DE717135C

DE717135C - Einrichtung zur Gemischbildung bei Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE717135C
Application number: DEP78951D
Authority: DE
Inventors: Sigurd Mattias Baeckstroem; Per Paul Sixten Bro Strandberg
Original assignee: Platen Munters Refrigerating System AB
Current assignee: Platen Munters Refrigerating System AB
Priority date: 1939-04-01
Filing date: 1939-04-01
Publication date: 1942-02-07

Description

Einrichtung zur Gemischbildung bei Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Gemischbildung bei Brennkraftmaschinen, bei der das von einem Vergaser gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch in an sich bekannter Weise zur Nutzkälteerzeugung benetzt wird. Die Erfindung hat zum Hauptzweck, die Arbeitsleistung der Brennkraftmaschine möglichst unabhängig von der Kälteleistung zu machen und dementsprechend regeln zu können, wodurch gleichzeitig auch die Kälteleistung selbst in weiten Grenzen dem jeweiligen Kältebedarf angepaßt werden kann, ohne die Arbeitsleistung der Maschine unerwünscht zü beeinflussen. Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, der Brennkraftmaschine auch bei veränderlicher Kälteleistung jeweils das erforderlicheBrennstoff-Luft-Gemisch in richtiger Zusammensetzung zu liefern.
Es ist bereits vorgeschlägen worden, bei Verwendung von besonders leicht flüchtigen Brennstoffen in Brennkraftmaschinen mit einer Einrichtung zur Nutzkälteerzeugung dem bei der Kälteerzeugung entstandenen Bremistoff-Luft-Gemisch noch zusätzliche Frischluft beizumischen, um eine für das Arbeiten der Brennkraftmaschine geeignete Zusammensetzung des den Arbeitszylindern zuzuführenden Brennstoff-Luft-Gemisches zu erreichen. Dieser Zusatz von Verbrennungsluft kann aber zu dem erwünschten Erfolg nur unter der Voraussetzung führen, daß das im -Kälteerzeuger der Maschine entstandene Brennstoff-Luft-Gemisch einen Überschuß an Brennstoffdampf enthält. Diese Voraussetzung liegt aber nicht immer vor, sondern trifft nur bei gewissen, insbesondere leichtflüchtigen Brennstoffen- zu, insbesondere wenn ihre Verdampfung im Kälteerzeuger bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur erfolgt. Infolgedessen ist bei manchen. Maschinen, die für Betrieb mit üblichem Benzin gebaut sind, dieses Verfahren nicht brauchbar, wohingegen diese Aufgabe durch die Erfindung auch für solche Betriebsbrennstoffe gelöst ist.
Die Erfindung erreicht die angestrebte Unabhängig1.:eit in der Kälteleistung und Arbeitsleistung und die erwünschte den jeiveiligen Betriebsverhältnissen angepaßte Zusammensetzung des den. Arbeitszylindern zuzuführenden Brennstoff-Luft-Gemisches im wesentlichen dadurch, daß einTeil des Brennstoff-Luft-Gemisches durch einen zweiten Vergaser hergestellt wird, welcher hinter dem Kühlsystem an die Gemischleitung des ersten Vergasers angeschlossen ist. In ihrer praktischen Ausgestaltung läuft also die Erfindung darauf hinaus, daß die für Nutzkälteerzeugung eingerichtete Brennkraftmaschine mit zwei Vergasern versehen wird, von denen der eine diejenigen Brennstoffmengen vergast, die für die Kälteleistung werden, und von denen der andere unabhängig hiervon die zusätzlichen. Brennstoffmengen vergast, die zusammen mit den im ersten Vergaser vergasten Brennstoffmengen. für die Leistung der @.Iaschine erforderlich sind: hierbei wird bleichzeitig die Zusammensetzung des aus dem Kältevergaser kommenden Brennstoff-Luft-Gemisches derart verbessert, daß die Zylinder der ;'Maschine das Gas-Luft-Gemisch in richtiger Zusammensetzung erhalten. Dabei können Vergaser an sich bekannter Typen Anwendung finden, jedoch gibt die Erfindung bestimmte technische Regeln dafür, welche Vergaser mit Vorteil als Leistungsvergaser und welche Vergaser als Kältevergaser Anwendung finden können.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben werden, wobei noch weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung erläutert werden.
Die Fig. i veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel Tier Erfindung; die Fig. 2 bis d. zeigen ebenfalls schematisch verschiedene an sich bekannte Ausführungsbeispiele von für die Anlage gemäß der Fig. i brauchbaren Vergasern.

In der Fig. i bezeichnet 1o den Zylinderblock einer Brennkraftmaschine, 11 den Einsaugestutzen des Motors und 1a ein zwischen c li eingeschaluesern und einem Vergaser 13 tetes Rohr, an das einerseits ein Gastemperaturwechsler 2o angeschlossen ist. Die Lufteinsaugeöffnung des Vergasers 13 ist mit 31 Lezeichnet, die Brennstoffzufuhrleitung mit 1.4 und der Brennstoffbehälter mit IS. Die l -infiillöffnung dieses Behälters ist mit 16 bezeichnet. In der Leitung 14 ist ein Ventil oder Hahn 17 eingeschaltet, :durch den die Zufrlir von flüssigem Brennstoff zum Vergaser 13 geregelt bzw. abgestellt werden kann. Vom Brennstoffbehälter 15 führt eine zweite Brenn-

stoffleitung 2d. nach einem zweiten der Kältc-

erzeugung dienenden Vergaser 23. Der Ver-

gaser ist über ein als Verdampfer und Raum-

kühler ausgebildetes Rohr 27 und über Gien

Gastemperaturwechsler -20, in dem zum Ver-

gaser 23 tretende Frischluft und das kalte

Brennstoff-Luft-Gemisch Wärme wechseln.

mit dem Saugrohr 12 verbunden. Die Luft-

zufuhr zum Vergaser -23 erfolgt in diesem

Fall durch eine Einsaugeöffnung 21, den

Wechsler 20 und ein Rohr 22. Der Motor

kann also einmal Luft durch Öffnung 21.

Wechslc-r 2o, Rohr 22, Vergaser 23, Ver-

dampfer 27, Wechsler 2o und Rohr 12, ander-

seits Luft durch die Öffnung 31, Vergaser 1 3

und Rohr 12 .erhalten. Durch die beiden Ver-

gaser 13 und 23 können diese Luftströme mit

Brennstoff beladen werden, so daß ein explo-

sionsfähiges Brennstoff-Luft-Geinisch dem

Motor zugeführt wird.

Der dein Vergaser 23 zulaufende Brenn-

stoff wird, wie bereits vorgeschlagen, da-

durch vorgekühlt, daß die Leitung 24 in wär-

meleitender Verbindung mit dem Tempera-

turwechsler 20 steht. Der durch den @`er-

gaser 23 vernebelte Brennstoff verdampft

ganz oder teilweise im Verdampfer -2 ;, dessen

Kühlrippen 26 die Wärmeaufnahme aus der

umgebenden Luft vermitteln. Etwa nicht ver-

dampfte Brennstoffmengen bzw. Brennstoff,

der im Wechsler 2o flüssig ausfällt, können

durch Dränierungsvorrichtung bereits vor-

geschlagener Art entfernt, vergast oder ver-

nebelt und dem Motor zugeführt werden,

z. B. unter Vermittlung eines besonderen. Ver-

gasers oder eines durch den Motor beheizten

Verdampfers. Um die Dränierung zu erl-,ich-

tern, kann der Wechsler -20, wie bereits vor-

geschlagen, zum .Motor hin geneigt oder #o-

gar senkrecht angeordnet sein.

Die beiden Vergaser 13 und 23 sollen der-

art ausgebildet sein, daß sie, jedenfalls wenn

sie in Verbindung miteinander arbeiten, den

Start, den Leerlauf und den Vollauf des

:Motors ermöglichen. Besonders günstig ist

es aber, einen der beiden Vergaser derart aus-

zubilden, daß er allein imstande ist, diese drei

Aufgaben zu lösen, was besonders bei Mo-

toren für Flugzeuge von. Wichtigkeit ist. Es

empfiehlt sich dabei, den Vergaser 13 entspre-

chend auszubilden. In der Fig. 2 ist ein der-

artiger Vergaser an sich bekannter Art sche-

matisch dargestellt. In der Fig. a bezeichnet

.4o die Vergaserkamm; r, 41 die Drossel und

42 die Gasregelungsklappe. In die Verengung

51 des Rohres d.o münden zwei Düsen .4;

bzw. 48, von denen die letztere von einem

Standgefäß 43 Brennstoff in die Vergaser-

kammer einspritzt. Das Standgefäß :I3 ist

in- üblicher Weise. mit -einem Schwimmer

4.d. versehen, der ein konstantes Flüssigkeits-

niveau im Gefäß 43 sicherstellt. Dieses Gefäß kommuniziert in üblicher Weise mit einem zweiten Gefäß 46, aus dem Brennstoff ,durch die Düse 47 in die Vergaserkammer eingesprizt wird. Die beiden Düsen und 48 sind derart ausgebildet, daß die Düse 47 eine für den Leerlauf des Motors genügende Brennstoffmenge in die .durch den Vergaser hindurchgesaugte Luft einspritzt, während die Düse 48 erst bei steigender Bela:stung des Motors, d. h. bei größerer Luftgeschwindigkeit in der Kammer, in Tätigkeit tritt. Die Düse 47 ist also eine Leerlauf düse, die Düse 48 eine Vollaufdüse. Außerdem ist der Vergaser mit einer dritten Düse 49 versehen, die aus dem Gefäß 46 beim Starten der Maschine eine zusätzliche Menge von. Brennstoff in die Luft hineinspritzt. Diese Düse ist also die Startdüse des Vergasers. Der Vergaser gemäß Fig. 3, der mit gleichen Bezugszeichen versehen ist, ist nur mit einer Vollaufdüse versehen, während der Vergaser gemäß Fig.4 nur mit Start- und Leerlaufdüse versehen ist. Diese drei Typen von Vergasern können in verschiedener Kombination miteinander für die Anlage gemäß F ig. r benutzt werden.

Wenn beide Vergaser 13 und 23 von der in Fig. 2 dargestellten Art sind, kann der Motor wahlweise durch den .einen oder den anderen der - beiden Vergaser mit Brennstoff-Luft-Gemisch jeder gewünschtem Zusammensetzung versorgt werden. Man kann z. B. dabei beim Starten der Maschine den Vergaser 23 ganz abstellen und den Motor lediglich unter Vermittlung des Vergasers 13 betreiben. Nach dem Starten schaltet man allmählich den Vergaser 23 ein, so daß dieser einen Teil der Vergasung übernimmt, sei es nun schon beim Leerlauf des Motors oder erst beim Erreichen größerer Leistung. Je größer der Anteil des im Vergaser 23 vergasten Brennstoffes zur Gesamtvergasung ist, um so größer wird die Kälteleistung der Anlage. Jedoch ist es, insbesondere wenn die Verdampfung im Verdampfer 27 bei niedriger Temperatur erfolgt, zweckmäßig, nur einen Teil der Vergasung im Vergaser 23 erfolgen zu lassen. Bei den meisten Benzinsorten ist es nämlich notwendig, zur Erzeugung tiefer Temperaturen einen gewissen Überschuß an Luft vorzusehen, was durch entsprechende Einstellung der einen oder der beiden Klappen 41 und 42 (s. Fig. 2) erreicht werden kann. Dadurch wird aber das. Gasgemisch arm an Brennstoffdampf und es kann notwendig werden, dieses Gemisch reicher zu machen, was sich erfindungsgemäß ;furch entsprechende Einstellung des Vergasers 13 erreichen läßt. Ist beispielsweise das vom Vergaser 23 kommende Brennstoff-Luft-Gemisch, das der Kälteleistung gedient hat; zu reich an Luft, so wird der Vergaser z3 so eingestellt, daß das aus ihm kommende Brennstoff-Luft-Gemisch so arm an Luft ist, daß dadurch der Überschuß des ersten Brennstoff-Luft-Gemisches an Luft ausgeglichen wird, so daß die aus beiden Vergäsern kommenden Brennstoff-Luft-Gemische nach ihrer Vereinigung die für den Betrieb der Maschine günstigste Zusammensetzung haben. Für Anlagen, bei denen der Verdampfer 27 eine verhältnismäßig konstante Temperatur halten soll, kann diese Einstellung der beiden Vergaser zueinander ein für allemal erfolgen. Auch kann die Einstellung ganz oder teilweise durch die Ventile 17 und :25 der Brennstoffleitungen 14 bzw. 24 erfolgen.
Insbesondere bei Anlagen, die für Erzeugung tieferer Temperaturen gebaut bzw. eingestellt sind, kann eine Frostbildung im Vergaser 23 oder sogar im Gastemperaturwechsler 2o auftreten. Diese Frostbildung verändert den Gaswiderstand des Luftweges und verändert somit mittelbar die Zusammensetzung des aus dein Wechsler in das Rohr 12- einströmenden Brennstoff-Luft-Gemisches. Uni derartige Störungen zu beseitigen bzw. um ihnen entgegenzuwirken, ist zwischen dem Temperaturwechsler 2o und dem Vergaser 23 ein Ventil 30 vorgesehen, das federbelastet ist und Luft durch eine Üffnung 29 einläßt, sobald der Unterdruck im Rohr 22 einen bestimmten Mindestwert erreicht hat. Wenn sich also der Wechsler 20 verstopft, wächst der Unterdruck, und das Ventil 30 öffnet sich. Dadurch wird Luft unter Umgehung des Wechslers unmittelbar in den Vergaser23 eingelassen, wodurch weitere Kälteerzeugung praktisch aufhört. Etwaiges Eis schmilzt dann schnell ab, so daß der Unterdruck kleiner wird und das Ventil 30 wieder schließt. Die Veränderungen. in .der Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemisches, -die durch diese Vorgänge hervorgerufen werden, können ohne weiteres durch den Vergaser 13 kompensiert werden. Das beim Abtauen gebildete Wasser läßt sich durch geeignete, vorzugsweise mit dem Ventil 30 in Wirkverbindung stehende Entwässerungseinrichtungen aus der Anlage entfernen.
Obwohl die drei Vergasertypen der Fig. 2 bis 4 in beliebiger Zusammenstellung bei der Anlage der Ahb. r benutzt werden können, empfiehlt ,es sich immer, bei Wahl der Zusammenstellung darauf Rücksicht zu nehmen, daß derjenige Vergaser, der mit Startdüse versehen ist, als Vergaser 13 benutzt wird. Es empfiehlt sich ferner, insbesondere bei Lastkraftwagen, Fahrzeugen u. d'-I., für den Vergaser 23 eine Type zu wählen, die sowohl mit Leerlaufmundstück als auch mit Vollaufinundstück versehen ist. Bei Flugzeugmotoren, wo die größtmögliche Betriebssicherheit des Motors verlangt wird, empfiehlt es sich, für den Vergaser 13 eine Type zu wählen, die selbst alle Funktionen des vollständigen Vergasers übernehmen kann. Im allgemeinen genügt es` dabei, für den Vergaser 23 die Type gemäß Abb. 3 zu wählen.
Es läßt sich gemäß weiterer Erfindung die Einrichtung derart treffen, daß für den Betrieb des Vergasers 13: bzw. des Kältevergasers 23 zwei verschiedene Brennstoffe benutzt werden können. Zu diesem Zweck muß für jeden der beiden Vergaser ein besonderer Brennstoffbehälter vorgesehen sein, aus dem Brennstoff dem betreffenden Vergaser zugeführt werden kann. Hierdurch ist es z. B. möglich, den Vergaser 13 mit einem schweren Brennstoff zu betreiben, bei dessen Wahl nur Rücksicht auf die von dem Motor verlangten Eigenschaften des Brennstoffs zu nehmen ist. Für den zweiten Vergaser 23 kann ein anderer Brennstoff gewählt werden, vorzugsweise ein leichterer, der für die Kälteleistung besonders günstig ist, z. B. durch Leichtflüchtigkeit bzw. eine besonders hohe Verdampfungswärme gekennzeichnet ist, beispielsweise Benzol, Spiritus o. dgl. Die richtige Menge und Zusammensetzung des in den Motor gelangten Gemisches kann nämlich stets bei der Vorrichtung der Erfindung sichergestellt werden, da ja der Vergaser 13 ganz unabhängig von den Vorgängen in dem Kälteerzeuger arbeiten und stets ein Gemisch liefern kann, das zusammen mit dem vom Kältevergaser kommenden Gemisch das nach Menge und Zusammensetzung richtige Luft-Brennstoff-Gemisch ergibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Gemischbildung bei Brennkraftmaschinen, bei welcher das von einem Vergaser gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch zur Nutzkälteerzeugung benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Brenngemisches durch einen zweiten Vergaser hergestellt wird, welcher hinter dem Kühlsystem an die Gemischleitung des ersten Vergasers angeschlossen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der kälteleistende Vergaser (Kältevergaser) in an sich bekannter Weise Luft über einen Temperaturwechsler erhält, indem Außenluft und kaltes Brennstoff-Luft-Gemisch Wärme tauschen, während der zweite Vergaser (Leistungsvergaser), ,dessen zusätzliches Gasgemisch das für den Betrieb des Motors günstigste Gesamtgasgemisch ergeben soll, Luft unmittelbar aus der Atmosphäre erhält.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Vergaser, am zweckmäßigsten der Leistungsvergaser, so ausgebildet ist, daß er imstande ist, allein die Maschine zu starten und im Leerlauf und Vollauf zu betreiben.
4. Einrichtung nach den: Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältevergaser nur mit einer Düse für den Vollauf der Maschine oder mit einer Start- und Leerlaufdüse versehen ist.
Einrichtung nach den Ansprüchen bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung einer eventuellen Frostbildung im Kältevergaser bzw. zum Abtauen es Temperaturwechslers :Mittel vorgesehen sind, die es gestatten, diesem Vergaser Luft unter Umgehung des Temperaturwechslers zuzuführen,
6. Einrichtung nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Vergaser mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden.