DE653447C

DE653447C - Brennstoffverdampfervorrichtung fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE653447C
Application number: DEP68476D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-11-12
Filing date: 1933-11-12
Publication date: 1937-11-24
Also published as: US1938497A; GB407233A

Description

Die Erfindung betrifft Brennstoffverdampfervorrichtungen, insbesondere für Brennkraftmaschinen, bei welchen Luft aus einem über dem Boden einer Verdampferkammer befindliehen Luftblasenbildner durch flüssigen Brennstoff hindurchgeleitet und das aufsteigende Gemisch in dem oberen Teil dieser Verdampferkammer gesammelt wird, der mit der Saugleitung der Maschine verbunden ist.

Bei den üblichen Spritzvergasern zur Herstellung eines Brenngemisches aus Luft und flüssigem Brennstoff für Brennkraftmaschinen wird während des Saughubes Luft rund um eine in der Saugleitung für die Luft ange· ' ordnete Brennstoffdüse angesaugt; flüssiger Brennstoff tritt aus der Düse aus und wird auf dem Wege zu den Motorzylindern zerstäubt und teilweise verdampft. Indessen Wird in derartigen Vergasern eine verhältiiismäßig große Menge des zerstäubten Brennstoffs nicht verdampft, sondern gelangt in Form mikroskopisch kleiner Tröpfchen in die Zylinder und erschwert hier den ordnungsgemäßen Ablauf der Verbrennung.

Es sind nun ferner auch schon Vergaser bekannt, bei denen Luft durch einen flüssigen Brennstoffvorrat hindurchgeleitet wird; bei diesen Vergasern- wird aber die gesamte Verbrennungsluft über diesen Weg geführt, so daß bei jedem Kolbenhub ein großer Teil des in der Verdampferkammer befindlichen Dampfes abgezogen wird, was zur Folge hat, daß der Dampf schon ganz kurze Zeit nach seiner Verdampfung die Kammer verläßt und infolgedessen ziemlich feucht ist, da unter diesen Umständen auch Umlenkplatten und ähnliche Einrichtungen die in dem Gase schwebenden kleinen Brennstofftröpfchen nicht völlig zur Abscheidung bringen können.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, indem praktisch der gesamte flüssige Brennstoff in Dampfform in die Motiorzylinder gelangt.

JDie Erfindung besteht in der Zuführung nur eines Teiles der für das Gemisch erforderlichen Luft zum Luftblasenbildner und Leitung des Hauptteiles der Luft über eine mit dem oberen Teil der Verdampferkammer durch ein in Abhängigkeit vom Unterdruck der Maschine gesteuertes, vorzugsweise federbelastetes Ventil verbundene Misch- und Saugleitung zur Maschine.

Der trockene Brennstoffdampf im oberen Teil der Verdampferkammer wird also beim Saughub des Motors in den Einlaßkrümmer

übergeführt, Der Ausdruck trocken soll besagen, daß der Brennstoff in Dampfphase praktisch frei von flüssigen Brennstofftröpfchen ist. . Es gelangt bei jedem Motorhub nur ein kleiner Teil des in der Verdampferkammer vorhandenen Dampfes in den Emlaßkrümmer, während die Hauptmasse des Brennstoffdampfes in der Kammer bleibt und sich in ihr ίο daher so lange Zeit hindurch befindet, daß sich alle Brennstofftröpfchen aus ihm abscheiden können.

