper zur Anwendung mit einem Brennstoffinjektor vom Einzeltyp, der mit einer Brennstoffdispersionsplatte und einer gleitbaren Düse zusammenarbeitet, um eine praktisch konstanten Luftgeschwindigkeit an Brennstoff und Luft zur Scherung des Brennstoffes und dessen Zerstäubung einzustel­ len.

Watanabe beschreibt in der US-PS 42 72 460 einen variierbaren Vergaser vom Venturi-Typ, worin ein Rohrbauteil mit dem Brennstoffinjektor verbunden ist, um den Brennstoff im rech­ ten Winkel zu der Luftströmung zur Zerstäubung des Brennstof­ fes zu liefern, jedoch bildet der dortige Aufbau keine Brenn­ stoffdispersionsplatte in Zusammenarbeit mit einem axial be­ weglichen Luftdrosselungsführungskörper, um eine konvergie­ rende/divergierende Luftströmungsfläche zur Zerstäubung des Brennstoffes in der erfindungsgemäß vorgesehenen Weise auszu­ bilden.

Hansen beschreibt in der US-PS 30 49 342 einen federgelager­ ten Düsenführungskörper, der auf die Luftströmung anspricht, um fortscheitend Brennstofföffnungen entsprechend der Luft­ strömung freizulegen. Dort findet sich keine Brennstoffdis­ persionsplatte oder eine bewegliche Düse, um eine praktisch konstante Luftgeschwindigkeit unabhängig von der Stellung des Drosselventils einzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Luft/Brennstoff-Drosselkörper mit variabler Einlaßöffnung in die Vergaserkammer so auszubilden, daß bei zentraler Ein­ spritzung eine optimale Zerstäubung des Brennstoffs in der Luftströmung erfolgt, um einen wirtschaftlichen und effizien­ ten Betrieb der Brennkraftmaschine zu erreichen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit in einem Luft/Brenn­ stoff-Drosselkörper für eine Ein-Punkt-Brennstoffeinspritzung mit einem Saugkanal, worin eine Brennstoffdispersionsplatte direkt unterhalb des Injektors angebracht ist, so daß die Platte einen Teil einer Stopfen- und Düsenanordnung dar­ stellt, die zusammen einen konvergierend-divergierenden Strö­ mungsweg ausbilden, wodurch die Luft und der Brennstoff strö­ men, so daß der Brennstoff durch die an die Luft erteilte er­ höhte Geschwindigkeit unter feiner Atomisierung des Brenn­ stoffes geschert wird, wobei der Düsenteil der Anordnung axial gleitbar entsprechend dem dynamischen Druck der Luft­ stoffströmung bei höheren Luftströmungsgeschwindigkeiten und entsprechend dem Vakuum im Ansaugdurchgang bei geringen Luft­ strömungen zu einer Stelle gleitbar ist, die eine praktisch konstante Luftgeschwindigkeit zu der durch die konvergierend- divergierende Düsen hindurchgehende Luft/Brennstoff-Zufuhr un­ abhängig von der Stellung des üblichen Drosselventils lie­ fert.

Diese Aufgabe wird durch einen gattungsgemäßen Motor-Luft/ Brennstoff-Drosselkörper nach Patentanspruch 1 gelöst, der aufweist: eine zentrale Brennstoffeinspritzung im Ansaugrohr mittels einer Düse stromauf eines feststehenden, rotations­ symmetrischen Vordrosselkörpers mit einer Abrißkante; ein federgelagertes, koaxial zum Vordrosselkörper verschieb­ bares Düsenbauteil, das in Abhängigkeit vom Saugdruck der Brennkraftmaschine zwischen der Gemischdrosselklappe und dem feststehenden Vordrosselkörper einen variablen Strömungseng­ querschnitt bildet, wobei die den Düsenbauteil belastende Feder in einer Kammer derart ausgelegt ist, daß durch den Saugdruckanschluß zum Vordrosselkörper und dem Düsenbauteil ein variabler Engquer­ schnitt im Ansaugrohr erzeugt wird, der mit nahezu konstanter Ansauggemischgeschwindigkeit durchströmt wird und dabei Kraftstofftröpfchen an der Abrißkante des Vordrosselkörpers zerstäubt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Ganz allgemein hat der Drosselkörper eine Brennstoffeinsprit­ zung, die mit einer stationären kreisförmigen Brennstoffab­ lenkoberfläche zusammenarbeitet, deren äußere Kante einen konvergierenden-divergierenden Durchgang mit einem axial be­ weglichen Drosselventil vom Führungskörpertyp bildet, um den Brennstoff von der Kante für eine bessere Zerstäubung oder Atomisierung abzuscheren. Der Führungskörper wird durch das Motorvakuum bewegt, so daß eine konstante Geschwindigkeit für die Strömung unabhängig von der Ventilstellung beibehalten wird.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung und der Figur, die schematisch einen Querschnitt eines erfindungsge­ mäßen Drosselkörpers zeigt.

