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Einrichtung zur Gemischbildung für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen
Es sind gerriischverdichtende Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei denen die
genaue Brennstoffdosierung durch vom Motor angetriebene 'Hochdruckpumpen erfolgt.
Die Einführung des Brennstoffes in den -Saugkanal oder in -den Zylinder erfolgt
hierbei durch offene oder geschlossene Düsen, die eine mehr oder minder feine Verteilung
des Brennstoffes - bewirken. Andererseits sind Oberflächenvergaser bekanntgeworden,
bei denen der Brennstoff durch den Überdruck der Atmosphäre über den in der Saugleitung
herrschenden Druck in die Ansaugleitung gefördert und- hier der vorbeistreichenden
Luft auf einer großen Oberfläche dargeboten wird. Diese Gemischbildner bewirken
zwar eine feine Brennstoffverteilung, sind aber noch mit dem Mangel aller Vergaser
behaftet, nicht über einen großen Regelbereich für alle Betriebsverhältnisse das
jeweils günstigste Gemisch zu liefern. .
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Gemäß der Erfindung erfolgt die Brennstoffzuführung vermittels einer
Druckpumpe durch einen porösen Körper hindurch, .der einen Teil der Luftleitung
bildet.
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Diese neue Anordnung ergibt bei Anwendung eines geeigneten Regelverfahrens
sowohl die -genaue Dösierungsmöglichkeit als auch die -feine Brennstoffaufteilung.
Überraschenderweise sinken aber durch die Kombination der Brennstoffpumpe mit dem
porösen Durchgangskörper die Anforderungen sowohl an die Pumpe als auch an den porösen
Durchgangskörper in einem solchen Maße, daß. man es nicht mehr mit denselben Elementen
zu tun hat, die die Grundlage der beiden bekannten Verfahren. bilden, und es entsteht
trotz dieser geringeren Anforderungen ein weit vollkommeneres und erheblich billigeres
Aggregat, als es die Vereinigung der beiden Elemente erwarten läßt. Im folgenden
sind die wichtigsten Vorteile angeführt: -' i. Die Feinheit und Durchlässigkeit
des porösen Körpers spielt im Gegensatz .zu den Oberflächenvergasern mit- porösen
Stoffen keine Rolle mehr, weil schon die geringsten Pumpendrücke in der Größenordnung
von a Atm. mehr als das Hundertfache des bei Vergasern üblichen Druckes - von wenigen
Zentimetern betragen.
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a. Die Unabhängigkeit von der Durchlässigkeit der porösen Körper läßt
eine weitgehende Verstopfung derselben zu und dadurch eine lange Betriebsdauer des
Aggregats ohne- Erneuerung des porösen Körpers.
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3. Es kann an Stelle der teuren Hochdruckpumpe (ioo Atm. und mehr=
eine Pumpe mit mäßiger Druckleistung (etwa io Atm.) verwendet werden, deren Herstellungskasten
gering sind.
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q.. -_ Da ,ein Flüssigkeitsdruck von ungefähr z Atm. für -den-, Betrieb
Lies Aggregats schon ausreicht, kann der Anfangsdruck der Brennstoffpumpe durch
Verschleiß von io auf
wenige Atm. absinken, ohne daß dadurch die
Funktion gestört wird, das heißt, die an und für sich schon billige Niederdruckpumpe
bedarf während der Lebensdauer des Motors keiner Überholung.
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Es kann für jeden Zylinder eine Einspritzstelle vorgesehen werden;
es kann aber auch eine einzige Einspritzstelle für alle Zylinder Anwendung finden.
Zur Veranschaulichung dieser Verhältnisse ist in den Fig. 2, 3 und 4 durch die ausgezogenen
Linien der Luftbedarf, und durch die gestrichelten und punktierten Linien die Brennstofflieferung,
beides in Abhängigkeit vom Kurbeldrehwinkel, gezeigt.
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Fig.2 bezieht sich auf einen Viertakteinzylindermotor mit einer durch
die Nockenwelle angetriebenen Einkolbenbrennstoffpumpe. Durch Betätigung des Pumpenförderkolbens
vermittels eines geeignet geformten Nockens läßt sich die Lieferung der Pumpe dem
Luftbedarf des Motors derart angleichen, daß das Mischungsverhältnis Luft-Brennstoff
während des Ansaughubes des Motors angenähert gewahrt bleibt. Die gestrichelte Linie
zeigt diese Verhältnisse. Falls man eine Pumpe mit Taumelscheibenantrieb wählt,
um eine bequeme Lieferungsregelung durch Hubänderung zu erzielen, erstreckt sich,
wie es die punktierte Linie in Fig.2 zeigt, die Lieferdauer der Pumpe auf 18ö° der
Pumpen- bzw. Nockenwellenumdrehung, das entspricht einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle.
Die Einspritzdauer der Pumpe ist etwa doppelt so lang als der Saughub des Motors.
Dies würde bei Verwendung der üblichen Düsen zu unmöglichen Verhältnissen führen,
bei Verwendung des porösen Körpers nimmt dieser einen mittleren Sättigungsgrad an,
hält- den Brennstoff bei ruhender Luftsäule zurück und gibt ihn nur an vorbeistreichende
Luft ab. Tropfenbildung wird vermieden, die Beimischung des Brennstoffes zur Luft
erfolgt in Form eines feinen, kalten Nebels.
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In Fig.3 sind die Verhältnisse für einen Vierzylinder-Viertaktmotor
gezeigt, dessen zweikolbige Brennstoffpumpe mit Taumelscheibenantrieb von der Kurbelwelle
angetrieben wird.
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In Fig.4 sind die Diagramme für einen Vierzylinder-Viertaktmotor dargestellt,
dessen vierkolbige Brennstoffpumpe mit Taumelscheibenantrieb von der Nockenwelle
angetrieben wird. Die gestrichelten Linien bedeuten die Lieferung der einzelnen
Kolben, die punktierte Linie die Gesamtförderung der Brennstoffpumpe.
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Bei Viertaktmotoren mit mehr als vier und Zweitaktmotoren mit mehr
als zwei Zylindern überdecken sich auch die Saughübe der Motorenkolben, so daß dauernd
eine Brenn-Stoffabnahme am porösen Durchgangskörper stattfindet.
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Um eine gleichmäßige Belieferung der einzelnen Zylinder zu erreichen,
ist die Brennstoffpumpe und ihr Antrieb zweckmäßig so einzurichten, daß der Rhythmus
ihrer Lieferung sich mit dem Rhythmus der Luftansaugung deckt.
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In der Fig.i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt
gezeigt.
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Das Gemischbildungsgehäuse besteht aus einem Oberteil i und einem
Unterteil 2. Zu der in der Zeichnung abgebrochen dargestellten Luftzuleitung 3 kann
die Luft direkt oder durch ein Gebläse gelangen. Zwischen dem Oberteil i und dem
Unterteil 2 befindet sich der ringförmige poröse Körper 4. Der von der Dosierpumpe
gelieferte Brennstoff wird durch das Rohr 5 in einen schmalen, ringförmigen Spalt
6 zwischen dem porösen Körper 4 und dem Gehäuseunterteil 2 geleitet; Dichtungen
7 und 8 verhindern den direkten Durchtritt des Brennstoffes ins Innere des Gehäuses.
Durch mehrere Schrauben 9 sind Oberteil i, Körper 4 und Unterteil 2 zu einem starren
Block vereinigt.
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Im Gehäuse ist in senkrechter Richtung beweglich der Drosselkonus
io angeordnet, der durch Rippen i i im Untergehäuse und durch einen zylindrischen
Schaft 12 im Obergehäuse geführt ist. Die Bewegung des Drosselkonus nach unten ist
begrenzt durch zwei Stellmuttern 13 und 14. Mit Hilfe dieser Muttern läßt sich die
Stärke des konischen, ringförmigen Spaltes zwischen dem Drosselkonus io und dem
porösen Körper ,4 genau festlegen und derart der geeignete Drosselquerschnitt für
die günstigsten Leerlaufbedingungen bestimmen. Für den guten Leerlauf des Motors
ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß die hierzu benötigte Luftmenge mit großer
Geschwindigkeit an dem porösen Körper vorbeistreicht und denselben auf seiner ganzen
Innenfläche berührt. Der poröse Körper bildet selbst einen Teil der Drosselvorrichtung,
wodurch nicht nur die eben erwähnten günstigen Berührungsverhältnisse zwischen Luft
und Brennstoff geschaffen werden, sondern auch durch die Vermeidung der bei Vergasern
meist üblichen Gemischdrossel grobe Wirbelbildungen nach der Gemischbildung vermieden
werden. Vom Unterteil 2 gelangt das Gemisch in die zum Motor führende Gemischleitung.
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Die Bewegung des Drosselkonus nach oben ist begrenzt durch den Anschlag
15, der sich gegen die Innenwand des Oberteiles i legt, wie es in der Zeichnung
durch den gestrichelt eingezeichneten Drosselkonus dargestellt ist. Am oberen Ende
des Schaftes 12 des Drosselkonus befindet sich ein Gelenkzapfen 16, an
dem
das in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Regelgestänge angreift.
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Um keine zu große Kraft zur Bewegung des Drosselkonus, besonders beim
Übergang vom Leerlauf auf Leistung, zu benötige kann ein Teil der auf den Drosselkonus
wirkenden Strömungskräfte aufgehoben werden durch an beliebiger Stelle des Gestänges
angeordnete Kompensationsfedern oder durch einen pneumatischen Ausgleich, indem
man die Druckdifferenz vor und hinter der Luftdrossel auf eine Membran oder, wie
es im Ausführungsbeispiel gezeigt ist, durch eine Bohrung 17 auf einen Kompensationskolben
18 wirken läßt, der über ein Gestänge i9, 2o, 21 und 22 auf den Gelenkzapfen 16
wirkt und einer nach abwärts gerichteten Kraft am Drosselkonus io eine nach aufwärts
gerichtete Kraft' am Gelenkzapfen 16 entgegengesetzt. In der Zeichnung steht der
Zylinder 23 oberhalb des Kolbens 18 durch eine Öffnung 24 mit der Atmosphäre in
Verbindung. Bei Aufladebetrieb, wenn dem Gemischbildungsgehäuse die Luft durch ein
Gebläse zugeführt wird, ist der Raum im Zylinder 23 oberhalb des Kolbens 18 mit
dem Innenraum des Oberteils i in Verbindung zu setzen. Bei ganz geöffneter Drossel
nimmt das Gestänge i9, 2o, 2,1 und 16 die gestrichelt gezeichnete Stellung ein,
und der Kolben 18 steht im Zylinder 23 ganz unten.
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Als poröse Durchgangskörper können alle Arten Filter fester und gewebter
Art Verwen-.@ung finden; letztere unter der Bedingung, :daß sie auf Hohlkörper aufgezogen
werden oder daß ihnen durch einen Rost fester Halt gegeben wird. ` Die porösen Körper
fester Art oder die Träger für poröse Stoffe gewebter Art können im Gemischbildungsgehäuse,
auch eingekittet oder, eingelötet sein.
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Es steht zu erwarten, daß durch die kalte Feinstaufbereitung des Brennstoffes
in Verbindung mit der genauen Brennstoffdosi-erung in einem nach dem neuen Verfahren
arbeitenden Motor erheblich schwerere Brepnstoffe verarbeitet werden 'können als
im normalen Vergasermotor.