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Zerstäubungsvorrichtung für flüssige Kraftstoffe für Brennkraftmaschinen
Gegenstand der Erfindung ist eine durch Preßluft betriebene Zerstäubungsvorrichturig
für flüssige Kraftstoffe für Brennkraftmaschinen mit einer zwangsläufig angetriebenenSteuerungseinrichtung,
die die Zuführung der durch eine Abstrahldüse austretenden und dadurch den dabei
zugleich entsperrten Brennstoff mitansaugenden Preßluft im Takt des zu speisenden
Motors bzw. Motorzylinders freigibt.
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Die Einspritzvergaser der Art, wie sie in der Mehrzahl heute noch
an Brennkraftmaschinen gebräuchlich sind, unterliegen alle dem. Übelstand, daß sie
eine genaue Regulierung der zuzuführenden Brennstoffmenge innerhalb. des gesamten
Drehzahlbereiches nicht erreichen lassen. Es muß daher bei der Einstellregulierung
der Maschinen nach einem günstigen Mittelwert gesucht werden, nach dem dann für
diese Type alle erforderlichen Vergaserelemente bestimmt werden. Dies hat den großen
Nachteil, daß die so einregulierten Maschinen alle nur bei einer mittleren Drehzahl
wirtschaftlich arbeiten.
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Die Erfindung bezweckt demgegenüber, die Vergaserverhältnisse derart
zu vervollkommnen, daß ein wirtschaftlicher und sparsamer Brennstoffverbrauch, wie
er der jeweils tatsächlichen vorhandenen Leistung entspricht, bei jeder vorkommenden
Drehzahl eingehalten ist. Es kommt hierbei nun nicht nur darauf an, daß die Zerstäubung
des flüssigen Kraftstoffes so fein. und so gut wie nur möglich verteilt stattfindet,
sondern auch darauf, daß die Zuführung des Brennstoffes im richtigen Augenblick,
in der richtigen Menge und nicht weniger auch in der optimalen Mischung erfolgt.
Hierzu ist zunächst eine Steuerung des Vergasers entsprechend dem Arbeitstakt der
zu speisenden Maschine unbedingt notwendig. Bei Verwendung von Preßluft zur Herbeiführung
der Vergasung bzw. der Zerstäubung und zur Ansaugung des Brennstoffes ist daher
eine taktmäßige Regelung der Preßluftzuführung unerläßliche Voraussetzung.
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Vergaser, die dieser Bedingung entsprechen, sind an sich schon bekannt.
Dies genügt indessen noch nicht. Bei modernen, hochtourigen und hochleistungsfähigen
Maschinen müssen die Saugstöße so rasch und so kräftig erfolgen, daß die Steuerung
der Preßluft allein nicht mehr
ausreicht, um @ucli die Zuleitung
des B_-ei:ristoffes exakt dirigi@-ren z u Isönnen. Dieser besitzt nämlich infolge
seiner Masse eine niclitaußer acht zu lassende Trägheit,. die bewirkt, daß unter
dem Einfluß der in kurzen Zeitabständen auftretenden Saugimpulse ein mehr oder weniger
kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom entstehen kann. Infolge der Trägheit des in Bewegung
gesetzten Flüssigkeitsstromes ist dann häufig aber die Einspritzung, wenn sie im
übrigen befriedigend sein soll, im gewünschten Augenblick noch nicht beendet, was
einen Betriebsstotiverlust bedeutet. Diesen zri vermeiden, ist daher eine vordringliche
Aufgabe. Zur Erzielung einer wirtschaftlichen Betriebsweise gehört demgemäß auch,
da ß der Brennstoff ebenfalls unmittelbar -in seiner Zuführung entsprechend gesteuert
wird und seiner Trägheitswirkung nicht frei überlassen bleibt, wie dies unvollkommenerweise
zutrifft, wenn man ihn, wie bisher üblich, nur mittelbar durch die Ansaugimpulse
beeinflußt.
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Eine unmittelba=re Unterbrechung der Brennstofizuführungsleitung ist
zwar schon bekannt. Diese erfolgt jedoch bisher noch rein zwangsläufig mechanisch
und macht ein umständliches und mit weiteren Nachteilen behaftetes SteuerhebeIgestänge
notwendig. Erfindungsgemäß wird im Gegensatz hierzu zur Steuerung der Brennstoffzuführung
der bereits gesteuerte Preßluftstrom verwendet, indem z. B. an oder in der Brennstoffzuleitung
ein abhängig vom Preßhiftstrom getätigterVerschluß o. dgl. vorgesehen ist, der die
Brennstoffzuführung der auf ihn ausgeübten Preßluftsteuerung entsprechend freigibt
oder sperrt.