Unter Bezugnahme auf die Figur ist schematisch ein Teil 10 eines Luftdrosselkörpers mit einem Luft/Brenn­ stoff-Saugrohr 12, das an seinem oberen Ende 14 offen ist und zur Verbindung an seinem unteren Ende 16 mit der Ansaugleitung eines Innenverbrennungsmotors, nicht gezeigt, verbunden ist, dargestellt. Das obere Ende 14 ist so angebracht, daß es saubere Luft aus einem üb­ lichen Luftreiniger, nicht gezeigt, praktisch bei At­ mosphärendruckniveau erhält. Eine Drosselplatte 15 ist auf einer Welle befestigt, die im Drosselkörper zur Drehung über den Durchgang 12 zwischen einer praktisch geschlossenen Motorleerlaufstellung und einer weit offenen Drosselstellung befestigt ist, um die Strömung durch das Rohr zu steuern.

Ein Brennstoffinjektor 18 vom Ein-Punkt-Typ ist in die­ sem Fall direkt oberhalb des Saugrohrs 12, mittels nicht gezeigter Maßnahmen, oberhalb des Einlasses 14 angebracht, um konisch den Brennstoff hieraus zu versprühen, wie durch die gestrichelten Linien 20 angegeben ist. Der In­ jektor ist zentral zur Zusammenwirkung mit einem statio­ nären Brennstoffdispersionsbauteil 22, das direkt unter­ halb des Injektors liegt, angebracht. Das Bauteil 22 bildet in diesem Fall eine Hälfte einer Anordnung vom Stopfen- und Düsentyp, welche zusammen einen konver­ gierenden-dispergierenden Luft/Brennstoff-Strömungsbe­ reich 24 zwischen den beiden Bauteilen zur Erhöhung der Geschwindigkeit der hindurchströmenden Luft- und Brennstoffmengen in der nachfolgend beschriebenen Weise bilden.

Das Bauteil 22 ist als Segment eines Konus mit einer gewinkelten oder abgeschrägten oberen Oberfläche 26 und einem konvergierenden kreisförmigen Bodenteil 28 ge­ bildet. Der Düsenteil besteht aus einem axial beweg­ lichen Führungskörper 30, der in dem Saugrohr 12 auf einer Feder 32 befestigt ist, die gegen eine Stufe in dem Drosselkörper anschlägt. Der Führungskörper hat einen allgemein zylindrischen unteren Führungs­ teil 34 und einen konvergierenden Luftströmungssteuer­ teil 36. Zusammen bilden das stopfenartige Brennstoff­ dispersionsbauteil 22 und der Führungskörper 30 einen konvergierenden ringförmigen Luft- und Brennstoffein­ laßweg 38 und einen divergierenden ringförmigen Aus­ trittsweg 40 mit einem ringförmigen Kehlungsabschnitt 42 mit minimalem Querschnittsflächenbereich dazwischen. Düse und Stopfen bilden deshalb tatsächlich ein variier­ bares Venturi, welches die Geschwindigkeit der Luft- und Brennstoffströmung durch den konvergierenden-di­ vergierenden Weg erhöht, so daß der über die Ober­ fläche 26 nach abwärts laufende Brennstoff an der äußeren Kante abgeschert wird und infolgedes­ sen zerstäubt oder atomisiert wird.

Der axial bewegliche Führungskörper 30 ist in diesem Fall hinsichtlich der Stellung selbstregulierend, so daß praktisch eine konstante Luftgeschwindigkeit für die Luftströmung durch den konvergierenden-divergieren­ den Weg aufrechterhalten wird. Spezifischer verbindet ein Durchgang 44 in dem Drosselkörper den Raum zwischen dem Drosselventil oder der Platte 15 und dem Bauteil 22 mit der Kammer 46. Die Kammer ist zwischen dem Führungs­ körper 30 und dem Drosselkörper 10 ausgebildet und ent­ hält eine Feder 32. Bei niedrigen Luftströmungen, wo die Drosselplatte im wesentlichen geschlossen ist, steht das Vakuum in dem Saugrohr, das unterhalb des Führungs­ körpers 30 übermittelt wird, der Kraft der Feder 32 ent­ gegen und zieht den Führungskörper 30 nach abwärts und von der Dispersionsplatte 22 weg. Dies ergibt einen ge­ steuerten Strömungsbereich zwischen dem Führungskörper und der Dispersionsplatte, wo der Brennstoff durch die hohe Geschwindigkeit der Luftströmung durch den kon­ vergierenden-divergierenden Weg abgeschert wird. Bei höheren Luftströmungen, wo das Drosselventil oder die Platte fortschreitend geöffnet ist, öff­ net der erhöhte dynamische Druck der Luft gegen den konvergierenden Teil 36 des Führungskörpers 30 weiterhin den Führungskörper gegen die Kraft der Feder 32, so daß praktisch die gleiche Luftgeschwin­ digkeit am Kehlungsbereich 42 ohne übermäßige Be­ schränkung durch den Drosselkörper aufrechterhalten wird. Der Führungskörper bewegt sich somit zu einer selbstregulierenden Stellung sowohl unter niedrigen als auch hohen Luftströmungsbedingungen und liefert eine praktisch konstante Luftgeschwindigkeit für Luft und Brennstoff, die durch die Öffnung 24 strö­ men, und zwar unabhägig von der Drosselventilstel­ lung.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß die Er­ findung einen Luftdrosselkörper vom variablen Ven­ turi-Typ in Zusammenarbeit mit einem Brennstoffin­ jektor vom Ein-Punkt-Typ liefert, wobei das Venturi automatisch zu einem Strömungsbereich erweitert wird, der praktisch eine konstante Luftgeschwindigkeit zur Scherung des Brennstoffes unter Zerstäubung desselben liefert und dadurch einen wirksamen und wirtschaftli­ chen Motorbetrieb erlaubt.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Aus­ führungsformen beschrieben, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist.

Claims (3)

1. Motor-Luft/Brennstoff-Drosselkörper mit einem am Luft­ einlaßende offenen Saugrohr und einer Gemischdrosselklappe am anderen Ende für eine Brennkraftmaschine, mit einem bei der Veränderung der Laufgeschwindigkeit der Brennkraft­ maschine in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der ein­ strömenden Luft gesteuerten Öffnung in die Vergaserkammer, gekennzeichnet durch
eine zentrale Brennstoffeinspritzung im Ansaugrohr (12) mittels einer Düse (18) stromauf eines feststehenden, rota­ tionssymmetrischen Vordrosselkörpers (22) mit einer Abriß­ kante;
ein federgelagertes, koaxial zum Vordrosselkörper (22) ver­ schiebbares Düsenbauteil (30), das in Abhängigkeit vom Saugdruck der Brennkraftmaschine zwischen der Gemisch­ drosselklappe (16) und dem feststehenden Vordrosselkörper (22) einen variablem Strömungsengquerschnitt bildet;
wobei die den Düsenbauteil (30) belastende Feder (32) in einer Kammer (46) derart ausgelegt ist, daß durch den Saug­ druckanschluß (44) zum Vordrosselkörper (22) und dem Düsenbauteil (30) ein variabler Engquerschnitt (42) im Ansaugrohr (22) erzeugt wird, der mit nahezu konstanter Ansauggemisch-Geschwindigkeit durchströmt wird und dabei Kraftstofftröpfchen an der Abrißkante des Vordrosselkörpers (22) zerstäubt.

2. Drosselkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vordrosselkörper (22) aufeinanderfolgende diver­ gierende und konvergierende Teile aufweist, die eine ring­ förmige Kante, die de inneren Teil eines Kehlungsbereichs (42) bilden, definieren, so daß eine Brennstoffablenkober­ fläche (26) des Vordrosselkörpers (22) durch den diver­ gierenden Teil begrenzt wird und den Brennstoff zur Abriß­ kante zum Abscheren des Brennstoffs hiervon durch die durch den Kehlungsbereich hindurchgehende Luft richtet.

3. Drosselkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Durchgang (44) das Düsenbauteil (30) mit dem Vakuum in Saugrohr zu einer Stellung zwischen dem Vor­ drosselteil (22) und der Gemischdrosselklappe (15) unter Bewegung des Düsenbauteils (30) nach abwärts, entgegen­ gesetzt den Federeinrichtungen (32), auch bei niedrigen Mo­ torluftströmungsbedingungen und kleineren Drosselventil­ öffnungen verbindet.