DE7405804U - Vergaservorrichtung für einen Ottomotor - Google Patents

Description

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19, Februar 1974 Gz//raü

Autoclektronik AG, Chur (Schweiz)

Vergaservorrichtung für einen Ottomotor

Die Erfindung betrifft eine Vergaservorrich-

tung für einen Ottomotor, mit einer von dem mittels einer Regelklappe geregelten Ansaugluftstrom durchströmten Mischkammer, in welcher durch Düsen dosiert zugeführter Kraftstoff zum Luft-Kraftstoff-Gemisch für den Ottomotor aufbereitet v.'ird.

Eines der erstrangigen gegenwärtigen Anliegen ist die Herabsetzung der in den Abgasen von Ottomotoren enthaltenen Schadstoffanteile. Zur Lösung dieses Problems wurde in letzter Zeit viel Mühe aufgewandt, und es sind ^emgemäss viele Verfahren und Vorrichtungen bekannt geworden, die schadstoff arme, ja sogar schadstoff freie Abgase gev.'ährleisten sollen.. Es hat eich gezeigt, dass auch bei Verwendung eines herkömmlichen Vergasers unter konstanten Betriebsbedingungen zumindest nahezu schadstofffreie Abgase erhalten werden, wenn dieser sehr genau eingestellt ist. Der hohe Schadstoffanteil im Abgas eines Ottomotors ist daher offenbar vor allem auf eine unrichtige Dosierung des Kraftstoffes zurückzuführen, d.h. für den Schadstof fanteil ist nicht so sehr der Motor selbst, sondern vor allem der Vergaser bzw. die Einspritzvorrichtung verantwortlich, und auch bei einem üblichen Motor sind ohne Aenderungen an demselben in dieser Hinsicht wesentlich bessere Resultate zu erwar-

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ten, wenn der Kraftstoff in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen genau dosiert wird.

Bei einem Ottomotor werden für die Verbrennung

von 1 kg Kraftstoff je nach Betriebsbedingungen (Leerlauf, Teillast, Vollast) ungefähr 11 bis 18 kg Luft benötigt. Die Bereitung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erfolgt in der Mischkammer, in der in einer angesaugten Luftmenge eine jeweils bestimmte Kraftstoffr.enge möglichst homogen verteilt wird. Die Zugabe von Kraftstoff wird im allgemeinen in der Hauptsache in Abhängigkeit von den im Ansaugrohr erzeugten Unterdruck geregelt. Die

(;.y Abhängigkeit der angesaugten Luftmenge vom Unterdruck in bekannten Vergasern wird durch eine ziemlich komplizierte Funktion wiedergegeben. Im grossen und ganzen gesehen kann man hierfür eine quadratische Funktion annehmen, während die Kraftstoffmenge (im grossen und ganzen) linear mit der Luftmenge zunimmt. Dies führt dazu, dass bei einem solchen Vergaser zur Erzielung einer genauen Kraftstoffdosierung ein erhcblicher Aufwand erforderlich ist. Das vorliegende Problem dürfte daher durch eine druckabhängig geregelte Kraftstoffdosierung kaum gelöst werden können. Es sind noch verschiedene andere Vergasereinrichtungon bekannt bzw. vorgeschlagen worden, denen jedoch ebenfalls die Nachteile ungenau und (oder) teuer zukommen.

^v~> Wesentlich für den Betrieb eines Ottomotors

ist jedoch nicht nur die Kraftstoffdosierung sondern auch die Aufberritung des Luft-Kraftstoffgenisches. Für die Beurteilung der Qualität der. erhaltenen Luft-Kraftstoff gemisches sind in der Praxis zwei Kriterien ausreichend: Tropfehengrösse und Kraftstoff niederschldg an den Vergaserwandungen. Die Kraftstofftröpfchen sollten einen Durchmesser von ca. 3 0 ... 20 /Jm haben und die Vergaserwandungen sollten in jedem Falle trocken sein. Bei 2u guter "Vergasung" des Kraftstoffes mit einer Tröpfchcngrösse von unterhalb 10 /jm fiillt die Leistung des Motors ab, und bei einer schlechten Vergasung mit Tröpfchendurchmessern ober-

halb 20 /im sowie Kraftstoffniederschlag an den Vergaserwandungen wird die Verbrennung mangelhaft * wobei eine solche unvollständige Kraftstoffverbrennung als Ursache für in den Abgasen vorhandene schädliche CH-Verbindungen angesehen wird. Bei einem ideal aufbereiteten Luft-Kraftstoffgemisch müssten demnach in der angesaugten Luft kleine Kraftstofftröpfchen gleicher bestimmter Grosse gleichmässig verteilt und relativ zur strömenden Luft in Ruhe sein. Ein derartiges ideales Luft-Kraftstoffgemisch lässt sich mit einem Spritzvergaser grundsätzlich nicht herstellen, doch ist es auch im Interesse des Umwelt- y^\ Schutzes erforderlich, dass eine möglichst weitgehende Annäherung an dasselbe erreicht wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine

Vergaservorrichtung für Ottomotoren zu schaffen, bei der von vornherein die Kraftstoffdosierung in Abhängigkeit vom Unterdruck ausgeschlossen ist, und bei welcher durch eine der linearen Abhängigkeit von Kraftstoffmenge und angesaugter Lufthienge konformeren Regelung mit einfachen Mitteln eine befriedigend genaue Kraftstoffdosierung erreicht wird und die zudem ein gut aufbereitetes Luft-Kraftstoffgemisch liefert.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungs-

gemäss darin, dass in der Mischkammer ein vom Ansaugluftstrom angetriebenes Flügelrad angeordnet ist, und das Flügelrad eine Kraftstoffkammer enthält, in die ein Kraftstoff-Zuführungskanal mündet, und dass von der Kraftstoffkammer seitlich Düsenkanäle wegführen, die mit dem Flügelrad rotieren und aus deren Spritzdüsen bei rotierendem Flügelrad durch den von der Zentrifugalkraft bewirkten Ueberdruck Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer in die Mischkammer gespritzt, wird. Hierbei ist wegen der Abhängigkeit der aus den Düsenkanälen sekundlich ausfliessenden Kraftstoffmenge vom Ueberdruck in der Kraftstoffkammer und der Abhängigkeit des Ueberdruckes in der Kraftstoff kammer von der sekundlichen Umdrehungszahl des Flügelrades

bei der Anströmgeschwindigkeit proportionaler Umdrehungszahl des Flügelrades die sekundlich ausfliessende Kraftstoffmenge mindestens in erster Näherung der sekundlich angesaugten Luftmenge proportional. Die aus den Spritzdüsen austretenden
Kraftstoff-Sprühstrahlen sind zufolge der Rotation der Düsen in Form von Spiralarmen gekrümmt, wobei deren "Steifigkeit"
mit zunehmender Drehzahl grosser wird. Durch Variation von
^: Düsenzahl, Düsenquerschnitt, Abstand der Spritzdüsen von der

j Drehachse, Anstellwinkel der Flügel (Umdrehungszahl) kann

leicht eine richtige Kraftstoffdosierung und, da auch die
Kraftstoffzerstäubung durch diese Parameter beeinflussbar ist, ebenso eine gute Kraftstoffzerstäubung erhalten werden. Es
kann aber vorkommen, dass auch bei einem optimierten System die Kraftstoffzerstäubung Mangel aufweist, wie zu fein zerstäubter (vernebelter) Kraftstoff bei einer Drehzahl, z.B. im Leerlauf, und zu gross« Kraftstofftröpfchen bei hohen Drehzahlen,
Feuchtwerden dar Vergaserwandungen und dgl. In Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird zur Gewinnung eines in jedem Falle gut aufbereiteten Luft-Kraftstoffgemisches vor jeder
Spritzdüse des Flügelrades eine Zerstäubungsvorrichtung vorgesehen, um die aus den Spritzdüsen austretenden Kraftstoff-Sprühstrahlen in die Mischkammer zu zerstäuben. Die Zerstäubung, d.h. die Vergasung des Kraftstoffes erfolgt damit unabhängig von der Dosierung des Kraftstoffes durch die Düsen und kann
für sich durch eine entsprechende Ausgestaltung der Zerstäubungsvorrichtung optimiert werden. Diese Zerstäubungsvorrichtungen können an sich aus für diesen Zweck konstruktiv abgewandelten bekannten Zerstäubungsorganen, wie Prallteilen,
Spalten, Scheiben, Kanten usw. oder Kombinationen derselben
bestehen. Für die Ausbildung der Zerstäubungsvorrichtungen ist von Bedeutung, dass sie mit dem Flügelrad in der vom Ansaugluftstrom durchströmten Mischkammer rotieren, so dass auch mit einfachen Mitteln bereits eine befriedigende Zerstäubung des

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aus den Spritzdüsen ausgespritzten Kraftstoffes erreicht werden kann. Eine bei der Herstellung der Vergaservorrichtung nur geringfügige Mehrkosten verursachende Zerstäubungsvorrichtung umfasst erfindungsgemäss einen vor jeder Spritzdüse vorhandenen, durch e.nen Spalt zur Mischkammer hin offenen Hohlraum, in den die Spritzdüse mündet, wobei zweckmässig an oder in der Kraftstoffkammerwandung ein durch einen Ringspalt zur Mischkammer hin offener ringförmiger Hohlraum vorgesehen wird, in den alle Spritzdüsen der Kraftstoffkammer münden. Der Ringspalt einer solchen Zerstäubungsvorrichtung kann in einer n.i t der Drehachse

Qj der Kraftstoffkammer koaxialen Zylinder-Mantelfläche liegen, also eine Zerstäubungsdüse bilden, bei der die Tropfchengrösse des zerstäubten Kraftstoffes wesentlich durch die Spaltweite gegeben ist. Noch günstigere Verhältnisse hinsichtlich einer wirtschaftlichen Fertigung und insbesondere für eine leichte Optimierung der Kraftstoffzerstäubung werden nach der Erfindung durch' eine Zerstäubungsvorrichtung geschaffen, bei der der Ringspalt in einer zur Drehachse der Kraftstoffkammer senkrechter Ebene liegt, d.h. der Hohlraum in Richtung der Drehachse offen ist, und bei der erfindungsgemäss der Ringspalt aussen durch eine in der Spaltebene liegende Ring-Stirnfläche begrenzt ist. Die Lage der Ring-Stirnfläche inbezug auf die Spritzdüsen, die

ν-- Oberflächenbeschaffenheit der Ring-Stirnfläche sowie deren Breite haben hierbei Einfluss auf die Zerstäubung des Kraftstoffes und können zur Optimierung leicht versuchsweise variiert werden, da eine solche Zerstäubungsvorrichtung einfach aus einem der Spritzdüsen vorgelagerten Ring entsprechenden Profils bestehen kann.

Wie bereits erwähnt» sind auch bei tiefen Temperaturen trockene Vergaserwandungen ein Kriterium für einen geringen Gehalt an Schadstoffen, insbesondere CH-Vcrbindungen, in den Abgasen. Selbstverständlich ist auch unzerstäubt aus der Kraftstoffkammer, z.B. durch die Flügelrad-

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Lagerung, austretender Kraftstoff schädlich. In Weiterbildung des Erfindungsjegenstandes weist das Flügelrad eine zylindrische Hohlwelle auf. die am einen Ende abgeschlossen ist und in der am abgeschlossenen Ende durch eine Zwischenwand die Kraftstoffkammer abgetrennt ist, in die eine Kraftstoff-Zuführungsleitung mündet, und zudum werden als Düsenkanüle radiale Bohrungen in der Mantelwandung der Kraftstoffkammer vorgesehen. Als Zerstäubungsvorrichtung trägt hierbei die zylindrische Hohlwelle des Flügelrades im Bereich der Düsenkanäle einen ringförmigen Aufsatz mit einer ringsumlaufenden inneren Ausnehmung, O die den ringförmigen Hohlraum und den Ringspalt bildet. Mit einer solchen, eine wirtschaftliche Serienfabrikation begünstigenden Ausgestaltung des Flügelrades ijt einerseits die Möglichkeit» dass Kraftstoff unzerstäubt in die Mischkammer gelangt, auf die einzige eventuelle Leckstelle des Mündungsbereiches der feststehenden Kraftstoff-Zuführungsleitung in die rotierende Kraftstoffkammer eingeschränkt, und zum anderen ist der Abstand der Spritzdüsen von der Drehachse der Kraftstoffkammer verhältnismäss:"g gering, was, wie sich gezeigt hat, für die Kraftstoffzerstciubung günstig ist und zudem weitere vorteilhafte Massnahmen ermöglicht. Die Gefahr des Kraftstoffaustrittes aus der genannten Mündungsstelle der Kraftstoff-Zuführungsleitung wird erfindur.gsgemäss dadurch behoben, dass das Flügelrad in der Mischkammer mit seiner Hohlwelle auf einem mit der Mischkammer koaxia.'en Rohrstück der Kraftstoff zuführungsleitung mittels z.B. Kugellager drehbar gelagert ist, wobei das abgeschlossene Ende der Hohlwelle mit der Kraftstoffkammer auf den einströmenden Ansaugluftstrom hin nach oben gerichtet und das Ende des koaxialen Rohrstückes der Kraftstoffzuführungsleitung mit wenig Spiel durch die die Kraftstoffkammer in der Hohlwelle abtrennende Zwischenwand geführt ist. Bei rotierendem Flügelrad gelangt Kraftstoff aus der Kraftstoffzuführungsleitung in die Kraftstoffkammer, wobei der einströmende Kraftstoff infolge der wirkenden

Zentrifugalkraft über den engen Spalt zwischen Rohrstückende und Zwischenwand sozusagen hinweggeschleudert wird und sich an diesem Spalt kein Kraftstoffdruck aufbaut. Ein weiteres im Hinblick auf ein-e zuverlässige Abdichtung vorteilhaftes erfinderisches Merkmal besteht darin, dass die Zwischenwand mit einer Kraftstoff abweisenden Oberfläche versehen oder aus einem Kraftstoff abweisenden Material, wie z.B. "Teflon" hergestellt wird, wodurch auch das bei einer kraftstoffgenetzten Oberfläche infolge von Oberflächen- und Kapillarkräften auftretende "Absaugen" von Kraftstoff ausgeschlossen wird. Um bei einer solchen Zwischenwand die Verteilung des Kraftstoffes in der Kraftstoff kammer zu gewährleisten, wird die Zwischenwand auf der in der Kraftstoffkammer liegenden Seite mit z.B. radialen Rillen versehen.

Für eine richtige Dosierung des Kraftstoffes während des Kötörbetriebeö jnuss das Flügelrad auf jede Verstellung der Regelklappe mit einer ausreichend schnellen Aenderung seiner Umdrehungszahl reagieren. Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, für die Vergaservorrichtung nach der Erfindung ein an sich bekanntes, aus einem zylindrischen Oberteil mit der Mischkammer und einem die Regelklappe enthaltenden Klappenstutzen bestehendes Gehäuse zu verwenden, wobei jedoch der Gehäuseoberteil vor der Mischkammer und dem in ihr angeordneten Flügelrad einen grösseren Durchmesser und im Bereich der Mischkammer den gleichen Durchmesser wie der Klappenstutzen hat. Hierdurch ergeben sich bei günstigen Strömungsverhältnissen für das den ganzen Strömungsquerschnitt ausfüllende Flügelrad ein verhältnismässig kleiner Durchmesser und wegen der in der Verengung grösseren Geschwindigkeit der angesaugten Luft ausreichend hohe Drehzahlen auch im Leerlauf. Bei in Form von radialen Bohrungen in der Kraftstoffkammer ausgebildeten Düsenkanälen haben die Spritzdüsen genügend Abstand von der Mischkammerwandung, die vorteilhaft eine kraftstoffabweisende

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Oberfläche hat, so dass diese auch bei niederen Temperaturen trocken bleiben. Um zu verhindern, dass durch die rotierenden Flügel der zerstäubte Kraftstoff nicht auf die Mischkammerwandung getrieben wird, x-;erden die Flügel des Flügelrades auf der Hohlwelle oberhalb der Düsenkanäle im Bereich der Kraftstoffkammer angeordnet, wobei die Kraftstoffkammer in axialer Richtung eine entsprechende Länge hat.

Weitere Aspekte der Erfindung betreffen die Versorgung der Kraftstoffkammer mit Kraftstoff und die Einstellung der Vergaservorrichtung. Diesbezügliche Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden

nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Schnitt eine Vergaservorrichtung nach der Erfindung..

Fig. 2 schematisch ein in einer Vergaser-Mischkammer angeordnetes Flügelrad mit Kraftstoffkammer, Spritzdüsen und diesen vorgesetzten Zerstäubungsvorrichtungen,

Fig. 3. sohematisch ein Flügelrad anderer

Ausführung mit Zerstäubungsvorrichtungen, die einen durch einen Spalt zur Mischkammer hin offenen Hohlraum aufweisen, und

Fig. U einen Längsschnitt durch eine Vergaservorrichtung mit Flügelrad und einer Zerstäubungsvorrichtung in einer weiteren AusführungsVariante.

Wie in Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, sind die wesentlichen Teile der Vergaservorrichtung in ein rohrförmiges Gehäuse 1 ein- bzw. an dieses angebaut. Bei dem Gehäuse 1 geht ein zylindrischer Gehäuseoberteil 2, der die Mischkammer 3 enthält, über ein kegeliges Zwischenstück 4 in einen Klappenstutzen 5 kleineren Durchmessers über, der die um eine Achse 7 verstellbare Regelklappe 8 enthält. Der Klappen-

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stutzen 5 trägt einen Aussenflansch 6 zur Befestigung deü Gehäuses 1 auf dem Ansaugrohr (nicht dargestellt) des Motors. Auf den Gehäuseoberteil 2 wird der Luftfilter aufgesetzt.

In der Mischkammer» 3 ist ein Flügelrad

montiert, das hier als ganzes mit 9 bezeichnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Flügelrad 9 eine in Form eines unten abgeschlossenen Hohlzylinders 10 ausgebildete Hohlwelle auf, die in der Mischkammer 3 um eine zur Kammerachse koaxiale Drehachse drehbar gelagert ist. Am unteren abgeschlossenen Ende des Wellen-Hohlzylinders 10 sind die Flügel des Flügelrades 9 befestigt. Am unteren abgeschlossenen Ende ist der Wellen-Hohlzylinder 10 durch eine Lagerkugel 12 in einem Lager 13 abgestützt, das von an der Innenwand des Gehäuseoberteiles 2 befestigten radialen Stegen IU gehalten wird. Am oberen Ende ist der Wellen-Hohlzylinder 10 in einem Lager 15, z.B. einem Kugellager geführt, das ebenfalls von an der Innenwand 'des Gehäuseoberteiles 2 befestigten radialen Stegen gehalten ist. Die radialen Stege IU und 16 weisen zweckmässig ein cerodynamisches Profil auf, so dass sie keinen nennenswerten Widerstand für den die Mischkammer 3 durchströmenden Ansaugluftstrom bilden. Eine z.B. am oberen Lager 15 befestigte Abschlusskappe 17 schliesst den Wellen-Hohlzylinder 10 am oberen Ende ab und ein durch die Abschlusskappe 17 und durch die Wandung des Gehäuse-Oberteiles 2 geführtes Leitungsrohr IP. verbindet den Innenraum des Wellen-Hohlzylinders 10 mit einer Ausgleichskammer 21, die durch ein Leitungsrohr 22 mit dem Ausgang 2U einer Kraftstoff-Zuführpumpe 23 üblicher Bauart verbunden ist.

Aus der Ausgleichskammer 21 gelangt durch

das Leitungsrohr 18 Kraftstoff in den Wellen-Hohlzyli.nder 10, dessen Innenraum die Kraftstoffkammer 19 bildet. Oberhalb der Flügel 11 führen von der Kraftstoffkammer 19 zwei Düsenkanäle 20'schräg nach oben weg, die einander diametral gegenüber liegen.

Die Düsenkanäle 20 können an den Wellen-Hohlzylinder 10 angesetzte Röhrchen sein. Der Durchmesser der Düsenöffnungen 20a beträgt z.B. 0,1 bis 0,2 mm.

Die Ausgleichskamner 21 weist eine seitliche Ueberlauföffnung 27 auf, die über ein Ventil 28 durch eine Ueberlaufleitung 29 mit dem Eingang 25 der Kraftstoff-Zuführpumpe 23 verbunden ist. An den Eingang der Kraftstoff-Zuführpumpe 23 ist ferner die Kraftstoff-Versorgungsleitung 26 angeschlossen.

Die Ausgleichskairjner 21 ist inbezug auf das

Flügelrad 9 so angeordnet, dass ihre Ueberlauföffnung 2? etwas unterhalb der Horizontalebene liegt, in der die Düsenöffnungen 20a der Düsenkanäle 20 liegen. Enthalten bei geöffnetem Ventil 28 Ausgleichskammer 21, Leitungsrohr 18 und Kraftstoffkammer Kraftstoff, so liegt der Kraftstoffspiegel bei stehendem Flügelrad 9 knapp unterhalb der Spritzdüsen 20a, und es tritt kein Kraftstoff aus diesen in die Mischkammer 3 aus.

Die Vergaservorrichtung, soweit sie vorstehend beschrieben wurde, arbeitet wie folgt:

Beim Starten des Motors wird das Ventil 28 kurzzeitig geschlossen. Der von der Zuführpumpe 2 3 geförderte

Kraftstoff füllt die Ausgleichskammer 21 und durch das Leitungs-' "λ
^v~ rohr 18 die Kraftstoffkammer 19 des Flügelrades 9. Durch die Kegelklappe 8 ist der Klappenstutzen 5 etwas geöffnet und durch oas Vergasergehäuse 1 strömt der Ansaugluftstrom, der das Flügelrad 9 in Drehbewegung versetzt. Wegen des zu dieser Zeit schv.achen Ansaugluftstromes dreht sich das Flügelrad 9 nur verhältnismässig langsam, und der Druck in der Kraftstoffkanmer 19 ist im wesentlichen durch den Pumpendruck der Zuführpumpe 23 bestimmt. Dies hat den Zweck, dass beim Starten des Motors das hierzu erwünschte fette Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Einspritzen einer entsprechenden Menge Kraftstoff in die Mischkammer 3 bereitet wird. Nach dem Starten des Motors wird das

Ventil 28 geöffnet, so dass aus der Ausgleichskammer 21 Kraftstoff durch die Ueberlaufleitung 29 abfliesst und sich der Kraftstoffspiegel in der Ausgleichskammer 21 und in der Kraftstoffkammer 19 im Flügelrad 9 auf die durch die Ueberlauföffnung 27 bestimmte konstante Höhe einstellt. Der Ueberdruck im Innern der Kraftstoffkammer 19 ist nun hauptsächlich durch die bei rotierendem Flügelrad 9 auftretende Zentrifugalkraft bestimmt.

Rein überblicksmässig ergeben sich hierbei folgende Beziehungen:

a) bei dem Flügelrad 3 ist die sekundliche

Umdrehungszahl η proportional der Anströmgeschwindigkeit und damit proportional der sekundlichen Luft-Durchflussmenge Q₁.

b) der Ueberdruck im Innern der Kraftstoffkammer 19 ändert sich über die Zentrifugalkraft mit dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit u = 2 Ψη.

c) die aus dem Düsenkanal 20 sekundlich ausfliessende Kraftstoffmenge Q„ ändert sich mit der Quadratwurzel aus dem Ueberdruck in der Kraftstoffkammer 19.

Hieraus ergibt sich:

Die aus den Düsenkanälen 20 sekundlich ausfliessende Kraftstoffmenge Q. ist proportional der sekundlichen Luft-Durchflussmenge Q_T. Eine solche im wesentlichen lineare Funktion zwischen Luftmenge und Kraftstoffmenge ermöglicht

eine genaue Dosierung des Kraftstoffes, wobei die Genauigkeit Über den gesamten Bereich der Ansaugluftstrom-Geschwindigkeiten praktisch gleich ist. Es ist somit ausreichend, wenn der Vergaser an einem Arbeitspunkt richtig eingestellt wird.

Für die Einstellung des Vergasers ist im dargestellten Ausführungsbeispiel für die Mischkammer 3 ein Nebenkanal 30 vorgesehen, dessen freier Querschnitt durch eine Stellschraube 31 verändert werden kann, so dass vom Ansaugluftstrom ein bestimmter Anteil abgezweigt und damit die Geschwindigkeit des Flügelrades 9 justiert werden kann.

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Es kann erwünscht, unter Umständen auch erforderlich sein, den Proportionalitätsfaktor für die Umdrehungszahl η (n = aQ.) und damit den Proportionalitätsfaktor für die Kraftstoff menge -(Q. = bQ,.) von äusseren Parametern abhängig zu

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machen. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen. Im einfachster Falle kann, wie in Zeichnung veranschaulicht ist, in die Mischkammerwandung in Höhe der Flügel 11 ein Magnetkern 3 2 mit einer Spule 33 eingesetzt werden. Durch Erregung dieses Elektromagneten 32, 33 mit einem z.B. den Werten äusserer Parameter analogen Gleichstrom kann dann die Umdrehungszahl des Flügelrades entspre-C3 chend geregelt werden. ~"

Vorstehend ist anhand eines einfachen Ausführungsbeispieles nur der prinzipielle Aufbau und die prinzipielle Arbeitsweise der Vergaservorrichtung beschrieben worden. Je nach speziellen Erfordernissen hinsichtlich einer wirtschaftlichen Fertigung urd Genauigkeit der Dosierung können verschiedene Aenderungen vorgenommen werden. So können beispielsweise mehr als zwei Düsenkanäle vorgesehen werden, und die Düsenkanäle können auch in die Flügel selbst verlegt sein. Es können zusätzliche Strömungsleitbleche eingebaut werden, und die Düsenkanäle können auch gebogen sein. Schon aus diesen Beispielen ist ersichtlich, dass mit einfachen Mitteln die Dosiergenauigkeit ohne Schwierigkeiten erreichbar ist". Neben der Dosiergenauigkeit ergibt sich zufolge der rotierenden Düsenkanäle auch eine in manchen Fällen bereits befriedigende Aufbereitung des Luft-Kraftstoff gemisches .

Der Zerstäubungsgrad des Kraftstoffes wird

bei einer solchen Vergaservorrichtüng erfindungsgemäss dadurch verbessert, dass, wie in Fig. 2 ersichtlich ist, vor jeder Spritzdüse 20a des Flügelrades 9 eine Zerstäubungsvorrichtung 4 0 vorgesehen ist, um die aus den Spritzdüsen austretenden Kraftstoff-Sprühstrahlen in die Mischkammer 3 zu zerstäuben. In Fig. 2 sind die Zerstäubungsvorrichtungen 10 nur symbolisch an-

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gedeutet, da sie, wie einleitend bereits a^gegeb^n, an sich aus für diesen Zweck konstruktiv abgewandelten bekannter. Zerstäubungsorganen, wie Prallteilen, Spalten, Scheiben, Kanten UFW. oder Kombinationen derselben bestehen kennen. Im übrigen ist das in Fig. 2 dargestellte Flügelrad 9 ebenso ausgebildet, wie das der Fig. 1: die Hohlwelle 10 ist oben und unten mittels Lager 12, 13 und 15 in an Gehäuseoberteil 2 befestigten Streben 11, 16 drehDar gelagert und die Flügel 11 des Flügelrades 9 sind auf der Hohlwelle 10 unterhalb der Düsenkanäle 20 befestigt. Ein Flügelrad etwas geänderter Konstruktion rr.lt Spritsdüsen s und einer beispiexsweisen Zerstäubungsvorrichtung ist schematisch in Fig. 3 wiedergegeben.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Flügelrad ist die

Anordnung der Flügel 11 und der Düsenkanäle 2 0 auf der zylindrischen Hohlwelle 10 gegenüber der Anordnung in Fig. 1 und 2 umgekehrt, d.h. die Düsenkanäle 20 führen von dem unteren Teil der Kraftstoffkammer· 19 weg und die Flügel 11 befinden sich oberhalb der Düsenkanäle. Die Spritzdüse 20a jedes Düsenkanals 20 mündet in einen in der verdickten Wandung der Hohlwelle 10 vorhandenen Hohlraum 41, der oberhalb der Spritzdüse 20a durch einen Spalt 42 zur Mischkammer hin offen ist. Das Flügelrad kann in der Mischkammer wie in Fig. 1 gezeigt gelagert sein. Bei rotierendem. Flügelrad 9 wird aus den Spritzdüsen 20a Kraftstoff dosiert in die Hohlräume 41 abgegeben und dann durch die Spalte 4 2 in die Mischkammer zerstäubt. Die Spalte 4 2 kann horizontal verlaufen oder bezüglich der Horizontalen geneigt sein. Anstelle je eines separaten Hohlraumes 41 und Spalt 42 ft'r jeden Düsenkanal 20 kann auch ein für alle Düsenkanäle gemeinsamer» Ringraum nrit Ringspalt vorgesehen sein.

Fig. 4 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel für eine Vergaservorrichtung mit Flügelrad, Düsenkanälen und einer Zerstäubungseinrichtung. Das Vergasergehäuse weist, wie bei bekannten Vergasern üblich, «inen zylindrischen Gehäuse-

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oberteil 2 auf, der über ein kegeliges Zwischenstück 4 in den Klappenstutzen 5 kleineren Durchmessers übergeht. Der Gehäuseoberteil 2 umschliesst die Mischkammer 3 und enthält das Flügelrau 3. !in Klappenstutzen 5 ist die um eine Achse 7 verstellbare Regelklappe 8 untergebracht. Der Gehäuseoberteil 2 enthält im Bereich des Flügelrades 9 eine ringförmige Einlage 17, vorzugsweise aus einem kraftstoffabweisenden Material, z.B. aus "Teflon", durch die der Gehäusedurchmesser im Bereich des Flügelrades 9 auf den Innendurchmesser des Klappenstutzens 5 verkleinert wird, so dass die angesaugte Luft eine grössere

(\· Geschwindigkeit erhält und das Flügelrad 9 im Leerlauf schneller dreht. Oberhalb der Regelklappe 8 sind im Gehäuse z.B. drei radiale Stege 11 befestigt, von denen einer als Kraftstoff-Zuführungsleitung 18 ausgebildet ist. Auf den l'adialen Stegen ist ein Rohrstück 31 koaxial mit der Längsachse der Mischkammer 3 befestigt, das mit der Kraftstoff-Zuführ-üngsleitung IS in Verbindung steht und als Drehachse für das Flügelrad 9 dient. Auf das Rohrstück 31 sind zwei Kugellager 3 5 aufgeschoben. Am oberen Ende ist das Rohrstück 31 unter Bildung einer ringsumlaufenden Schulter auf einen kleineren Aussendurchmesser abgesetzt.

Das Flügelrad 9 weist eine auf die Kugellager

^ ' 35 passende Hohlwelle 10 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel oben durch eine halbkugelförmige Stirnwar-J 38 abgeschlosien ist. Unterhalb der Stirnwand 38 liegt die Kraftstoffkammer 19 des Flügelrades, die nach unten durch eine innerhalb der Hohlwelle 10 befestigten Ringscheibe 36 abgeschlossen ist. Der Innendurchmesser der Ringscheibe 36 ist nur wenig grosser als der Aussendurchmesser des abgesetzten Endes des Rohrstückes 31, so dass bei auf die Kugellager 3 5 aufgesetzter Hohlwelle 10 die Ringscheibe 3d mit wenig Spiel das Rohrstückende umschliesst und durch die Kraftstoff-Zuführungsleitung 18 und das Rohrstück 31 Kraftstoff in die rotierende Kraftstoffkammer

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19 eingeleitet werden kann. Die Ringscheibe 36 hat eine I

Kraftstoff abweisende Oberfläche und auf ihrer in der Kraft- ■ stoffkammer 19 liegenden Seite radiale Rillen 37, wodurch - i zusammen nsit dem geringen Spiel zwischen Scheibe 36 und Rohrstück 3¹+ - gewährleistet ist, dass während des Betriebes kein Kraftstoff über die Kugellager 35 in die Mischkammer 3 gelangen kann und der Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 19 bei rotierendem Flügelrad mitdreht. Die Ringscheibe 36 wird zweckmässig aus "Teflon" hergestellt. In der zylindrischen Wandung der Kraftstoffkammer 19 befinden sich als Düsenkanäle 20 radiale Bohrun-

(3 gen. Die Zerstäubungseinrichtung 40 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Ring 43, der auf der Hohlwelle 10 befestigt ist. Im oberen Teil weist der Ring 4 3 eine ringsumlaufende Ausnehmung 43a auf, so dass zwischen Ring 43 und Hohlwelle 10 ein durch einen Ringspalt 4S zur Mischkammer 3 hin offener ring= förmiger Hohlraum 46 vorhanden ist, ir. den die Düsenkanäle 20 münden. Die in einer zur Hohlwellenachse senkrechten Ebene liegende Stirnfläche 44 des Ringes 43 hat Einfluss auf die Zerstäubung des Kraftstoffes, wobei für das jeweilige Vergasermodell durch Variation der Stirnflächenbreite, der Lage der Stirnfläche inbezug auf die Düsenkanäle und der oberflächlichen Beschaffenheit der Stirnfläche optimale Verhältnisse erreicht

C_> werden können. Die Weite des Ringspaltes 45 bestimmt wesentlich die Tröpfchengrösse des zerstäubten Kraftstoffes und beträgt z.B. 0,1 mm. Zur Feineinstellung der Vergaservorrichtung ist im Scheitel der halbkugelförmigen Stirnwand 38 der Kraftstoffkammer 19 eine Luftdüse 39 vorgesehen. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung der Vergaservorrichtung sind die Flügel 11 des Flügelrades 9 auf der Hohlwelle unterhalb der Düsenkanäle angeordnet, so dass, entsprechend Fig. 2, der zerstäubte Kraftstoff die rotierenden Flügel 11 passiert. Stattdessen können entsprechend Fig. 3 die Flügel 11 auch oberhalb der Düsenkanäle angeordnet werden.

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Die Kraftstoff-Zuführungsleitung 18 führt zu

einer Ausgleichskammer 21, die zur Aufrechterhaltung eines knapp unterhalb des Bodens der Kraftstoffkammer 19 liegenden Kraftstcfffnivsaus anf bek5.nn.te Weise eingerichtet ist.

Sobald das Flügelrad 9 durch den angesaugten Luftstrom zu rotieren beginnt, gelangt Kraftstoff aus der • Kraftstoff-Zuführungsleitung 18 und dem Rohrstück 34 in die Kraftstoffkammer 19, von dort durch die Düsenkanäle 20 in den ringförmigen Hohlraum 46 und aus diesem durch den Ringspalt 4 und über die Stirnfläche 44 in Form einer schirmförmigen Sprüh-O wolke in die Mischkammer 3. Der Spalt 4 5 kann hierbei unabhängig von der Kraftstoffdosierung für die gewünschte Tröpfchengrösse dimensioniert werden, wobei eventuell vorkommende lokale Verstopfungen des Ringspaltes die Betriebstüchtigkeit der Vergaservorrichtung nicht beeinträchtigen.

Ein besonderer Vorteil der vorstehend anhand

von beispielsweisen Ausführung« ■·; beschriebenen Vergaservorrichtung besteht darin, dass eine optimale Gemischaufbereitung nich'c durch Einstellung von irgendwelchen Organen, z.B. Düsen, sondern durch konstruktive Massnahmen erreicht wird, wodurch eine stets gleichbleibende Betriebsweise gewährleistet ist.

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Claims (22)

* r Iskjn s ρ r Ü c h e

1. Vergaservorrichtung für einen Ottomotor,

mit einer von dem mittels einer Regelklappe geregelten Ansauglttltstrom durchströmten Mischkammer„ in welcher durch Düsen dosiert zugeführter Kraftstoff zum Ivuft-Kraftstoff-Gemisch für den Ottomotor aufbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischkammer (3) ein vom Ansaugluftstrom angetriebenes Flügelrad (9) angeordnet ist und das Flügelrad (9) eine Kraftstoff kammer (19) enthält, in die ein Kraftstoff-Zuführungskanal (1.8; mündet, und dass von der Kraftstoff kammer (19) seitlich Düsenkanäle (20) wegführen, die mit dem Flügelrad (9) rotieren und aus deren Spritzdüsen (20a) bei rotierendem Flügelrad (9) durch den von der Zentrifugalkraft bewirkten Ueberdruck Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer (19) in die Mibchkammer (3) gespritzt wird.

2. Vergaservorrichtung nach Anspruch I₉

dadurch gekennzeichnet, dass vor jeder Spritzdüse (20a) des Flügelrades (9) eine Zerstäubungsvorrichtung (MO) vorgesehen ist, UT! die aus den Spritzdüsen (20a) austretenden Kraftstoff-Sprühstrahlen in die Mischkammer (3) zu zerstäuben.

3. Vergaservorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsvorrichtung (40) einen vor jeder Spritzdüse (20a) vorhandenen, durch einen Spalt 42j 45) zur Mischkammer (3) hin offenen Hohlraum (41; 46) umfasst, in den die Spritzdüse (20a) mündet.

4. Vergaservorrichtung nc. jh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (46) ein Ringraum ist, in den alle Spritzdüsen (20a) der Kraftstoffkammer (19) münden» una der ringförmige Hohlraum (46) durch einen Ringspalt (45) zur Mischkammer (3) hin offen ist.

5. Vergaservorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (45) der Zerstäubungsvorrichtung (40) in einer zur Drehachse der Kraftstoffkammer (19) senkrechten Ebene liegt.

6. Vergaservorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (45) aussen durch eine in der Spaltebene liegende Ring-Stirnfläche (44) bestimmter Breite begrenzt ist.

7. Vergaservorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (42) der Zerstäubungsvorrichtung (40) in einer mit der Drehachse der Kraftstoff kammer (19) koaxialen Zylinder-Mantelfläche liegt.

8. Vergaservorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (9) eine zylindrische Hohlwelle (10) aufweist, die am einen Ende abgeschlossen ist und in der am abgeschlossenen Ende durch eine Zwischenwand (36) eine Kraftstoffkammer (19) abgetrennt ist, in die e'.ne Kraft-* stoif-Zuführungsleitung (18, 34) mündet, und dass die Düsenkanäle (20) radiale Bohrungen in der Man.teIwandung der Kraftstoff kammer (19) sind.

9. Vergaservorrichtung nach den Ansprüchen

und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Hohlwelle (10) des Flügelrades (9) im Bereich 3er Düsenkanäle (20) einen ringförmigen Aufsatz (4 3) mit einer ringsumlaufenden inneren Ausnehmung (43a) trägt, der den ringförmigen Hohlraum (46) und den Ringspalt (4 5) bildet.

10. Vergaservorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (9) in der Mischkammer (3) niit ssiner H^*"!welle <10) auf einem mit der Mischkammer (3) koaxialen Rohrstück (34) der Kraftstoffzuführungsleitung (18) mittels z.B. Kugellager (35) drehbar gelagert ist, wobei das abgeschlossene Ende der Hohlwelle mit der Kraftstoffkammer (19) auf den einströmenden Ansaugluftstrom hin nach oben gerichtet und das Ende des koaxialen Rohrstückes (34) der Kraftstoff zuführungsleitung (18) mit Spiel durch die die Kraftstoff-

<~.. kammer (19) in der Hohlwelle (10) abtrennende Zwischenwand (36) geführt ist.

11. Vergaservorrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (35) eine Kraftstoff abweisende Oberfläche besitzt.

12. Vergaservorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (36) auf der in der Kraftstoffkammer (19) liegenden Seite z.B. radiale Rillen (37) trägt.

13. Vergaservorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffkammer (19) mit

('■'. einer Luftdüse (39) zum Zwecke einer Feineinstellung ausgestattet ist. ■ *

14. Vergaservorrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel £11) des Flügelrades (9) auf der Hohlwelle (10) oberhalb der Düsenkanäle (20) im Bereich der Kraftstoffkammer (19) angeordnet sind, wobei die Kraftstoff kammer (19) in axialer Richtung entsprechend verlängert ist.

15. Vergaservorrichtung nach wenigstens einem

der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (2, H, 5) vorgesehen ist, das aus einem zylindrischen Oberteil (2) mit der Mischkammer (3) und einem die Regelklappe

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(8) enthaltenden Klappenstutzen (5) besteht, wobei der Gehäuseoberteil (2) VQr der Mischkammer (3) und dem Flügelrad (9) einen grösseren und im Bereich der Mischkammer (3) den gleichen Innendurchmesser wie der Klappenstutzen (5) hat.

16. Vergaservorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (3) mindestens im Bereich des in ihr angeordneten Flügelrades (9) eine kraftstoff abweisende Oberfläche hat.

17. Vergaservorrichtung nach Anspruch 1, da-(') durch gekennzeichnet, dass in die Kraftstoff-Zuführungsleitung

(18) Ausgleichsmittel (21) geschaltet sind, um den Kraftstoff-

em spiegel in der Kraftstoffkammer (19) auf ein/bestimmten Niveau zu halten.

IS. Vergaservörr-ichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass ir. den Kraftstoff-Zuführungskanal (18) eine Kraftstoff-Förderpumpe (23) geschaltet und der Ueberdruck in der Kraftstoffkammer (19) beim Starten des Motors durch den Pumpendruck bestimmt ist.

19. Vergaservorrichtung nach den Ansprüchen

17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kraftstoff-Zuführungskanal (18) hintereinander eine Ausgleichskammer (21) und eine Kraftstoff-Förderpumpe (23) geschaltet sind und die Aus-* gleichskammer (21) eine UeberlaufÖffnung (27) aufweist, die über eiii Ventil (28) und eine Ueberlauf leitung (29) mit dem Eingang (2S) der Kraftstoff-Förderpumpe (23) verbunden ist, wobei die Ausgleichskammer (21) inbezug auf das Flügelrad (9) so angeordnet ist, dass die Ueberlauföffnung (27) geringfügig tiefer liegt als die Düsen (20a) der Düsenkanäle (20).

20. Vergaservorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (3) durch einen Luft-Nebenkanal (30) überbrückt ist und der Luft-Nebenkanal (30)

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von Hand verstellbare Justiermittel (31) zur Verstellung der Durchflussöffnung enthält.

21. Vergaservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das Flügelrad (9) durch elektrische Signale erregte Bremsmittel (32, 33) vorgesehen sind, um durch Veränderung der Flügelradverluste die Umdrehungszahl des Flügelrades nach äusseren Parametern au regeln.

22. Vergaservorrichtung nach Anspruch 21,

dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (11) des Flügelrades (9) ^aus magnetisch leitendem Material bestehen, und die Bremsmittel (32, 33) mindestens einen Elektromagneten enthalten, dessen Magnetkern (32) an der Mischkammer (3) in Höhe der Flügel (11) angeordnet ist.

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