Über dem Boden der Verdampferkammer wird daher dauernd ein Vorrat von flüssigem Brennstoff und in ihrem Oberteil ständig eine Vofratsmenge von trockenem Brennstoffdampf aufrechterhalten. Vorzugsweise wird außerdem ständig ein Teil des flüssigen Brennstoffs in der Verdampferkammer zerstäubt, so daß er leichter in Dampfform übergeht. Dies geschieht durch Anordnung einer Düse im unteren Teil der Verdampferkammer, der flüssiger Brennstoff mit Luftzusatz durch eine Fördereinrichtung, z. B. eine zweckmäßig als Doppelpumpe ausgebildete Pumpe, zugeführt wird und deren Austrittsöffnung gegen - eine Prallplatte und den oberen Teil der Verdampferkammer gerichtet ist. Die Pumpe wird zweckmäßig vom Einlaßkrümmer her durch den Unterdruck der Maschine betätigt. Um eine bessere Verdampfung des flüssigen Brennstoffes zu erzielen, wird die Verdampferkammer und die mit dem flüssigen Brennstoff zu vermengende Luft vorteilhaft in an sieh bekannter Weise durch die Auspuffgase des Motors erwärmt. Der Verdampfer kann mit Einrichtungen versehen werden, um dem Motor für Anlaßzwecke zunächst eine Mischung von Luft und verdampftem Brennstoff zuzuführen, so daß das Anlassen des Motors nicht vom Vorhandensein eines Brennstoffdampfvorrats in der Verdampferkammer abhängig ist.

Wird erfindungsgemäß ein Teil des flüssigen Brennstoffs in der Verdampferkammer zerstäubt, indem er z. B. gegen einen Prallteller geschleudert wird, so wird dieser zweckmäßig in einer Verengung der Verdampferkammer angeordnet, die durch kegelige Verjüngung jeweils des oberen und unteren Teiles der Verdampferkammer nach der Mitte zu entstanden ist. Auf diese Weise wird der obere Teil der Verdampferkammer besonders gut vor dem Eindringen flüssiger Brennstoffteilchen geschützt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind bei der Beschreibung des zeichnerischen Ausführungsbeispiels behandelt.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vergasers dargestellt.

Fig. ι ist eine Seitenansicht des Verdampfers,

Fig. 2 ein senkrechter Schnitt,

Fig. 3 ein waagerechter Schnitt durch den .-Verdampfer.

" ,'-jFig. 4 ist ein vergrößerter senkrechter ,"-:;i3f:hnitt durch einen der Pumpenzylinder und die 'benachbarten Verdampferteile.

Fig. 5 ist eine vergrößerte Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der vollständigen Doppelpumpe einschließlich des Steuerventils derselben.

Fig. 6 und 7 sind Teilschnitte zur Darstellung der Einlasse und Auslässe der Pumpenzylinder.

Fig. 8 zeigt den Prallteller aus Fig. 2 in größerem Maßstab.

Der Teil 1 ist zugleich Verdampferkammer und Brennstoffbehälter, in dem ein Flüssigkeitsvorrat in der in Fig. 2 ersichtlichen Höhe mittels eines Schwimmerventils 2 aufrechterhalten wird, das die Brennstoffzuflußlei- ■ rung 3 überwacht.

Die Verdampferkammer 1 ist von einer Kammer'4 eingeschlossen, die von den Auspuffgasen des Motors durchströmt wird. Die Gase treten bei 5 ein und verlassen die Kammer bei 6.

Die Kammer 4 ist ihrerseits wieder von ' einer Kammer 7 "umschlossen, durch die atmosphärische Luft strömt, die zur Verdampfung eines Teils, des flüssigen Brennstoffs in der Kammer 1 bestimmt ist und bei 8 in die Kammer 7 eintritt. Die Luft strömt zunächst aufwärts um die Kammer 4 herum und wird hierbei erwärmt. Ein Teil der erwärmten Luft strömt durch ein Rohr 9 zu einem Luftblasenbildner 10, der in an sich bekannter Weise über dem Boden der Verdampferkammer 1 angeordnet ist und unterhalb des Brennstoffspiegels liegt. Der Luftblasenbildner 10 besteht aus einer Flachkammer, die einen beträchtlichen Teil des Bodens der Verdampferkammer bedeckt und in ihrer oberen Wandung eine große Zahl kleiner 'Öffnungen 11 hat. Die der Kammer 10 zugeleitete erwärmte Luft tritt durch die Öffnungen 11 in Form kleiner Luftblasen aus, die durch den flüssigen Brennstoff nach oben steigen. DieTropfen bewirken zusammen mit der der Verdampferkammer durch die Auspuffgase übermittelten Wärme eine Verdampfung eines Teils des flüssigen Brennstoffs. ·