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Die hierdurch erzielten großen Vorteile sind sowohl wirkeng smäßiger
als auch baulicher Art. Die Preßluft, die ohnedies zugeführt werden muß und die
sehr einfach in einem Kanal zugeführt «-erden kann, übernimmt zugleich noch die
Funktion eines Antriebsmittels für den Verschlnß des Brennstoffkanals. Es werden
dadurch also sonst unbedingt erforderliche mechanische Gestängeteile erspart, was
schon in rein baulicher Hinsicht ein beachtlicher Fortschritt ist, vor allem bei
Maschinen mit größerer Zylinderzahl, die sehr viele Gestängeteile beanspruchen würden,
wo solche Gestängeteile auch schon bei jeder kleineren -Maschine eire erhöhte Störanfälligkeit
bedeuten.
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Der Fortschritt der Erfindung greift aber nach wesentlich weiter.
Dadurch, daß der Preßluftstrom selbst den Brennstoffkanal entsperrt, erfolgt die
Brennstofffreigabe erst, nachdem der Luftstrom. eine bestimmte ausreichende Drucks
s tärke erlangt hat. Es wird dadurch also die Zeit der schleichenden Öffnungswirkung
des Einlasses noch überbrückt und ebenso am Ende des Saugimpulses die Schließungszeit
entsprechend für den Brennstoffeinlaß unterbrochen; denn .;;bald die Preßluft ihren
Normaldruck zu unterschreiten beginnt, tritt automatisch wieder die Spe_rung des
Brennstoffkanals ein. Die Folge dieser Arbeitsweise ist dann, daß zwis( heu den
einzelnen Einspritzperioden ein optimal großes Intervall liegt, wie dies erwünscht
ist und bisber ni--lit erreichbar «-ar.
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Da ferner nach der Erfindung jetzt eine Brennstoffeinspritzung erst
möglich ist, wenn der Preßluftstrom einen bestimmten Druckwert erlangt hat, der
zur Entsperrung des Brennstoffkanals ausreicht, so ist auch immer die zur optimalen
Zerstäubung erforderliche Strahlstärke der Preßluftdüse vorhanden, so daß auch in
dieser Hinsicht die bestmöglichen Verhältnisse gewährleistet sind. Die große Bedeutung
der Erfindung liegt vor allem darin, daß die Brennstoffzuführung durch die abhängig
vom Preßluftstrahldruck erfolgende Sperrung des Zuführungskanals augenblicklich
v()llkommen unterbrochen wird, sobald die Preßluftstärke am Ende der Ansaugung ihren
Normal«-ert -interschreitet.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in Fig. r in einem Vertikalschnitt
und iir Fig. z in einer teilweise aufgeschnittenen Draufsicht dargestellt.
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In einem Gehäuse i befindet sich eine Düsenkombination, bestehend
aus der Brennstoffdüse a und der Luftdüse 3. Der untere Teil des Gehäuses dient
der Aufnahme des Kraftstoffe:, Benzin usw., welcher durch die Leitung a zugeführt
wird. Die Brennstoffdüse z wird in ihrer unteren Hälfte von einer Bohrung senkrecht
zu ihrer Längsachse durchbrochen, in welcher der Bolzen 5 längs beweglich gelagert
ist. Der Bolzen hat in seinem zylindrischen Teil eine Eindrehung. Er wird - mittels
der im Gehäuse i gelagerten Feder h mit seinem breiten Kopf gegen die Bohrung ;
gepreßt. Seitli"h am Gehäuse i befindet sich ein Angel), welcher zur Aufnahme des
Drehschiebers dient. Der Drehschieber 8 ist als ein nach einer Seite offener Hohlzylinder
ausgebildet. Auf seiner -Mantelfläche befindet sich eine Durchbrechung inDreieckform,
welche bei derDrehung des Schiebers mittels der Bohrung 7 die Verbindung zwischen
Düsenraum und Zylinderraum herstellt. An der entgegengesetzten Seite ist der Boden
des Drehschiebers geschlossen und mit der Welle c) verbunden, welche durch den Gehäusedeckel
io hindurchtritt. :auf dein äußeren Teil der Welle io befindet sich ziinä ch@t die
Muffe ii, durch die mittels bekannter Hebelverbindungen eine Längsverschiebung des
Drehschiebers- erfolgen kann. Die Drehbewegung des Schiebers selbst, die in genauer
t bereinstimmung mit der Arbeitsfolge im Motor stehen muß, erfolgt am Wellenende
mittels Zahnradübertragung von der Kurbelwelle aus auf bekannte Weise. Auf dem dein
Gehäusedeckel io entgegengesetzten Zvlinderb,iden ist der Anschluß 12 für die Zuführung
von
Preßluft vorgesehen. Der verstäubte Brennstoff tritt. bei 12 nach der Rohrleitung
1:1 aus und wird von dort in den Frischluftänsaugkanal und weiter in die Zylinder
des Motors geleitet.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende: Sobald die Maschine
angelassen wird und zu drehen beginnt, dreht sich mittels der Zahnradübertragung
auch die mit der Kurbelwelle verbundene Welle cl des Drehschiebers 8 und damit der
Drehschieber selbst. In den Zylinder, in welchem der Drehschieber' gelagert ist,
strömt durch die Rohrleitung 12 Preßluft ein, welche den hinteren Teil des Zylinders
und den Hohlraum des Drehschiebers zunächst ausfüllt. Erreicht der Drehschieber
bei seiner Drehung, die ihm von der Welle g erteilt wird, mit seiner Durchbrechung
die Bohrung 7, so wird der Preßluft der Weg nach dem Düsenraum freigegeben. Der
Bolzen wird entgegen derFederspannung bis zu seinem Anschlag, der durch den mit
seiner vergrößerten Fläche die Wirkung noch verbessernden Pralltoller 15 gebildet
ist, zurückgedrückt. Die Preßluft strömt in die Luftdüse ein, so lange, ,vie die
dreieckige Durchbrechung des Drehschiebers den Weg freigibt, und erzeugt im Düsenkanal
einen Unterdruck. Der Bolzen 5 hat eine wichtige Funktion. Er dient als Steuerorgan
für die Brennstoffzuführung. In seinem vorderen zylindrischen Teil hat er eine Eindrehung
16. In der gezeichneten Stellung, Fig. i, steht die Eindrehung so, daß sie die Düsenbohrung
nicht freigibt. Es kann infolgedessen kein Brennstoff nach der Düsenmündung fließen.
Wird unter dem Einfluß der auf den Bolzenkopf rufströmenden Preßluft der Bolzen
entgegen der Federspannung bis zum Anschlag zurückgedrückt, so tritt die Eindrehung
in die Bohrung der Düse ein und gibt dem Brennstoff den Weg nach der Düsenmündung
frei. Unter dem Eindruck des Unterdrucks, welchen die an der Düsenmündung rufströmende
Preßluft hervorruft, strömt der Brennstoff nach oben und wird an der Mündung 13
von der auf diese Mündung rufströmenden Preßluft unter einem bestimmten Winkel erfaßt
und kräftig verstäubt. Von hier gelangt er dann durch die Rohrleitung 14 als Gas-Luft-Gemisch
in die Frischluftansaugleitung des Motors. In dem Augenblick, in welchem der Drehschieber
8 bei seiner weiteren 'Drehung den Übertritt der Preßluft nach dem Düsenraum absperrt,
wird der Bolzen 5 entlastet und kehrt unter dem Einfluß der Federspannung mit seiner
Eindrehung 16 und seinem Prallteller 15 wieder in seine gezeichnete Ruhelage zurück.
Die Eindrehung desselben bewegt sich aus dem Düsenkanal heraus und sperrt denselben
ab. Die Brennstoffsäule, die sich in demselben aufwärts bewegte, wird unterbrochen.
Es kann unter dem Einfluß der Massenträgheit kein Benzin nachfließen. Die Menge,
die für eine bestimmte Umlaufzahl benötigt wird, ist durch die Bolzenbewegung und
durch die Be@,=.#egung des Drehschiebers genau begrenzt. In der Beschreibung des
Drehschiebers 8 wurde gesagt, daß derselbe in seiner 3Tantelfläche eine dreieckige
Durchbrechung aufweist und daß er mittels der -Iluffe ii und bekannter Hebelverbindungen
längs beweglich ist. Dies geschieht aus folgendem Grund: Die Brennstoffmenge, die
vom Leerlauf bis zur maximalen Drehzahl benötigt wird, ist variabel und bedingt
deshalb eine Regulierung. Diese Regulierung wird durch eine Längsverschiebung des
Drehschiebers erreicht, dessen dreieckige Durchbrechung je nach ihrer Stellung zur
Bohrung 7 einen längeren oder kürzeren Übertritt der Preßluft nach dem Düsenraum
und damit auch eine längere oder kürzere Freigabe der Brennstoffzuführung bewirkt.
Die Vorrichtung gestattet also, die für die jeweiligen Drehzahlen erforderlichen
Brennstoffmengen dadurch genau zu dosieren, daß sie den Einfluß der Massenträgheit
in der Brennstoffsäule auf die Gemischbildung ausschaltet und dadurch einen wirtschaftlicheren
Betrieb erreicht als bei allen vorhandenen Konstruktionen von Einspritzvergasern.