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Spritzvergaser mit mehreren parallel geschalteten, der gleichen Druckdifferenz
unterliegenden Querschnittsverengungen der Brennstoff-Führung Bei Spritzvergasern
pflegt man innerhalb der Brennstofführung mehrere in Reihe geschaltete Querschnittsverengungen
vorzusehen. Die erste derartige QuerscInittsverengung liegt hierbei meist unterhalb
des von der Schwimmerkammer bestimmten Brennstoffspiegels. Sie wird als Dosierdüse
bezeichnet und im allgemeinen zwischen der Schwimmerkammer und dem sog. Verschäumungsraum
angeordnet, in den die Bremsluft einströmt und der der eigentlichen Spritzdüse vorgelagert
ist. Die zweite Ouerschnittsverengung wird von der Spritzdüse selbst gebildet, mit
der die Brennstofführung in den Ansaugluftkanal mündet.
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Es@ sind bereits Vergaser, und zwar in'erster Linie Fallstromvergaser,
bekannt, bei denen die Spritzdüse mit einer Reihe von kranzartig um einen Kopf verteilten
Bohrungen ausgerüstet ist, die daher als parallel geschaltete Ouerschnittsverengungen
wirken, welche sämtlich der gleichen Druckdifferenz unterliegen. Diesen parallel
geschalteten Querschnittsverengungen pflegte man dabei stets gleiche Gestalt und
gleichen Querschnitt zu geben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spritzvergaser, bei dem die
Dosierdüse und/ oder die Spritzdüse mit einer Reihe von parallel geschalteten, d.
h. der gleichen Druckdifferenz unterliegenden Ouerschnittsverengungen ausgerüstet
ist, bei dem diesen Ouerschnittsverengungen jedoch verschiedene, nach ganz bestimmten
Gesichtspunkten gewählte Ouerschnitte bzw. Gestalten gegeben sind.
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Die Erfindung geht von der bekannten Tatsache aus, daß es für jede
Querschnittsverengung (Düse, Bohrung o. dgl.) eine kritische Strömungsgeschwindigkeit
gibt, bei deren Überschreitung ihr Strömungswiderstand überaus steil anwächst. Beim
Eintritt dieses
Zustandes, den man als Wirbelverschluß bezeichnet,
nimmt nämlich die Wirbelbildung ein Maß an, welches ein weiteres Anwachsen der Durchtrittsgeschwindigkeit
fast unmöglich macht.
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Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß es in erster Linie
diese Erscheinung ist, auf welche die unbefriedigende, bei den bisher bekannten
Spritzvergasern bestehende Dosierung des Brennstoffes zurückzuführen ist. Um nämlich
im Bereich der höheren Ansauggeschwindigkeiten noch eine ausreichende Brennstofflieferung
zu erhalten, mul-te man die bisher benutzten, entweder einheitlichen oder aus parallel
geschalteten gleichen Querschnitten zusammengesetzten Querschnittsverengungen so
weit machen, daß der beschriebene Wirbelverschluß erst dicht unterhalb der höchsten
Ansauggeschwindigkeiten eintrat, und erhielt infolgedessen im Gebiet der unteren
Drehzahlen eine unerwünschte Gemischverfettung sowie im Gebiet der höchsten, erst
nach Eintritt des Wirbelverschlusses erreichten Drehzahlen eine ebenso unerwünschte
Gemischvermagerung. Infolgedessen lag der Brennstoffverbrauch, auf gleiche Leistung
bezogen, nur bei mittleren Drehzahlen günstig, während er sowohl im Bereich der
niedrigen als auch der hohen Drehzahlen erheblich stieg.
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Man hat diesem Übelstand bereits dadurch zu begegnen versucht, daß
man Spritzvergaser mit zwei oder mehr verschiedenartig gestalteten bzw. in verschiedenen
Lufttrichtern oder verschiedenen Unterdruckzonen ein und desselben Lufttrichters
angeordneten Spritzdüsen ausrüstete (sog. Registervergaser). Dies führt jedoch zu
verhältnismäßig verwickelten Konstruktionen, und es ist die überraschende, der vorliegenden
Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis, daß man praktisch das gleiche günstige Ergebnis
einfach dadurch erreichen kann, daß man innerhalb der Brennstofführung eines normalen
Spritzvergasers mehrere parallel geschaltete Querschnittsverengungen von derart
abgestuften Querschnitten bzw. Gestalten vorsieht, daß die kritischen Strömungsgeschwindigkeiten,
bei denen die Strömungswiderstände dieser einzelnen Ouerschnittsverengungen steil
anzusteigen beginnen, bei verschiedenen stufenweise aufeinanderfolgenden Werten
liegen.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Von diesen zeigt Fig. i zunächst in schematischer Darstellungsweise den Verlauf
des Strömungswiderstandes für verschiedene Düsenanordnungen. Mißt man den Strömungswiderstand
w einer einfachen Düse in Abhängigkeit von der Druckdifferenz p, welche zwischen
Eingang und Ausgang der Düse herrscht, so erhält man ungefähr die in Fig. i mit
I bezeichnete Kurve. Wie man ersieht, ist der Strömungswiderstand zunächst ziemlich
konstant, so daß die Durchtrittsgeschwindigkeit nahezu proportional der Druckdifferenz
p anwächst. Von einem bestimmten Wert p, ab jedoch beginnt der Widerstand w steil
anzusteigen, so daß eine weitere Steigerung der Druckdifferenz p nur noch zu einem
immer geringer werdenden prozentualen _\nwachsen derDurchtrittsgeschwindigkeit führt.
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Die mit I bezeichnete Kurve ist für eine bestimmte Gestaltung bzw.
Querschnittsbemessung der Düse charakteristisch. Schaltet man mehrere gleichartige
Düsen parallel, so ändert sich infolgedessen nicht der Charakter der dargestellten
Kurve, sondern es tritt dann nur eine Parallelverschiebung in der Richtung der Ordinate
ein.
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Schaltet man hingegen mehrere Düsen von verschiedener Gestaltung bzw.
Querschnittsbemessung parallel, so besitzt jede dieser kurven eine eigene charakteristische
Form, bei. welcher der Knickpunkt an einer anderen Stelle liegt, und diese Kennlinien
überlagern sich dann zu einer Kurve vom Charakter der mit II bezeichneten Kennlinie.
Innerhalb dieser Kennlinie sind die den einzelnen Düsen zugeordneten kritischen
Druckdifferenzen p1, p@, p3 ihrer ungefähren Lage nach noch erkennbar; trotzdem
ist der Gesamtverlauf der Kurve offensichtlich stark abgeflacht und läßt sich durch
passende Wahl der Düsenkombination fast in jede gewünschte Gestalt bringen. Fig.
2 veranschaulicht die Anwendung der erfindungsgemäßen Erkenntnisse auf einen Fallstromvergaser
üblicher Bauart, welcher im wesentlichen aus dem Ansaugluftkanal i, dem Lufttrichter
2, der Drosselklappe 3, der Spritzdüse .I und der Leerlaufspeisung 5 besteht. Der
Spritzdüse d. wird der Brennstoff in üblicher Weise über einen Kanal 6 zugeführt,
innerhalb dessen die Dosierdüse 7 steht.
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Der dargestellte - Vergaser unterscheidet sich von Vergasern üblicher
Bauart lediglich durch die Ausgestaltung des zur Spritzdüse .I gehörigen Hütchens
S. Dieses Hütchen ist in bekannter Weise mit einem Kranz von- radialen Bohrungen
ausgerüstet, durch welche hindurch der Brennstoff in den Ansaugluftkanal i austritt.
Im Gegensatz zu den bisher üblichen Konstruktionen besitzen diese radialen Bohrungen
jedoch nicht gleiche Gestalt bzw. gleichen Querschnitt, sondern verschiedene Gestalt
bzw. verschiedenen Querschnitt.
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Man erkennt dies am besten aus Fig.3, welche das Düsenhütchen ä vergrößert
wiedergibt. Wie man aus dieser Abbildung ersieht,
sind in die radialen
Bohrungen des Düsenhütchens 8 verschiedenartige geg äneinander abgestufte Düsen
g und i o eingesetzt, welche sich sowohl durch ihren Querschnitt als auch durch
ihre für die Wirbelbildung maßgebende Gestaltung unterscheiden. Man erkennt ohne
weiteres, daß innerhalb der wesentlich engeren Düse io sehr viel eher ein Wirbelverschluß
der eingangs beschriebenen Art eintreten wird als in der weiten und einfach zylindrisch
gehaltenen Düse g.
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Wird dem Vergaser die an Hand von Fig. a und 3 beschriebene Ausführungsform
gegeben, so muß die Dosierdüse 7 natürlich weit genug bemessen werden, um den vorzeitigen
Eintritt eines Wirbelverschlusses an dieser Stelle zu verhindern; denn in diesem
Falle sollen ja unmittelbar die an der Spritzdüse wirksamen Querschnittsverengungen
(g, io) den entscheidenden Einfluß auf die Dosierung ausüben.
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Sehr viel einfacher als die beschriebene Ausrüstung des Düsenhütchens
mit verschiedenen Einsatzdüsen (g, io) gestaltet sich in der Praxis eine entsprechende
Anwendung der vorliegenden Erkenntnis auf die Dosierdüse 7. In diesem Falle genügt
es-, die Dosierdüse 7 gemäß Fig. q. mit einem Einsatz i i auszurüsten, der eine
Reihe von verschiedenartigen Bohrungen enthält, welche durch ihre Parallelschaltung
dann gemeinsam als Dosierdüse wirken. Die Herstellung eines solchen Einsatzes ist
verhältnismäßig einfach, da man in der Praxis meist entsprechend Fig. 5 lediglich
zwei, drei oder vier Bohrungen verschiedenen Durchmessers in dem Einsatz i i vorzusehen
braucht. Diese verschiedenen Bohrungen sind in Fig. q. und 5 mit K1, K2 und K3 bezeichnet.
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Wird die für die Dosierung maßgebende, erfindungsgemäß ausgestaltete
Drosselstelle gemäß den letzten Ausführungen in die Dosierdüse 7 verlegt, so ist
es im allgemeinen nicht erforderlich, auch das Düsenhütchen 8 mit verschiedenen
Bohrungen auszurüsten; vielmehr kann in diesem Falle meist ein normales Düsenhütchen
mit untereinander gleichen Bohrungen verwendet werden, vorausgesetzt, daß man diese
Bohrungen weit genug macht, um bis zu den höchsten Ansauggeschwindigkeiten den Eintritt
eines ausgesprochenen Wirbelverschlusses an dieser Stelle zu verhindern. Bei Vergasern
mit Bremsluftzuführung hingegen kann man auch an dieser Stelle noch eine zweite
Dosierung im erfindungsgemäßen Sinne vorsehen, d. h. gleichzeitig auch das Düsenhütchen
8 gemäß Fig. 3 und q. ausbilden, da für das durch den Zutritt von Bremsluft entstehende
Gemisch von Luft und Brennstoff wieder völlig andere strömungstechnische Verhältnisse
bestehen als für den reinen Brennstoff und man infolgedessen dem an der Dosierdüse
7 erzeugten Kurvenzug auf diese Weise noch .einen weiteren Kurvenzug überlagern
kann, um die tatsächlich eintretende Dosierung noch besser mit dem betriebsmäßigen
Brennstoffbedarf des Motors bei seinen verschiedenen Betriebszuständen in Einklang
zu bringen.