Ein anderer Teil der in der Kammer 7 erwärmten Luft strömt durch eine Verbindungsleitung 12 in eine Leitung 13, durch die Luft unmittelbar aus der·- Atmosphäre zum Einlaßkrümmer strömt. Die Leitung 13 besitzt ein für gewöhnlich durch eine Feder 14." geschlossen gehaltenes Ventil 14; die Federspannung ist mittels eines Schräubstöpsels I4⁶ einstell·

bar. In einem aufwärts gerichteten Fortsatz 13" der Leitung 13 befindet sich eine Drosselklappe i3⁶, die beim Anlassen des Motors benutzt wird.

Die Leitung 13 geht durch die Verdampferkammer ι hindurch und steht an ihrem inneren Ende mit einem Durchlaß 15 in Verbindung, der sich in einem am Einlaßkrümmer des Motors befestigten Teil ι ζ" befindet.. In dem Durchlaß 15 ist die übliche Drosselklappe 16 angeordnet, mittels deren der Brennstoff zufluß zu. den Motorzylindern und damit die Drehzahl des Motors geregelt werden kann.

Der Teil der Leitung 13, der durch die Verdampferkammer hindurchgeht, hat eine für gewöhnlich durch ein Ventil 17° verschlossene Öffnung 17. Die Spannung der das Ventil geschlossen haltenden Feder \j^b ist mittels des Schraubstöpsels iy^c einstellbar. Wenn beim Saughub des Motors Luft hinter das Ventil 14 und in die Leitung 13 gelangt, so wird das Ventil 17" von seinem Sitz angehoben, und ein Teil des trockenen Brennstoffdampfes tritt aus dem oberen Teil der Verdampferkammer in die Leitung 13 über und vermischt sich mit der hier befindlichen Luft vor dem Eintritt in den Durchlaß 15, der in der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung durch einen Ringraum bei 20 erfolgt.

Zwecks Regelung der aus der Kammer 7 in den Luftblasenbildner 10 und in die Leitung 13 übertretenden Luftmengen sind in den Leitungen 9 und 12 Drosselklappen 18 und 19 vorgesehen. Zweckmäßig ist die Drosselklappe 18 in der Leitung 9 mit der Drosselklappe 16 im Durchlaß 15 gekuppelt. Die Drosselklappe 19 ist einstellbar und ist zweckmäßig gleichfalls mit der Drosselklappe 16 gekuppelt; die letztgenannte Verbindung ist aber nicht unbedingt notwendig, weil es nicht darauf ankommt, daß die Drosselklappen 16 und 19 gleichzeitig arbeiten.

Durch eine Zuleitung 32, deren Eintrittsöffnung durch ein Nadelventil 33 regelbar ist, kann Brennstoff zu einer aufwärts führenden Leitung 37 fließen. Die Ventilspindel erstreckt sich nach außen aus dem Verdampfer heraus und trägt an ihrem oberen Ende einen Einstellknopf 34. Die Leitung 37 durchsetzt die Leitung 13 und steht über einen seitlichen Fortsatz mit dem Durchlaß 15 gerade oberhalb der Drosselklappe 16 in Verbindung. Der die Leitung 13 durchsetzende Teil der Leitung 37 hat eine Öffnung 39, durch die Luft oder ein Gemisch von Luft und Brennstoffdampf aus der Leitung 13 in die Leitung 37 übertreten kann, um sich mit dem durch die Leitung 37 strömenden flüssigen Brennstoff zu vermengen und diesen zu zerstäuben. Um die Zerstäubung zu verstärken, ist die Leitung 37 unterhalb der Öffnung 39 bei 40 verengt.

Das obere Ende der Leitung 37 steht über eine Öffnung 41 mit der Atmosphäre in Verbindung, so daß atmosphärische Luft unmittelbar in den oberen Teil der Leitung gelangen kann. Das Mengenverhältnis von atmosphärischer Luft und verbrennbaren Dämpfen in dem in den Einlaßkrümmer übertretenden Gemisch ist mittels eines Nadelventils 42 regelbar.

Die Leitung 37 liefert eine hinreichende Brennstoffmenge beim Leerlauf des Motors, bei dem die Drosselklappe 16 vollständig oder nahezu ganz geschlossen ist.

Die Gehäuse, die die Kammern 1, 4 und 7 bilden, sind mit den erforderlichen, nachträglich zu verschließenden Öffnungen versehen, um die einzelnen TeUe zusammenzubauen und weiterhin für Einstellungs- oder Ausbesseruingszwecke zugänglich zu machen.

Beim Betrieb des Verdampfers ruft der Saughub des Motors einen Saugzug im Einlaßkrümmer hervor, der seinerseits ein Übertreten atmosphärischer Luft hinter das Ventil

14 in die Leitung ji 3 und gleichzeitig den Übertritt eines Teils der trockenen Brennstoffdämpfe aus dem oberen Teil der Verdampferkammer ι durch die Öffnung 17 in die Leitung 13 verursacht, in der sich die Brennstoffdämpfe mit der Luft vermischen. Das Gemisch gelangt dann durch den Durchlaß

15 zum Einlaßkrümmer und zu den Motorzylindern. .

Der Übertritt der trockenen Brennstoffdämpfe in die Leitung 13 erzeugt in der Verdampferkammer einen Unterdruck, vermöge dessen atmosphärische Luft in die Kammer 7 angesaugt wird, die durch die Leitung 12 in die Leitung 13 und durch die Leitung 9 in den .Blasenbildner 10 gelangt. Aus dem letzteren steigt die Luft in Blasen im flüssigen Brennstoff über dem Boden der Kammer 1 auf, so daß weiterer flüssiger Brennstoff verdampft wird. Um die Aufrechterhaltung eines Vorrats von trockenen Brennstoffdämpfen im oberen Teil der Verdampferkammer 1 zu erleichtern, ist der Verdampfer mit einer Einrichtung zur Zerstäubung eines Teils des flüssigen Brenn- no Stoffs in der Verdampferkammer 1 versehen. Die Zerstäubungseinrichtung besteht hier aus einer Doppelpumpe, die durch den Saugzug im Einlaßkrümmer des Motors betätigt wird.

Die Doppelpumpe besteht aus einem Paar von Zylindern 43, die mit ihren unteren Enden in der Verdampferkammer 1 angeordnet sind. In jedem Zylinder bewegt sich ein Kolben 44 hin und her. Die Kolbenstangen 45 erstrecken sich nach oben durch Zylinder 46 hindurch und tragen in diesen Zylindern arbeitende Kolben 47.

Die Zylinder 46 sind an ihren Enden mit einem. Steuerventil V verbunden, mittels dessen die Zylinder abwechselnd mit dem Einlaßkrümmer verbunden werden, derart, daß der im Einlaßkrümmer herrschende Saugzug die Kolben 44 als Doppelpumpe arbeiten läßt. Das Ventill/ besteht aus einem Paar von Scheiben 48 und 49, die zwischen sich eine schwenkbare Hohlkammer 50 einschließen, die dauernd unter dem Saugzug im Einlaßkrümmer steht, mit dem sie durch eine Leitung 51 mit Ventil 52 verbunden ist. Die Kammer 50 hat ein Paar obere und ein Paar untere Öffnungen. Diese sind in bezug auf die zu den Enden der Zylinder. 46 führenden Leitungen so angeordnet, daß der Saugzug des Motors zu gleicher Zeit den einen Kolben 47 anhebt und den anderen niederdrückt.

Die Schwenkkammer 50 hat einen T-förmigen Fortsatz 53, der abwechselnd von den unteren Enden der Kolbenstangen 45 beaufschlagt wird, so daß die Kammer dauernd abwechselnd von einer Endstellung in die andere übergeführt wird und dabei die richtigen Verbindungen zwischen den Zylindern 46 und dem Einlaßkrümmer herstellt. >

Eine Feder 54 sorgt für ein rasches Öffnen und Schließen der zu den Zylindern 46 führenden Durchgangsöffnungen, so daß niemals der Saugzug des Motors auf beide Kolben 47 wirkt.

Die Spannung zwischen den Scheiben 48 und 49 und der Schwenkkammer ist mittels der Schraube 55 regelbar.

Die Ausbildung des Ventils V im 'einzelnen ist für die Erfindung nicht wesentlich, es kommt nur darauf an, daß die Kolben 47 in der richtigen Weise gesteuert werden.

Jeder der Zylinder 43 hat einen Einlaß 56 und einen Auslaß 57, die beide unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer 1 liegen. Die Einlasse 56 sind an sich zunächst waagerecht und dann aufwärts erstreckenden Leitungen 58 angeschlossen, die durch den Verdampfer hindurchgehen und bis nach außen reichen. Die oberen Enden der Leitungen 58 sind bei 59 erweitert und haben je einen senkrechten Schlitz 60. Ferner sind sie innen • mit Gewinde versehen und tragen Schraubstöpsel 61, mittels deren die Luftmenge geregelt werden kann, die durch die Schlitze 60 einströmt und beim Saughub der Kolben 44 in die Zylinder 43 angesaugt wird.

Die obere Wandung des waagerechten Teils einer jeden der Leitungen 58 hat eine Öffnung 62 zum Übertritt flüssigen Brennstoffs aus der Kammer 1 in die Leitung 58. Zur Regelung der Brennstoffmenge dient ein Nadelventil 63, dessen Ventilspindel 64 nach oben durch den Verdampfer bis nach außen ragt und in einem Einstellknopf 65 endet.

Ferner befindet sich im waagerechten Teil einer jeden der Leitungen 58 ein Rückschlagventil 66, das den Übertritt atmosphärischer Luft in die Zylinder durch die Leitungen 58 gestattet, aber verhindert, daß heim Abwärtshub der Kolben 44 flüssiger Brennstoff aufwärts durch, die Leitungen 58 gedrückt wird. Die Auslässe 57 stehen mit waagerechten Rohren 67 in Verbindung, die in ein gemeinsames aufwärts gerichtetes und oben offenes Rohr 68 einmünden. Das offene Ende des Rohres 68 befindet sich ungefähr in mittlerer Höhe der Verdampferkammer 1 und ist mit einem Bügel 69 versehen, der eine Ablenkplatte 70 trägt, die unmittelbar über dem offenen Ende des Rohres 68 sich befindet.

Die waagerechten Rohre 67 sind mit Rückschlagventilen 71 ausgestattet, die das Ausströmen des Luftbrennstoffgemisches aus den Zylindern 43 gestatten, aber ein Ansaugen von Brennstoff dämpfen aus der Kammer 1 in die Zylinder 43 verhindern.

Im Betrieb saugen die Kolben 44 beim Aufwärtshub eine !Ladung von atmosphärischer Luft und flüssigem Brennstoff in die Zylinder 43 und drücken beim Abwärtshub diese Ladung in zerstäubtem Zustand durch die Leitungen 67 und 68 gegen die Ablenkplatte oder den Prallteller 70. Hier zerstäuben die Teilchen flüssigen Brennstoffs noch mehr, so daß der Brennstoff leicht verdampft. Etwa nicht verdampfende Teile des flüssigen Brennstoffs tropfen in den Brennstoffvorrat am Boden der Verdampferkammer, wo sie dem verdampfenden Einfluß der warmen Luftblasen unterliegen, die aus dem Blasenbildner 10 aufsteigen, oder nochmals den Zylindern 43 zugeführt werden.

Damit die Dämpfe im oberen Teil der Verdampferkammer praktisch von Tropfen flüssigen Brennstoffs frei sind, ist die Kämmen durch Wände 71 und 72, die auf eine gemeinsame Mittelöffnung 72 zulaufen, in einen oberen und unteren Teil unterteilt. Hierdurch wird erreicht, daß Tröpfchen, die etwa von. den aus dem Blasenbildner ι ο aufsteigenden Luftblasen mitgerissen werden, auf die abfallende Schrägwand 72 auf treffen und wieder in den Flüssigkeitsvorrat am Boden des Behälters gelangen. In ähnlicher Weise werden auch Tröpfchen zerstäubten Brennstoffs, die aus dem oberen Teil des Rohres 68 austreten, durch das Auf treffen auf die Platte 70 wieder in den Flüssigkeitsvorrat über den Behälterboden zurückgeführt und gelangen nicht in den oberen Teil der Verdampferkammer.

Um die Hubzahl der Zerstäubungspumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors zu regeln und um weiterhin die aus der Kammer 7 zum Blasenbildner 10 und durch

die Leitung 12 zur Leitung 13 gelangenden Luftmengen mit wachsender Motordrehzahl zu steigern, sind die Drosselklappen 16, 18, 19 und das Ventil 52 miteinander durch ein Gestange L so verbunden, daß ein Öffnen der Drosselklappe 16 zwecks Erhöhung der Motordrehzahl eine entsprechende Öffnung der Drosselklappen 18 und 19 und des Ventils 5 2 nach sich zieht.

Der Übertritt der Auspuffgase vom Motor zur Heizkammer 4 ist mittels eines thermostatisch in Abhängigkeit von der Temperatur in der Kammer gesteuerten Ventils 74 (Fig. 2) regelbar. Zu diesem Zweck ist der Ventilkörper an einer einstellbaren Metallstange 7 5 von hohem Temperaturkoeffizienten befestigt. Man kann daher in der Verdampferkammer unabhängig von der Umgebungstemperatur die günstigste Temperatur aufrechterhalten.

Mittels des beschriebenen Verdampfers wird der Brennkraftmaschine ein Gemisch aus Luft und Brennstoffdampf zugeführt, das frei von feinen Tröpfchen flüssigen Brennstoffs ist.

Claims

Patentansprüche:

i. Brennstoffverdampfervorrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der Luft aus einem über dem Boden leiner zweckmäßig durch Auspuffgase beheizten Verdampferkammer befindlichen Luftblasenbildner durch einen flüssigen Brennstoffvorrat geleitet und das aufsteigende Gemisch im oberen, mit der Saugleitung verbundenen Teil der Verdampferkammer gesammelt wird, gekennzeichnet durch Zuführung nur eines Teils der für das Gemisch erforderlichen Luft zum Luftblasenbildner (10) und Leitung" des Hauptteils der Luft über eine mit dem oberen Teil der Verdampferkammer (1) durch ein in Abhängigkeit vom Unterdruck der Maschine gesteuertes, vorzugsweise federbelastetes Ventil (17°) verbundene Misch- und Saugleitung (13) zur Maschine.
2. Verdampfervorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Anordnung einer Düse (68) im !unteren Teil (72) der Verdampferkammer zur Zerstäubung eines weiteren Teils des flüssigen Brennstoffs, der flüssiger Brennstoff mit Luftzusatz durch eine Fördereinrichtung, z. B. eine zweckmäßig als Doppelpumpe ausgebildete Pumpe (43, 44), zugeführt wird und deren Austrittsöffnung gegen eine Prallplatte (70) und den oberen Teil (71) der Verdampferkammer gerichtet ist.
3. Verdampfervorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere und der obere Teil der Verdampferkammer sich jeweils nach der Mitte zu gegeneinander etwa kegelig verjüngen und beide Teilkammem sich in einer Verbindungsöffnung (73) treffen, in der vorzugsweise die Prallplatte (70) angeordnet ist.
4. Verdampferkammer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Heizkammer (4) für die Verdampferkammer umgebende, von atmosphärischer Luft durchströmte Kammer (7) mit der Luftansaugleitung (13) einer- und dem Luftblasenbildner (10) andererseits über zweckmäßig mit der in der Ansäuggemischleitung (15) angeordneten Hauptdrossel (16) jeweils gekuppelte Drosselklappen (19 bzw. 18) vertmnden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen