DE675221C

DE675221C - Fuel evaporator for internal combustion engines, preferably with electrical heating

Info

Publication number: DE675221C
Application number: DEB173145D
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1936-02-26
Filing date: 1936-02-26
Publication date: 1939-05-03

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennstoffverdampfer für Brennkraftmaschinen mit vorzugsweise elektrischer Beheizung, dessen beheizter und in die Luftz-uführungsleitung mündender Verdampferteil unterhalb des ßrennstoffspiegels mit einem Brennstoffvorratsbehälter in offener Verbindung steht und der insbesondere zum Erleichtern des Anlassens von Einspritzbrennkraftmaschinen dienen soll. Der Erfindungsgegenstand kann jedoch auch für andere Brennkraftmaschinen und auch zur Erzeugung eines zündfähigen Dampf-Luft-Gemisches im Dauerbetrieb benutzt werden. Bei einer bekannten Ausführungsform dieser Art ist in die Brennstoffdampfleitung eine düsenartige Verengung eingeschaltet, durch die die durch Wärmezufuhr erfolgende Dampf entwicklung dem Brennstoffbedarf des Motors angepaßt werden soll.The invention relates to a fuel evaporator for internal combustion engines preferably electrical heating, its heated and in the air supply line opening evaporator part below the fuel level with a fuel storage container is in open connection and is particularly used to facilitate the starting of internal combustion engines should serve. However, the subject matter of the invention can also be used for other internal combustion engines and also used to generate an ignitable steam-air mixture in continuous operation will. In a known embodiment of this type is in the fuel vapor line a nozzle-like constriction switched on, through which the steam generated by the supply of heat develops the fuel requirement of the motor is to be adjusted.

Bei diesem Brennstoffverdampfer besteht jedoch die Gefahr, daß flüssiger Brennstoff in die Ansaugleitung gelangen kann, wenn sich . vor der Einmündungsstelle der Brennstoffdampfleitung größere Widerstände befinden,In this fuel evaporator, however, there is a risk that liquid fuel in the suction line can get if. in front of the junction of the fuel vapor line there are greater resistances,

as z. B. ein der Verstopfungsgefahr ausgesetzes Luftfilter, eine Drosselklappe o. dgl. In diesem Falle kann nämlich ein so starker Unterdruck entstehen, daß der im Vorratsbehälter befindliche flüssige Brennstoff durch den äußeren Luftdruck in die Ansaugleitung gedrückt wird. Bei der bekannten Ausführungsform kann also die Dampfentwicklung nicht mit Hilfe des in der Verengung entstehenden Staudruckes dadurch geregelt werden, daß je nach Erfordernis ein größerer oder kleinerer Teil der beheizten Oberfläche mit dem flüssigen Brennstoff- in Berührung kommt. Diese Regelungsart ist zwar grundsätzlich auch bei einem anderen bekannten Brennstoffverdampfer angewendet worden, jedoch war dieser Verdampfer, der eine düsenartige Verengung in der Brennstoffdampfleitung nicht besitzt, wegen der vorgenannten Schwierigkeiten nicht für die Anwendung bei Brennkraftmaschinen geeignet.as z. B. a risk of clogging exposed Air filter, a throttle valve or the like. In this case, such a strong negative pressure can occur arise that the liquid fuel in the storage container through the outer Air pressure is pushed into the suction line. In the case of the known embodiment, the development of steam cannot therefore also occur Help of the back pressure arising in the constriction are regulated by the fact that each if necessary, a larger or smaller part of the heated surface with the liquid Fuel comes into contact. This type of regulation is basically also with Another known fuel vaporizer was used, but this vaporizer was a nozzle-like constriction does not have in the fuel vapor line because of the aforementioned difficulties not suitable for use in internal combustion engines.

Die Erfindung ermöglicht, auch bei einem für Brennkraftmaschinen bestimmten Brennstoffverdampfer, dessen beheizter und in die Luftzuführungsleitung der Maschine mündender Verdampferteil unterhalb des Brennstoffspiegeis mit einem Vorratsbehälter in offener Verbindung steht, die Dampferzeugung durch Verändern der vom flüssigen Brennstoff benetzten Heizrohroberfläche zu regeln. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Wege des Brennstoffdampfes ein Strömungswiderstand angeordnet ist zur Erzeugung eines auf den Flüssigkeitsstand im Verdampfer einwirkenden Staudruckes und daß die Umgebung der oberhalb des höchsten im Vorratsbehälter sich einstellenden Brennstoffspiegels befindlichen und in die LuftleitungThe invention enables, even with a fuel evaporator intended for internal combustion engines, its heated evaporator part opening into the air supply line of the machine below the fuel level is in open connection with a storage container, the steam generation by changing the wetted by the liquid fuel To regulate the heating pipe surface. This is achieved according to the invention in that a flow resistance is arranged for generation by way of the fuel vapor a dynamic pressure acting on the liquid level in the evaporator and that the environment is above the highest im Reservoir adjusting fuel level and into the air line

der Brennkraftmaschine einmündenden Austrittsstelle der Brennstoffdampfleitung entweder, wenn der Vorratsbehälter eine Vei bindung mit der Außenluft aufweist, noch-.'ZjEtsätzlich ebenfalls mit der Außenluft od.fer zweckmäßig durch einen als Überlaufleitung;; dienenden Kanal, mit dem Vorratsbehälter verbunden ist. Hierdurch wird bewirkt, daß der Flüssigkeitsstand im Heizrohr allein abhängt vom Druck des Brennstoff dampf es, da der über dem Brennstoffspiegel im Vorratsbehälter herrschende Druck praktisch gleich dem Druck an der Mündung des Dampfrohres ist. Der beim Betrieb der Brennkraftmaschine veränderliche Druck in der Luftzuführungsleitung kann also nicht auf die Brennstoffzufuhr einwirken, und folglich kann nur eine durch-die Größe des Strömungswiderstandes eindeutig bestimmte Brennstoffdampfmenge in die Luft- bzw. Gemischzuführungswege der Maschine gelangen. Vor allem ist auch die Gefahr beseitigt, daß wesentliche Mengen des im Vorratsbehälter und im Heizrohr enthaltenen Brennstoffes in flüssigem Zustand in die Luftzuführungsleitung gelangen können, wenn in dieser Leitung ein starker Überdruck entsteht.the outlet point of the fuel vapor line leading to the internal combustion engine either, if the storage container is a Vei connection with the outside air, still - also with the outside air or further expediently through an overflow line ;; serving channel, is connected to the storage container. This has the effect that the liquid level in the heating tube depends solely on the pressure of the fuel, there the pressure prevailing above the fuel level in the storage container is practically the same the pressure at the mouth of the steam pipe. During the operation of the internal combustion engine variable pressure in the air supply line can therefore not affect the Fuel supply act, and consequently only one by-the size of the flow resistance clearly determined amount of fuel vapor in the air or mixture supply routes reach the machine. Above all, the danger that essential Quantities of the fuel contained in the storage container and in the heating pipe in liquid form State can get into the air supply line if there is one in this line strong overpressure occurs.

Der Aufbau der Vorrichtung kann weiterhin wesentlich vereinfacht werden, wenn in weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung die Wandungen des Heizrohres gleichzeitig als Heizwiderstand benutzt werden. Durch geeignete Auswahl eines Werkstoffes mit verhältnismäßig hohem elektrischen Widerstand und durch die Wahl geeigneter Rohrquerschnitte, Wandstärken und Heizrohrlängen kann erreicht werden, daß gerade die für die gewünschte Verdampferleistung und bzw. oder die zur Erzielung der zweckmäßigsten Überhitzungstemperatur erforderliche Stromstärke in den Rohrwandungen fließen kann. Diese Ausgestaltung empfiehlt sich auch schon aus dem Grunde, weil die für die Herstellung elektrischer Widerstände vorzugsweise in Frage kommenden Werkstoffe sich auch durch große Temperaturbeständigkeit und Korrosionsfestigkeit auszeichnen. Gegebenenfalls kann auch das Heizrohr selbst zur Erzeugung des Strömungswiderstandes benutzt werden durch Wahl eines Rohres von geeignetem Durchmesser und zweckentsprechender Länge oder mit Hilfe einer durch Verformung einer Wandungsstelle in ihm erzeugten Querschnittsverengung. Weitere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert.The structure of the device can also be significantly simplified if in Another useful embodiment of the invention, the walls of the heating pipe at the same time can be used as a heating resistor. By suitable selection of a material with a relatively high electrical resistance and by choosing suitable pipe cross-sections, Wall thicknesses and heating tube lengths can be achieved that are precisely what the desired evaporator output and or or that required to achieve the most appropriate superheating temperature Amperage can flow in the pipe walls. This design recommends for the reason that they are preferred for the production of electrical resistors The materials in question are also characterized by their high temperature resistance and corrosion resistance. If necessary, the heating pipe itself can also be used can be used to generate the flow resistance by choosing a pipe from suitable diameter and appropriate length or with the help of a through Deformation of a wall point generated in it Cross-sectional constriction. Further embodiments of the subject matter of the invention are used in the following description of exemplary embodiments explained.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigtSeveral exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing shown, namely shows

Abb. ι einen BrennstoftVerdampfer in Verbindung mit einer Einspritzbrennkraft-,. maschine, \Fig. Ι a fuel evaporator in connection with an injection fuel ,. machine, \

;;ΐ _::,Abb. 2 eine zweckmäßige andere Ausfühiflungsform des Brennstoffverdämpfers. 'φ.^-Abb. 3 zeigt ebenfalls in Verbindung mit einer Einspritzbrennkraftmaschine eine weitere Ausführungsform eines Brennstoffverdampfers, die in der Abb. 4 vergrößert im Schnitt dargestellt ist. Beim Ausführungsbeispiel der Abb. 1 ist in eine mit einem Filter F versehene Luftzuführungsleitung L einer Brennkraftmaschine M ein am Ende mit einer Düse 11 versehenes Heizrohr 10 eingeführt. Das andere Ende dieses Heizrohres ist ein kurzes Stück nach aufwärts geführt und endet in einem mit einem Deckel 13 abgeschlossenen Vorratsbehälter 12, in den bis zu einer durch einen Überlauf 14 bestimmten Höhe Brennstoff eingefüllt wird. An dem Heizrohr 10 ist eine elektrische Heizwicklung 15 angebracht.;; _ΐ: fig. 2 another expedient embodiment of the fuel vaporizer. 'φ. ^ - Fig. FIG. 3 shows a further embodiment of a fuel vaporizer, likewise in connection with an injection internal combustion engine, which is shown enlarged in section in FIG. 4. In the exemplary embodiment in FIG. 1, a heating tube 10 provided with a nozzle 11 at the end is inserted into an air supply line L of an internal combustion engine M provided with a filter F. The other end of this heating pipe is led upwards a short distance and ends in a storage container 12 closed with a lid 13, into which fuel is filled up to a level determined by an overflow 14. An electrical heating coil 15 is attached to the heating tube 10.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Wenn der Heizwicklung 15 Strom zugeführt wird, erwärmt sich das Heizrohr 10 und mit ihm die in diesem bis zur Höhe H reichende Brennstoffsäule. Der hierbei alsbald in reichlicher Menge sich entwickelnde Dampf wird an der Düse gestaut und drückt den Flüssigkeits- go spiegel im Heizrohr etwa bis zur Höhe H₁. Infolge des auf dem Dampf lastenden Druckes der Flüssigkeitssäule h tritt Dampf, der an der nicht von Brennstoff benetzten Heizzone getrocknet und schließlich überhitzt wird, mit großer Geschwindigkeit aus der Düse ti in die Luftzuführungsleitung. Läßt die Dampferzeugung nach, so tritt mehr Brennstoff in die Heizzone und verstärkt die Dampfbildung wieder, bei zu großer Dampflieferung wird der Brennstoff weiter aus der Heizzone herausgedrängt. Die Dampferzeugung regelt sich also vollkommen selbsttätig. In der Luftzuführungsleitung bildet sich nach kurzer Heizdauer ein sehr beständiges und vor allem zündfähiges Luft-Dampf-Gemisch, das bei Betätigung des Anlassers in die Zylinder gelangt, nach der Verdichtung in diesen sich leicht entzündet und die Maschine so lange betreibt, als die Heizvorrichtung 15 in Tätigkeit ist. Soll die Einrichtung lediglich für den Anlaßvorgang einer Einspritzbrennkraftmaschine benutzt werden, so kann der Vorratsbehälter 12 sehr klein bemessen werden; trotzdem braucht der Brennstoff nur in größeren Zeitabständen nachgefüllt zu werden. Zweckmäßig kann jedoch auch durch eine nicht dargestellte Fördervorrichtung Brennstoff im Überschuß dem Behälter 12 zugeführt werden. Auch in diesem Falle sorgt der Überlauf 14 dafür, daß der Brennstoffspiegel stets in der richtigen Höhe gehalten wird.The device works as follows: When the heating coil 15 is supplied with current, the heating tube 10 is heated and with it the fuel column which extends up to the height H in it. The steam, which then develops in abundant quantities, is dammed up at the nozzle and pushes the liquid level in the heating tube to about the level H ₁ . As a result of the pressure of the liquid column h on the steam, steam, which is dried in the heating zone that is not wetted by the fuel and finally superheated, emerges at high speed from the nozzle ti into the air supply line. If the steam generation decreases, more fuel enters the heating zone and increases the steam formation again; if the steam supply is too high, the fuel is pushed further out of the heating zone. The steam generation regulates itself completely automatically. After a short heating period, a very stable and, above all, ignitable mixture of air and steam forms in the air supply line, which enters the cylinders when the starter is actuated, ignites slightly after compression and operates the machine for as long as the heating device 15 is in action. If the device is to be used only for the starting process of an internal combustion engine, the storage container 12 can be made very small; nevertheless, the fuel only needs to be refilled at longer intervals. Advantageously, however, fuel in excess can also be fed to the container 12 by a conveying device (not shown). In this case too, the overflow 14 ensures that the fuel level is always kept at the correct height.

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Die Düse 11 reicht in eine an die Luftzuführungsleitung L angebrachte Ausbuchtung 16 hinein, in der eine weite Druckausgleichöffnung 17 angebracht ist. Durch diese wird verhütet, daß der Saugdruck, der unter Umständen bei einer Verstopfung des Filters F ziemlich hoch ansteigen kann, auf den Flüssigkeitsstand im Heizrohr einwirkt. Für den Dauerbetrieb der Maschine sind an der Oberseite des Zylinderblocks der Maschine M Einspritzdüsen D üblicher Bauart vorgesehen, denen der Brennstoff durch eine nicht, gezeichnete Einspritzpumpe zugeführt wird.The nozzle 11 extends into a bulge 16 which is attached to the air supply line L and in which a wide pressure equalization opening 17 is attached. This prevents the suction pressure, which under certain circumstances can rise quite high if the filter F is clogged, from acting on the liquid level in the heating pipe. For continuous operation of the machine, injection nozzles D of the usual type are provided on the top of the cylinder block of the machine M , to which the fuel is supplied by an injection pump (not shown).

Das Ausführungsbeispiel der Abb. 2 unterscheidet sich zunächst dadurch von dem der Abb. i, daß das Heizrohr 20 keine Heizwicklung trägt, sondern selbst gleichzeitig als Heizwiderstand dient. Mit seinem unteren Teil ist das Heizrohr durch einen den Vorratsbehälter 22 und dessen unteren verjüngten Teil 23 durchsetzenden Schacht 25 geführt. Schachf 25 und Heizrohr 20 sind an einem in einen Isolator 26 eingesetzten Verbindungsstück 27 angebracht, das durch mehrere öffnungen 28 einen stets offenen Verbindungsweg zwischen dem Heizrohr und dem unteren Teil 23 des Vorratsbehälters enthält. Durch einen gleichzeitig als Stromzuführung dienenden Bolzen 29 sind die Rohre 20 und 25 lösbar im Behälter 22 festgelegt, an dessen Deckel 30 sie in einem ebenfalls lösbar angebrachten Isolator 31 gehalten werden. Ein am Behälter 22 angebrachter Stutzen 32 steht mit einer Brennstoffördervorrichtung in Verbindung. The embodiment of Fig. 2 initially differs from that of the Fig. I that the heating tube 20 does not carry a heating coil, but at the same time as Heating resistor is used. With its lower part, the heating pipe is through the storage container 22 and its lower tapered part 23 penetrating shaft 25 out. Schachf 25 and heating pipe 20 are on an in an insulator 26 inserted connecting piece 27 attached, which through several openings 28 contains an always open connection path between the heating tube and the lower part 23 of the storage container. By a bolt 29 serving as a power supply at the same time, the tubes 20 and 25 are detachable set in the container 22, on the lid 30 they are also releasably attached Isolator 31 are held. A connector 32 attached to the container 22 is standing with a fuel delivery device in connection.

Die durch eine Schraubspindel 35 regelbare Ausströmdüse 36 ist gegen eine Wanddurchbrechung 37 der Luftzuführungsleitung L gerichtet. Die Düse befindet sich in einer Kammer 38, die durch Druckausgleichsöffnungeri 39 mit der Außenluft in Verbindung steht. Da der Gesamtquerschnitt dieser Ausgleichsöffnungen wesentlich größer ist als der der Wanddurchbrechung 37, kann der Druck in der Luftzuführungsleitung L nicht auf die Düse bzw. das Innere des Heizrohres 20 einwirken. Um mit Sicherheit zu vermeiden, daß bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung Brennstoffdampf aus den Druckausgleichsöffnungen 39 ins Freie tritt, kann die Kammer 38 durch eine weite Leitung mit dem über dem Flüssigkeitsstand im Behälter 22 befindlichen Luftraum verbunden werden. In diesem Falle muß auch das Überlauf rohr 24 einen großen Querschnitt besitzen. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die gleiche wie die der Abb. 1. Beim Ausführungsbeispiel der Abb. 3 und 4 ist das Heizrohr 20 mit der Düse 11 vollständig im Innern des Vorratsbehälters 22 angeordnet, der unmittelbar an der Luftzuführungsleitung L der Maschine M angebracht ist, so daß sein Luftraum mit der Leitung L in Verbindung steht. Wie Abb. 4 zeigt, ist der Brennstoffraum 40 von dem darüber befindlichen Luftraum durch eine Zwischenwand 41 getrennt, die von einer in der Luftzuführungsleitung L frei endigenden Überlaufleitung 42 durchbrochen wird. Der Brennstoff wird durch die öffnung 44 in den Brennstoffbehälter eingeführt, und zwar wird zur Nachfüllung des Brennstoffbehälters lediglich die geringe beim Betriebe der Einspritzpumpe P von einer der Einspritzdüsen D anfallende Leckölmenge benutzt, die durch eine im Anschlußstutzen 44 endigende Leckölleitung 43 dem Brennstoffraum zugeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsstück 27 metallisch mit dem Behälterunterteil 23 verbunden, der über die Luftzuführungsleitung L mit der Masse der Maschine in Verbindung steht. Die Stromzuführung erfolgt durch einen isoliert durch die Gehäusedecke geführten Halter 45, durch den das Ausströmende des Heizrohres 20 in der richtigen Lage festgelegt ist. Die den Strömungswiderstand bildende Verengung 46 befindet sich in dem stromdurchflossenen Teil des Heizrohres 20, d. h. in der Heizzone. In einer Einwölbung 35 der Behälterwandung ist bei dem vorliegenden Ausführüngsbeispiel ein Schauglas 34 angeordnet, durch das der Brennstoffstand im Behälter 22 beobachtet werden kann. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die gleiche wie die der vorher behandelten Ausführungsbeispiele.The outflow nozzle 36, which can be regulated by a screw spindle 35, is directed against a wall opening 37 in the air supply line L. The nozzle is located in a chamber 38 which is in communication with the outside air through pressure equalization openings 39. Since the total cross section of these compensation openings is significantly larger than that of the wall opening 37, the pressure in the air supply line L cannot act on the nozzle or the interior of the heating pipe 20. In order to avoid with certainty that fuel vapor escapes from the pressure equalization openings 39 into the open when the device is started up, the chamber 38 can be connected to the air space above the liquid level in the container 22 by a wide line. In this case, the overflow pipe 24 must have a large cross-section. The mode of operation of the device is the same as that of Fig. 1. In the embodiment of Figs. 3 and 4, the heating tube 20 with the nozzle 11 is arranged completely inside the storage container 22, which is attached directly to the air supply line L of the machine M , so that its air space with the line L is in communication. As FIG. 4 shows, the fuel space 40 is separated from the air space located above it by an intermediate wall 41, which is penetrated by an overflow line 42 which ends freely in the air supply line L. The fuel is introduced into the fuel tank through the opening 44, and to refill the fuel tank, only the small amount of leakage oil that occurs during operation of the injection pump P from one of the injection nozzles D is used, which is fed to the fuel chamber through a leakage oil line 43 ending in the connector 44. In this exemplary embodiment, the connecting piece 27 is metallically connected to the container lower part 23, which is connected to the ground of the machine via the air supply line L. The power is supplied through a holder 45 which is insulated and guided through the housing cover and by means of which the outflow end of the heating tube 20 is fixed in the correct position. The constriction 46 forming the flow resistance is located in the part of the heating tube 20 through which current flows, ie in the heating zone. In the present exemplary embodiment, an inspection glass 34 through which the fuel level in the container 22 can be observed is arranged in a bulge 35 in the container wall. The mode of operation of the device is the same as that of the exemplary embodiments discussed above.

Claims

Patent claims:

i. Fuel evaporator for internal combustion engines with preferably electric Heating, which is heated and opens into the air supply line of the machine Evaporator part below the fuel level - with a fuel storage container is in open connection, in particular for starting injection internal combustion engines, thereby characterized in that a flow resistance (11, 36, 46) is arranged in the path of the fuel vapor for generation a dynamic pressure acting on the liquid level in the evaporator (io, 2o), and that the surroundings of the above the highest in the storage container (12, 22) are adjusting fuel level and opening into the air line Exit point of the fuel vapor line either when the storage container has a connection to the outside air, also with the outside air or, expediently, through a duct (42) serving as an overflow line, is connected to the reservoir.

2. Fuel evaporates according to claim i, characterized in that the Flow resistance serving to generate the dynamic pressure (constriction 46 in Fig. 4) is arranged in the heating zone.

3. Fuel evaporator according to claim ι or 2, in which the environment the mouth of the fuel vapor line as well as the storage tank are connected to the outside air, characterized in that that the mouth (36) of the fuel vapor line is located in a pressure equalization chamber (38) which with the air supply line (L) only through one at the same time to the passage of the fuel vapor jet serving opening (37) is in communication, which is narrower than the total cross section of the Openings (39) connecting the pressure equalization chamber with the outside air (Fig.2).

4. Fuel evaporator after one of the Claims 1 to 3, characterized in that the heating pipe (20) is inside one of the reservoir (22, 23) penetrating and above the highest liquid level reaching shaft (25) is arranged (Fig. 2 and 4).

5. He vaporizes fuel according to claim ι or 2 depending on the claim 4, in which the fuel storage tank and the fuel vapor line with the air supply line of the machine are in open connection, characterized ^ that the fuel storage container (22, 23, 40) attached directly to the air supply line (L) and that the heating pipe (20), which is completely accommodated in the storage container, is simultaneously used as a power supply serving holder (45) set on the wall of the storage container is (Fig. 4).

6. Fuel evaporator according to claim 5, characterized in that the for receiving the fuel supply serving container part (40) of the air space of the storage container is separated by a partition (41) into which the The duct (25) surrounding the heating pipe and one opening into the air supply line (L) Overflow line (42) is used.

1 sheet of drawings