EP0663043A1 - Controlled mixture formation - Google Patents

Controlled mixture formation

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Publication number
EP0663043A1
EP0663043A1 EP92917624A EP92917624A EP0663043A1 EP 0663043 A1 EP0663043 A1 EP 0663043A1 EP 92917624 A EP92917624 A EP 92917624A EP 92917624 A EP92917624 A EP 92917624A EP 0663043 A1 EP0663043 A1 EP 0663043A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixture
fuel
distributor
engine
cup
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP92917624A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Beat A. Frei
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FALTAS MIKHAIL William
FREI Beat
Original Assignee
FALTAS MIKHAIL William
FREI Beat
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Filing date
Publication date
Application filed by FALTAS MIKHAIL William, FREI Beat filed Critical FALTAS MIKHAIL William
Publication of EP0663043A1 publication Critical patent/EP0663043A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M17/00Carburettors having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of preceding main groups F02M1/00 - F02M15/00
    • F02M17/16Carburettors having continuously-rotating bodies, e.g. surface carburettors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/0015Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using exhaust gas sensors
    • F02D35/0046Controlling fuel supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/06Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by the pressurisation of the fuel being caused by centrifugal force acting on the fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Definitions

  • the invention relates to the production of homogeneous mixtures and, in particular, to a method and a mixture former for the continuous production of homogeneous mixtures with a freely selectable composition in a mixing chamber with an inlet, an inlet pipe, a rotating fuel distributor and a mixture outlet.
  • It also relates to the supply of internal combustion engines with ignitable fuel-air mixtures by means of external mixture formation, in particular of gasoline engines, and a control system which are intended in particular for the supply of gasoline engines with lean fuel-air mixtures.
  • the object of the invention is to ensure the continuous production of homogeneous mixtures with a freely selectable composition, in particular of ignitable fuel-air mixtures, and to ensure the correct mixture control while reducing pollutant emissions and fuel consumption with relatively simple, reliable technical means.
  • Another object of the invention is to ensure the automatic control of the mixture formation by the perfect flow control and finest distribution of fuel as well as the uniform mixing with the combustion air with variable air throughput under all necessary operating conditions and in particular in the case of transient operating states.
  • the invention also has the special task of ensuring that lean mixtures are supplied to internal combustion engines, which are homogeneous and have a freely selectable composition with the highest possible excess of air, in order to ensure in particular the optimal operation of gasoline engines in their entire operating range.
  • the method for the production of homogeneous "mixtures according to the invention consists essentially in the combination of the pre-metering and axial introduction of a component of the mixture into the rotating distributor cup with its own motor drive on the one hand and the fine distribution of this component by centrifugal force by means of this distributor cup on the other hand in order to continuously produce homogeneous mixtures with a predetermined composition.
  • the rotating distributor cup is advantageously driven by a motor that is independent of the operating state of the internal combustion engine. and supplied with metered quantities of fuel, so that the composition of the mixture produced in each case can be set in the entire operating range of the internal combustion engine independently of the quantity.
  • a fuel metering valve is operatively connected to a mixture control flap in a previously defined, preferred operating range of the gasoline engine, with fuel being supplied to the rotating distributor via the metering valve, which adapts accordingly to the engine power required in each case are that the gasoline engine at each operating point in the preferred Operating range can be optimally operated, the amount and composition of the mixture with the help of the control flap in connection with the metering valve are continuously adapted to the desired operating point.
  • the quantity and the composition of the mixture are continuously adapted to the desired operating point with the help of the control flap in connection with the metering valve.
  • the control flap is preferably set at each operating point in such a way that the mixture formation and the transport of the mixture in the intake line of the gasoline engine can take place approximately at ambient pressure in most operating points of the preferred operating range.
  • gasoline engines are advantageously supplied with very lean mixtures with an excess of air of at least 50%, which namely have a lambda value of at least 1.5 and are preferably in the range of 1.8 or higher.
  • An engine map is set up in the preferred operating range of the gasoline engine, which determines the optimal setting of the control flap and the fuel metering valve at corresponding operating points, so that the mixture preparation and supply in the preferred operating range of the gasoline engine take place approximately at ambient pressure, reducing fuel consumption and pollutant emissions can be.
  • the outlet of the mixing chamber is preferably adapted to the intake line, so that the fuel mixture can be transported to the gasoline engine with insignificant pressure loss.
  • the preferred range for the operation of the gasoline engine with lean mixtures with a freely selectable composition and the highest possible air excess can advantageously be delimited in advance by gradually scanning the operating range of the gasoline engine at different speeds and loads, the fuel consumption, the mixture, and exhaust gas composition and the intake pressure, in connection with the metering valve adjusts the control flap and sets up an engine map that defines the optimal position of the control flap at the corresponding operating points, so that when operating with the highest possible excess air in the preferred operating range of the gasoline engine, the mixture preparation and supply of the gasoline engine takes place essentially at ambient pressure, the fuel consumption is reduced and the pollutant emissions can be reduced.
  • the amount of air drawn in by the internal combustion engine can either be determined directly, for example with the aid of a hot wire anemometer, or indirectly via the measured intake pressure, the temperature and the engine speed.
  • the control system advantageously has a data processing unit with a microprocessor unit which, in conjunction with a data storage unit, depending on the power required by the gasoline engine and the engine speed, simultaneously the fuel metering valve and a servomotor of the control flap and the ignition of the gasoline engine according to a stored program, that controls a map in the previously defined operating range of the gasoline engine.
  • the microprocessor unit receives input signals on the one hand via corresponding sensors on the gasoline engine, which relate at least to the engine speed, the intake pressure and the temperature of the gasoline engine. On the other hand, it receives additional input signals via sensors from outside which relate at least to the respective ambient pressure and the respective ambient temperature.
  • this microprocessor unit in conjunction with the data storage unit, continuously delivers corresponding control signals for regulating the fuel metering valve, the servomotor of the control flap and the ignition of the gasoline engine, depending on the input signals mentioned, in the preferred operating range of the gasoline engine.
  • the mixture generator essentially comprises a rotating distributor cup with its own drive motor, a distributor plate and a riser cylinder with an upper distributor edge, an inflow pipe with a metering valve and an annular space between the distributor cup and the wall of the mixing chamber, the free one End of the inflow pipe protrudes into the distributor cup without contact and its outlet opening is arranged at an axial distance from the distributor cup.
  • the distributor cup advantageously has a central prechamber which is open at one end and has a bottom at the other end, the free end of the inflow tube projecting axially into the prechamber without contact and its outlet opening being arranged centrally at the axial distance mentioned from this bottom .
  • a control flap with a servomotor is preferably provided such that the composition and the amount of the mixture can be continuously adjusted by means of the metering valve with the aid of this control flap, and the mixture formation and the transport of the mixture can take place approximately at ambient pressure.
  • This control flap is preferably arranged in the region of the outlet of the mixing chamber.
  • the mixing chamber is advantageously designed with the rotating distributor in such a way that it limits an aerodynamically favorable flow path between the air inlet and the mixture outlet.
  • the free end of the drive shaft can also have an axial blind hole which forms the central prechamber mentioned with the floor.
  • the rotating distributor cup can advantageously have a central hollow socket which delimits the central prechamber, the drive shaft forming an annular intermediate chamber with the hollow socket, which via at least a first radial bore with the central prechamber and via a second radial bore with the distribution surface of the Plate communicates. These radial bores can preferably be arranged diametrically opposite one another.
  • the drive motor can advantageously be arranged below the distributor cup, the distributor edge standing free and giving off the fuel radially, so that it mixes with the surrounding air.
  • the distributor cup is advantageously covered by a hood that widens from the air inlet of the mixing chamber in the direction of the distribution edge, so that the air is supplied to the rotating distributor unhindered.
  • Mixing chamber forms a streamlined annular channel between the air inlet and the mixture outlet.
  • the drive motor can also be arranged below the distributor cup and with it within the casing so that the free end of the drive shaft is directed downward and projects axially into the hollow socket of the distributor cup, this cup under the drive motor at the lower end of the protrudes mentioned panel.
  • the drive shaft can extend downward through the drive motor and the hollow connector and have an axial bore and be closed at its lower end so that it forms the central prechamber and the inflow pipe extends downward through this axial bore without contact.
  • the drive shaft extends downward through the drive motor and the hollow connector, its lower end having a blind hole and thus forming an antechamber open at the bottom with an upper floor.
  • the inlet pipe protrudes from below into this antechamber, its outlet opening being at a distance below the floor, the annular intermediate chamber and the radial bores are arranged below the outlet opening and the upper end of the inlet pipe is provided with a deflection head which escaping fuel redirects down to the first hole.
  • an end bushing with an axial bore is then provided such that the inflow pipe extends through this axial bore without contact.
  • the mixture formation according to the invention is based in particular on the combined effect of the continuous metering and axial introduction of the fuel into the rotating distributor cup with a drive motor, on the one hand, with the immediately subsequent removal and distribution of the fuel by centrifugal force, on the other hand.
  • the fuel is first metered continuously and precisely in the inflow pipe, emerging freely from it and thus axially metered into the distributor cup.
  • the fuel is captured directly by the rotating distributor cup, inevitably spread radially by centrifugal force, finely distributed and evenly mixed with the surrounding air flow.
  • Fuel is understood here to mean any suitable liquid or gaseous fuel, fuel or propellant which can give the advantages of the mixture formation according to the invention.
  • the lean mixtures which are suitable for the supply and optimum operation of gasoline engines in the context of the invention are, in particular, those mixtures with a very large excess of air of at least 50%, they preferably having lambda values in the range from 1.6 to 1. Will have 8 or more.
  • the mixture formation according to the invention was carried out with a rotating distributor cup of the type described in more detail below, which is equipped with an electric drive motor at a constant speed, the problem-free mixture formation and regulation of the composition of the mixture being able to be ensured in a large operating range.
  • the rotating distributor cup can also be driven by a motor with adjustable speed in order to further favor the optimally controlled mixture formation in an extended operating range by controlling the speed.
  • Fig. 1 shows schematically a partial longitudinal section through a mixture former according to an embodiment.
  • Fig. 2 shows schematically a partial longitudinal section through a mixture former according to a second embodiment.
  • FIG. 3 shows a variant of the exemplary embodiment according to FIG. 2.
  • FIG. 4 schematically shows the arrangement of the mixture generator on an internal combustion engine.
  • Fig. 5 shows schematically a control system for the operation of a lean burn engine with the mixture generator.
  • a mixing chamber 21 with an air inlet 24 and a mixture outlet 25, an inflow pipe 10 with a metering valve 27, a rotating distributor cup 1 with a drive motor 6 and a control flap 28 with a servomotor 29.
  • Fig. 1 shows the distributor with a rotating distributor cup 1, which is mounted on the drive shaft 5 of an electric drive motor 6, carried with this in an approximately spherical casing 20 and is arranged axially within the mixing chamber 21.
  • the mixing chamber 21 has a curved, rotationally symmetrical wall 22 which is adapted to the cladding 20, forms a streamlined annular channel 23 therewith and is provided with a schematically indicated heating jacket 26.
  • the fixed inflow pipe 10 in operative connection with the metering valve 27 extends axially through the air inlet 24 into the distributor cup 1.
  • the outlet opening 11 of the inflow pipe 10 can be provided with a check valve, not shown, which closes at ambient pressure when the fuel flow is interrupted.
  • a conical hood 30 covers the open top of the distributor cup 1 at a short distance above the distribution edge 16 of the cup 1.
  • the air inlet 24 of the mixing chamber 21 is normally connected to an air filter (not shown), the mixture outlet 25 being connected here to the schematically indicated intake line 31 of a gasoline engine.
  • the wall 22 of the mixing chamber 21 and the cladding 20 of the distributor with the drive motor are arched and adapted to one another, so that the annular channel 23 has a streamlined or aerodynamically favorable flow path between the rounded air inlet 24 around the hood 30 and the panel 20 results up to the mixture outlet 25.
  • the rotary distributor consists of the upwardly open distributor cup 1 with a central hollow pieces 2, an annular distribution plate 3 and a riser cylinder 4 and is mounted on the drive shaft "5 of the engine. 6
  • the hollow connector 2 encloses the free lower end of the drive we + fe 5, which has an axial blind hole and thus delimits a central prechamber 7, which is open at the upper end and has a bottom 8 at the lower end of the blind hole.
  • the inflow pipe 10 projects axially into the central prechamber 7 without contact, its fixed central outlet opening 11 being at a sufficiently large axial distance from the bottom 8 of the prechamber 7 so that the fuel can escape axially from this opening 11 in any desired controlled quantity .
  • An inner annular groove is also provided in the hollow connector 2 so that it forms an annular intermediate chamber 12 with the tubular end of the drive shaft 5, which is connected to the central prechamber 7 via a radial bore 13 in the region of the base 8.
  • the intermediate chamber 12 is connected to the distribution surface 14 via a second radial bore 19 in the hollow connector 2, the bores 13 and 19 being arranged diametrically opposite one another.
  • the distribution plate 3 of the rotating cup 1 has an upper, ring-shaped distribution surface 14 which extends to the base of the rising cylinder 4, which has an upwardly increasing inner rising surface 15.
  • the upper end of the riser surface 15 is further connected via a radially inwardly projecting overflow edge 16 and a subsequent rounded end surface 17 with a distribution edge 18 on the outside of the riser cylinder 4 so that the fuel rising by centrifugal force at the overflow edge 16 radially inwards directed, then fed radially outward via the rounded end face 17 to the distribution edge 18, finely distributed thereon and mixed uniformly with the surrounding air.
  • the drive motor 6 rotates at a high speed of 10,000 rpm, for example, and the fuel is fed in a precisely controlled amount to the central outlet opening 11 via the metering valve 27 and the inflow pipe 10, flows freely from the latter into the antechamber 7, is deflected radially outwards at the bottom 8 and fed to the distribution surface 14 of the plate 3 by centrifugal force via the bore 13, the intermediate chamber 12 and the bore 19.
  • the fuel distributor is thus designed in such a way that the fuel escaping from the fixed central opening 11 is distributed successively by centrifugal force in the prechamber 7, in the intermediate chamber 12, on the distribution surface 14 and the rising surface 15, in the form of a uniform fuel -Films of very small thickness are supplied to the overflow edge 16 and distributed at the distribution edge 18 to extremely small fuel particles (for example drops with a size of 20 microns), radially dispensed and intimately mixed with the air flow in the annular channel 23.
  • the amount of fuel regulated via the metering valve 27 and emerging from the opening 11 is continuously removed by centrifugal force from the central prechamber 7, repeatedly distributed, evenly spread and the inner overflow edge 16 as an extremely thin fuel film fed the at the End face 17 and the distribution edge 18 is completely divided and released radially.
  • the fuel fan part in the mixture is regulated independently of the amount of air sucked in by the metering valve 27.
  • the second exemplary embodiment shown schematically in a similar manner in FIG. 2 essentially corresponds to the first exemplary embodiment described in accordance with FIG. 1, but in this case the 3-fuel distributor 1 is arranged below the drive motor 6 and protrudes from the underside of the covering 220, which here has a conical hood 230.
  • the drive motor 6 is arranged in reverse within this casing 220, the free end of the drive shaft 250 pointing downward, axially projecting into the hollow connector 2 from above and being designed such that it has the central prechamber 270 in a similar manner with a base part 80 limited with the bottom 280 and the lateral bore 13.
  • the top of the covering 220 and the drive motor 6 is covered by a conical hood 230 in the region of the air inlet 24.
  • the drive shaft 250 has an axial bore, the fuel inflow pipe 10 extending through the hood 230 and the shaft 250 without contact and the fuel distributor 1 delimiting a tapered annular channel with a lower conical guide body 240.
  • the fuel distributor 1 also protrudes under the drive motor 6 at the lower end of the casing 220, the lower free end of the drive shaft 350 having an axial blind hole and thus an antechamber 370 open at the bottom with an arranged at the top Bottom 380 and the radial bore 13 forms.
  • the inflow pipe 310 projects axially from below into this antechamber 370 and its outlet opening 31 1 is arranged at a certain distance below the base 380.
  • the radial bore 13, the annular intermediate chamber 12 and the radial bore 19 are arranged below this outlet opening 11, a conical hood 340 being mounted on the inflow pipe 31 here.
  • a deflection head 320 at the upper free end of the inflow pipe 310 redirects the escaping fuel to the circumference of the prechamber 370 and down to the first radial bore 13, a terminating bush 330 having an axial bore being provided at the lower free end of the drive shaft 350, through which the fixed inflow pipe 310 extends into the prechamber 370 without contact.
  • FIG. 4 schematically shows an arrangement of the mixture generator MFD according to the invention on a lean-burn engine LE, here four cylinders C1, C3, C2, C4 are shown in their firing order.
  • the fuel-air mixture is continuously generated from the air A drawn in by the engine LE and the fuel F in the mixture generator MFD and distributed via the intake line IM of the lean-burn engine LE in the cylinders C1-C4, the ignition being controlled by an ignition control signal SC becomes.
  • This mixture generator MFD is equipped according to the invention as described with a metering valve and a control flap and forms a regulated mixture generator which can regulate the quantity and the composition of the mixture precisely and can optimally adapt to all required operating states of the lean engine LE without additional aids.
  • 5 schematically shows a control system with a mixture generator according to the invention for supplying a gasoline engine with lean fuel with a freely selectable composition, the outlet of the mixing chamber being adapted to the intake line of the gasoline engine LE.
  • the control system in Fig. 5 has a data processing unit with a microprocessor unit MPU, which in connection with a data storage unit DSEM (with EPROM and RAM) depending on the performance of the gasoline engine required by the driver and the engine speed, the fuel metering valve and the servo motor Control flap of the Mixture generator MFD and the ignition of the gasoline engine controls according to a stored program that corresponds to a map in a previously defined operating range of the gasoline engine.
  • DSEM data storage unit
  • the microprocessor unit MPU receives input signals on the one hand via corresponding sensors on the gasoline engine LE, which at least correspond to the engine speed RPM, the intake pressure IP and the cooling water temperature WT of the gasoline engine, and on the other hand receives additional input signals via sensors from the outside which correspond at least to the respective ambient pressure AP and the respective ambient temperature AT.
  • the microprocessor unit MPU in connection with the data storage unit DSEM gives depending on these input signals DI, RPM, IP, WT, AP, AT, according to the above-mentioned map in the previously " delimited operating range of the gasoline engine LE, corresponding control signals FM, MC and IC for the control of the fuel_f_ dosing valve, the servomotor of the control flap of the mixture generator or the ignition of the gasoline engine.
  • the characteristic map precisely defines the setting of the control flap, the metering valve and the engine ignition for each operating point by means of predetermined values of the corresponding control signals (MC, FM, IC), so that the gasoline engine is mixed with mixtures in the entire operating range freely selectable composition and maximum air surplus can be operated optimally while reducing fuel consumption and pollutant emissions.
  • Such an automatic control system thus enables optimal vehicle operation with lean fuel mixtures, high efficiency and reduced fuel consumption while reducing pollutant emissions.
  • controllable mixture generator according to the invention, a greatly simplified control system is thus achieved which, with the aid of only three control signals, enables optimal control of the lean-burn engine operation. Both the composition and the amount of the fuel mixture and the ignition can be continuously and automatically adjusted to the optimal conditions for the operation of the engine in question.
  • mixture preparation and supply of gasoline engines provided with lean fuel according to the invention can also be supplemented with suitable means and measures such that the engine continues to work satisfactorily with high lambda values at ambient pressure even at very low load values.
  • variable valve control could be provided for this purpose, for example. Furthermore, the selective return of a small part of the exhaust gases into the intake line could be provided via a corresponding return line with a control valve.
  • the mixture generator according to the invention can also be supplemented in that a compressor is switched on before the air intake of the mixture generator at very high loads such that the lean mixture can still ensure operation with a high lambda value, reduced consumption and reduced pollutant emissions.
  • the control system can also be designed in such a way that the gasoline engine can only be briefly supplied with mixtures with a low lambda value of about 1 at very high loads.
  • Test bench tests were carried out in the context of the invention on a gasoline engine with a controllable mixture generator according to FIG. 1 in connection with a control system according to FIG. 5.
  • the test stand engine was equipped with the mixture generator described, the control system and the necessary measuring equipment, and operated on a test stand with conventional load, speed, pressure and temperature detection, so that the load conditions after the FTP75 cycle were simulated on the test stand can be.
  • the control system for the test bench tests was calibrated so that an excess of air can be maintained in the entire area of the engine map with gasoline-air mixtures, which is between 1, 6 and 1, 8 with lambda values.
  • the test stand engine for the oxidation of unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) was followed by a relatively simple oxidation catalyst with a conversion rate of 70%.
  • HC values total unburned hydrocarbons (HC values) including methane were taken into account in the exhaust gas measurements at the outlet of the oxidation catalytic converter.
  • the measured gasoline consumption in the entire lean operating range is considerably lower than with a conventional engine with 3-way catalytic converter. It can also be seen that the characteristics of constant consumption determined from the measurements have a smaller increase with increasing engine speeds than with conventional engines with a 3-way catalytic converter.
  • the determined gasoline consumption with the mean pressure (in bar) varies between 440 gr / kWh at 1 bar and less than 240 gr / kWh at 5 bar.
  • the NOx emissions in the upper load range at an average pressure of more than 3 bar at values of 0.2 to 0.3 gr / kWh and in the lower load range at an average pressure of less than 3 bar at 0.3 to 0.6 gr / kWh.
  • no emission peaks occur in transient operating states.
  • the NOx values (determined according to the CLD method) can be between 20 and 50 ppm.
  • the measured HC emissions are inconsistently distributed in the engine map between 0.25 and 1.2 gr / kWh with individual exceptions up to 3 gr / kWh.
  • the measured CO emissions are usually below the response threshold (100 ppm CO) of the devices used.
  • the HC and CO emissions can be greatly reduced by the use of an oxidising 'catalyst with a higher, common today conversion rate of more than 90%.
  • the measured low HC and CO emissions are already within the strictest American standards (ULEV standards) and can be reduced even further by further developments.
  • the proportion of oxygen in the exhaust gases is also 5% to 9% (even when idling) and thus favors the use of an oxidation catalytic converter with conversion rates of more than 90% even at temperatures around 200 ° C.
  • the invention offers various technical, economic and ecological advantages which are closely linked and are particularly important for the optimal operation of gasoline engines with lean mixtures and can be summarized briefly as follows:
  • C Continuous formation of homogeneous mixtures of freely selectable composition and amount approximately at ambient pressure.
  • D Uniform combustion of homogeneous, ignitable mixtures throughout the combustion chamber.
  • the local reaction temperatures during the combustion of homogeneous mixtures correspond approximately to the adiabatic flame temperature, which with a sufficient excess of air does not significantly exceed the lower decomposition limit of nitrogen (higher than 1800 ° C).
  • the CO and HC emissions in homogeneous combustion thanks to such an external, homogeneous mixture formation are also largely reduced and meet the strictest international exhaust gas regulations when an unregulated oxidation catalytic converter is connected.
  • the gasoline engine responds immediately to transient load changes without any fuel enrichment as a result of the precise, stepless regulation of the mixture quality by means of the metering valve in connection with the control flap.
  • the fuel consumption is considerably reduced thanks to the mixture formation almost at atmospheric pressure and the gas exchange losses and wall heat losses due to the low combustion temperature, which are thus largely reduced.
  • the internal combustion engine is operated efficiently in the entire load range with a very high, variable excess air while reducing fuel consumption and significantly improving the exhaust gas quality, so that a reduction catalytic converter or a regulated three-way catalytic converter becomes superfluous.
  • the invention can be used with particular advantage for the operation of gasoline engines with a very large excess of air with lambda values in the range from 1.5 to 1.8 and more.
  • the generation of homogeneous mixtures according to the invention and the uniform combustion thus achieved likewise offer important practical advantages for other applications, namely for various combustion processes, the course of which is to be regulated while reducing fuel consumption and pollutant emissions.

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Abstract

The invention concerns the generation of homogenous mixtures having a freely selectable composition. The mixture is made using a rotary distribution vessel (1) with its own motor (6) and metered quantities of fuel mixture are introduced into the primary chamber (7) of the vessel via the intake pipe (10) through the metering valve (27), radially distributed by centrifugal force, very finely divided and mixed with air in the mixing chamber (21). The quantitiy and composition of the mixture are adjusted by means of the metering valve (27) in conjunction with the control valve (28) in such a way that the production of the mixture and its conveyance take place at approximately ambient pressure. A motor characteristic establishes the optimum setting for the metering valve and regulating valve for mixture production at approximately ambient pressure while improving fuel consumption and the quality of the exhaust gases. The invention, in connection with the control system described, is especially suitable for the best possible operation of four-stroke engines with lean mixtures at lambda values of at least 1.5 and, in general, 1.8.

Description

GEREGELTE GEMISCHBILDUNG REGULATED MIXTURE FORMATION
Die Erfindung betrifft die Erzeugung von homogenen Gemischen und ins¬ besondere ein Verfahren und einen Gemischbildner für die kontinuierliche Erzeugung von homogenen Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung in einer Mischkammer mit einem Eintritt, einem Zuflussrohr, einem rotierenden Brennstoff-Verteiler und einem Gemischaustritt-The invention relates to the production of homogeneous mixtures and, in particular, to a method and a mixture former for the continuous production of homogeneous mixtures with a freely selectable composition in a mixing chamber with an inlet, an inlet pipe, a rotating fuel distributor and a mixture outlet.
Sie betrifft ferner die Versorgung von Verbrennungskraftmaschinen mit zünd¬ fähigen Brennstoff-Luft-Gemischen durch externe Gemischbildung, insbesondere von Ottomotoren sowie ein Regelsystem, die insbesondere für die Versorgung von Ottomotoren mit mageren Brennstoff-Luft-Gemischen vorgesehen sind.It also relates to the supply of internal combustion engines with ignitable fuel-air mixtures by means of external mixture formation, in particular of gasoline engines, and a control system which are intended in particular for the supply of gasoline engines with lean fuel-air mixtures.
Es wurden verschiedene Einrichtungen für die Aufbereitung von Brennstoff- Luft-Gemischen vorgeschlagen, und in diesem Zusammenhang werden beispielsweise die folgenden Patentveröffentlichungen genannt: US 4 353 848, US 4 469 075, GB 1 588 856, DE 2 809 066 A1 , DE 3 024 181 A1 , WO 84/03735 A1 , WO 83/04282 A1 , WO 85/00412, CH 663 823, CH 606 784, EP 0 209 073 A2 und EP 0 208 802 A1.Various devices for the preparation of fuel-air mixtures have been proposed, and in this connection, for example, the following patent publications are mentioned: US 4,353,848, US 4,469,075, GB 1,588,856, DE 2,809,066 A1, DE 3,024 181 A1, WO 84/03735 A1, WO 83/04282 A1, WO 85/00412, CH 663 823, CH 606 784, EP 0 209 073 A2 and EP 0 208 802 A1.
Bei veränderlichen Betriebsbedingungen ist jedoch die Erfül lung der Bedin- gungen für die einwandfreie Verbrennung durch feinste Verteilung des Brennstoffs und gleichmässige Vermischung mit der Verbrennungsluft insofern besonders problematisch, als die erforderliche Zusammensetzung bei transien- ten Betriebszuständen nicht gewährleistet werden kann, wenn unkontrollierte Brennstoff mengen im Gemisch mitgeführt werden. Deshalb ist einerseits die einwandfreie Brennstoffregelung bei stark verän¬ derlichen Luftmengen und andererseits die Verwendung von möglichst ein¬ fachen technischen Mitteln von kritischer Bedeutung für den störungsfreien Dauerbetrieb von Kraftfahrzeugen im gesamten Betriebsbereich.In the case of changing operating conditions, however, the fulfillment of the conditions for perfect combustion through the finest distribution of the fuel and uniform mixing with the combustion air is particularly problematic in that the required composition cannot be guaranteed in the case of transient operating states if uncontrolled amounts of fuel in the Mixture to be carried. Therefore, on the one hand, proper fuel control with highly variable air volumes and, on the other hand, the use of the simplest possible technical means is of critical importance for the trouble-free continuous operation of motor vehicles in the entire operating range.
Kraftfahrzeuge mit Benzinmotorantrieb werden heute serienmässig mit dem bekannten geregelten Dreiweg-Katalysator ausgerüstet, um die gesetzlichen Vorschriften in bezug auf die zulässigen Schadstoff grenzen einhalten zu können. Im Rahmen der anhaltenden Diskussionen über Massnahmen zur Verringerung der Schadstoffemission wird auch das sogenannte Magerkonzept genannt. Der Betrieb von Benzinmotoren mit mageren Brennstoff-Luft-Gemischen mit einem bedeutenden Luftüberschuss nach dem Magerkonzept bietet die Möglichkeit, die Schadstoffemission zu verringern und zugleich den Brennstoffverbrauch zu senken. Damit könnte der Benzinmotor verbrauchsoptimiert ausgelegt werden.Motor vehicles with a petrol engine are now equipped as standard with the well-known regulated three-way catalytic converter in order to be able to comply with the legal regulations with regard to the permissible pollutant limits. As part of the ongoing discussions about measures to reduce pollutant emissions, the so-called lean concept is also mentioned. The operation of gasoline engines with lean fuel-air mixtures with a significant excess of air according to the lean concept offers the possibility of reducing pollutant emissions and at the same time reducing fuel consumption. This would allow the gasoline engine to be designed to be more fuel efficient.
Das Interesse an der Entwicklung von sogenannten Magermotoren bzw. Magergemischmotoren d.h. von Ottomotoren, die mit überstöchiometrischen Luft-Brennstoff- Verhältnissen (Lambda- Werte erheblich grösser als 1) arbeiten, geht deutlich aus zahlreichen Veröffentlichungen hervor.The interest in the development of so-called lean-burn engines or lean-burn mixed engines i.e. Numerous publications clearly show that petrol engines work with over-stoichiometric air-fuel ratios (lambda values considerably greater than 1).
Ein Artikel von G. Lech und V. Harms in der FachzeitschriftAn article by G. Lech and V. Harms in the journal
"Motortechnische Zeitschrift", 47 (1986) 10, S. 423-427, betrifft die"Motortechnische Zeitschrift", 47 (1986) 10, pp. 423-427, relates to the
Probleme der Magerverbrennung bei veränderlichen Luftverhältnissen (Lambda-Werten bis 1,7).Problems of lean combustion with changing air conditions (lambda values up to 1.7).
Die Erfordernisse für den Fahrzeugbetrieb mit Magermotoren sind jedoch besonders streng und teilweise widersprüchlich.However, the requirements for vehicle operation with lean engines are particularly strict and sometimes contradictory.
Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben nun gezeigt, dass die potentiellen Vorteile des Magerkonzepts für den Betrieb von Ottomotoren mit mageren Gemischen bei hohem Luftüberschuss nur dann erreicht werden können, wenn keine Schichtladungs-Verbrennung oder schichtladungsähnliche Drall-Verbrennung stattfindet, d.h. wenn die Verbrennung im ganzen Betriebsbereich des Motors gleichmässig erfolgt. Nur so kann erreicht werden, dass die Reaktionstemperatur • in der fortschreitenden Flammenfront gleichmässig, also homogen ist, keine örtlichen Spitzenwerte infolge inhomogener Ladungsverteilung im Brennraum aufweist.Investigations within the scope of the present invention have now shown that the potential advantages of the lean concept for the operation of gasoline engines with lean mixtures with a high excess of air can only be achieved if no stratified charge combustion or stratified charge-like swirl combustion takes place, i.e. if the combustion takes place evenly in the entire operating range of the engine. This is the only way to ensure that the reaction temperature • in the advancing flame front is uniform, that is homogeneous, and has no local peak values due to inhomogeneous charge distribution in the combustion chamber.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, die kontinuierliche Erzeugung von homogenen Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung, insbesondere von zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischen und die einwandfreie Gemischregelung unter Herabsetzung der Schadstoffemissionen und des Brennstoffverbrauchs mit relativ einfachen, betriebssicheren technischen Mitteln sicherzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter allen erforderlichen Betriebsbedingungen und insbesondere bei transienten Betriebszuständen die automatische Regelung der Gemischbildung durch die einwandfreie Zuflussregelung und feinste Verteilung von Brennstoff sowie die gleichmässige Vermischung mit der Verbrennungsluft bei veränderlichem Luftdurchsatz sicherzustellen.The object of the invention is to ensure the continuous production of homogeneous mixtures with a freely selectable composition, in particular of ignitable fuel-air mixtures, and to ensure the correct mixture control while reducing pollutant emissions and fuel consumption with relatively simple, reliable technical means. Another object of the invention is to ensure the automatic control of the mixture formation by the perfect flow control and finest distribution of fuel as well as the uniform mixing with the combustion air with variable air throughput under all necessary operating conditions and in particular in the case of transient operating states.
Die Erfindung hat ferner die spezielle Aufgabe, die Versorgung von Verbrennungsmotoren mit mageren Gemischen sicherzustellen, die homogen sind und eine frei wählbare Zusammensetzung mit möglichst hohem Luftüberschuss aufweisen, um damit insbesondere den optimalen Betrieb von Ottomotoren im ihrem gesamten Betriebsbereich zu gewährleisten.The invention also has the special task of ensuring that lean mixtures are supplied to internal combustion engines, which are homogeneous and have a freely selectable composition with the highest possible excess of air, in order to ensure in particular the optimal operation of gasoline engines in their entire operating range.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss durch das Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, das Regelsystem nach Anspruch 8 und den Gemischbildner nach Anspruch 9 bis 18 gelöst. Das Verfahren für die Erzeugung von homogenen "Gemischen besteht erfindungsgemäss im wesentlichen in der Kombination der Vordosierung und axialen Einführung einer Komponente des Gemisch in den rotierenden Verteiler-Becher mit eigenem Motorantrieb einerseits und der feinen Verteilung dieser Komponente durch Fliehkraft mittels dieses Vertei ler- Bechers andererseits, um damit kontinuierlich homogene Gemische mit einer jeweils vorbestimmten Zusammensetzung zu erzeugen.According to the invention, these objects are achieved by the method according to claims 1 to 7, the control system according to claim 8 and the mixture former according to claims 9 to 18. The method for the production of homogeneous "mixtures according to the invention consists essentially in the combination of the pre-metering and axial introduction of a component of the mixture into the rotating distributor cup with its own motor drive on the one hand and the fine distribution of this component by centrifugal force by means of this distributor cup on the other hand in order to continuously produce homogeneous mixtures with a predetermined composition.
Für die Versorgung von Verbrennungskraftmaschinen wird der rotierende Verteiler-Becher vorteilhaft über einen vom Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine unabhängigen Motor angetrieben . und mit dosierten Brennstoff mengen versorgt, so dass die Zusammensetzung des jeweils erzeugten Gemischs im gesamten Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine unabhängig von der Menge eingestellt werden kann.To supply internal combustion engines, the rotating distributor cup is advantageously driven by a motor that is independent of the operating state of the internal combustion engine. and supplied with metered quantities of fuel, so that the composition of the mixture produced in each case can be set in the entire operating range of the internal combustion engine independently of the quantity.
Ferner wird für die Versorgung von Ottomotoren ein Brennstoff-Dosierventil in Wirkverbindung mit einer Gemisch-Regelklappe in einem im voraus abgegrenzten, bevorzugten Betriebsbereich des Ottomotors geregelt, wobei dem rotierenden Verteiler über das Dosierventil Brennstoff mengen zugeführt werden, die der jeweils verlangten Motorleistung entsprechend so anpasst sind, dass der Ottomotor bei jedem Betriebspunkt im genannten bevorzugten Betriebsbereich optimal betrieben werden kann, wobei die Menge und die Zusammensetzung des Gemischs mit Hi lfe der Regelklappe in Verbindung mit dem Dosierventil fortlaufend dem jeweils gewünschten Betriebspunkt angepasst werden. Die Menge und die Zusammensetzung des Gemischs werden dabei mit Hilfe der Regelklappe in Verbindung mit dem Dosierventil fortlaufend dem jeweils gewünschten Betriebspunkt angepasst.Furthermore, for the supply of gasoline engines, a fuel metering valve is operatively connected to a mixture control flap in a previously defined, preferred operating range of the gasoline engine, with fuel being supplied to the rotating distributor via the metering valve, which adapts accordingly to the engine power required in each case are that the gasoline engine at each operating point in the preferred Operating range can be optimally operated, the amount and composition of the mixture with the help of the control flap in connection with the metering valve are continuously adapted to the desired operating point. The quantity and the composition of the mixture are continuously adapted to the desired operating point with the help of the control flap in connection with the metering valve.
Die Regelklappe wird vorzugsweise bei jedem Betriebspunkt so einstellt, dass die Gemischbildung und der Transport des Gemischs in der Ansaugleitung des Ottomotors in den meisten Betriebspunkten des bevorzugten Betriebsbereichs annähernd bei Umgebungsdruck erfolgen kann.The control flap is preferably set at each operating point in such a way that the mixture formation and the transport of the mixture in the intake line of the gasoline engine can take place approximately at ambient pressure in most operating points of the preferred operating range.
Ottomotoren werden erfindungsgemäss vorteilhaft mit sehr mageren Gemischen mit einem Luftüberschuss von mindestens 50% versorgt, die nämlich einen Lambda-Wert von mindestens 1,5 aufweisen und vorzugsweise im Bereich von 1,8 oder höher liegen.According to the invention, gasoline engines are advantageously supplied with very lean mixtures with an excess of air of at least 50%, which namely have a lambda value of at least 1.5 and are preferably in the range of 1.8 or higher.
Dabei wird in dem bevorzugten Betriebsbereich des Ottomotors ein Motorkennfeld aufgestellt, das die optimale Einstellung der Regelklappe und des Brennsstoff-Dosierventils bei entsprechenden Betriebspunkten festlegt, so dass die Gemischaufbereitung und Versorgung im bevorzugten Betriebsbereich des Ottomotors annähernd bei Umgebungsdruck erfolgen, der Brennstoffverbrauch sowie die Schadstoffemission verringert werden kann.An engine map is set up in the preferred operating range of the gasoline engine, which determines the optimal setting of the control flap and the fuel metering valve at corresponding operating points, so that the mixture preparation and supply in the preferred operating range of the gasoline engine take place approximately at ambient pressure, reducing fuel consumption and pollutant emissions can be.
Der Austritt der Mischkammer wird dabei vorzugsweise der Ansaugleitung angepasst, so dass der Transport des Brennstoffgemischs zum Ottomotor mit unerheblichem Druckverlust erfolgen kann. Der bevorzugte Bereich für den Betrieb des Ottomotors mit mageren Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung und möglichst hohem Luftüberschuss kann vorteilhaft dadurch im voraus abgegrenzt werden, dass man bei unterschiedlichen Drehzahlen und Lasten den Betriebsbereich des Ottomotors schrittweise abtastet, wobei man jeweils den Brennstoffverbrauch, die Gemisch- und Abgaszusammensetzung und den Ansaugdruck ermittelt, in Verbindung mit dem Dosierventil die Regelklappe verstellt und ein Motorkennfeld aufstellt, das die optimale Stellung der Regelklappe bei entsprechenden Betriebspunkten festlegt, so dass bei m Betrieb mit möglichst hohem Luftüberschuss im bevorzugten Betriebsbereich des Ottomotors die Gemischaufbereitung und Versorgung des Ottomotors im wesentlichen bei Umgebungsdruck erfolgt, der Brennstoffverbrauch verringert und die Schadstoffemission herabgesetzt werden kann.The outlet of the mixing chamber is preferably adapted to the intake line, so that the fuel mixture can be transported to the gasoline engine with insignificant pressure loss. The preferred range for the operation of the gasoline engine with lean mixtures with a freely selectable composition and the highest possible air excess can advantageously be delimited in advance by gradually scanning the operating range of the gasoline engine at different speeds and loads, the fuel consumption, the mixture, and exhaust gas composition and the intake pressure, in connection with the metering valve adjusts the control flap and sets up an engine map that defines the optimal position of the control flap at the corresponding operating points, so that when operating with the highest possible excess air in the preferred operating range of the gasoline engine, the mixture preparation and supply of the gasoline engine takes place essentially at ambient pressure, the fuel consumption is reduced and the pollutant emissions can be reduced.
Die vom Verbrennungsmotor jeweils angesaugte Luftmenge kann andererseits entweder direkt, beispielsweise mit Hilfe eines Hitzdrahtanemometers, oder indirekt über den gemessenen Ansaugdruck, die Temperatur und die Motordrehzahl genau ermittelt werden.On the other hand, the amount of air drawn in by the internal combustion engine can either be determined directly, for example with the aid of a hot wire anemometer, or indirectly via the measured intake pressure, the temperature and the engine speed.
Das erfindungsgemässe Regelsystem weist vorteilhaft eine Datenverarbeitungseinheit mit einer Mikroprozessor-Einheit auf, die in Verbindung mit einer Datenspeichereinheit in Abhängigkeit der vom Ottomotor verlangten Leistung und der Motordrehzahl gleichzeitig das Brennstoff-Dosierventil und einen Stellmotor der Regelklappe sowie die Zündung des Ottomotors gemäss einem eingespeicherten Programm, das einem Kennfeld in dem im voraus abgegrenzten Betriebsbereich des Ottomotors entspricht regelt.The control system according to the invention advantageously has a data processing unit with a microprocessor unit which, in conjunction with a data storage unit, depending on the power required by the gasoline engine and the engine speed, simultaneously the fuel metering valve and a servomotor of the control flap and the ignition of the gasoline engine according to a stored program, that controls a map in the previously defined operating range of the gasoline engine.
Dabei empfängt die Mikroprozessor-Einheit nebst einem der vom Ottomotor verlangten Leistung entsprechenden Signal einerseits über entsprechende Sensoren am Ottomotor Eingabesignale, die mindestens die Motordrehzahl, den Ansaugdruck und die Temperatur des Ottomotors betreffen. Sie empfängt andererseits über Sensoren von aussen weitere Eingabesignale, die mindestens den jeweiligen Umgebungsdruck und die jeweilige Umgebungstemperatur betreffen.In addition to a signal corresponding to the power required by the gasoline engine, the microprocessor unit receives input signals on the one hand via corresponding sensors on the gasoline engine, which relate at least to the engine speed, the intake pressure and the temperature of the gasoline engine. On the other hand, it receives additional input signals via sensors from outside which relate at least to the respective ambient pressure and the respective ambient temperature.
Ferner gibt diese Mikroprozessor-Einheit in Verbindung mit der Datenspeichereinheit in Abhängigkeit der genannten Eingabesignale in dem bevorzugten Betriebsbereich des Ottomotors fortlaufend entsprechende Steuersignale für die Regelung des Brennstoff-Dosierventils, des Stellmotors der Regelklappe sowie der Zündung des Ottomotors ab.Furthermore, this microprocessor unit, in conjunction with the data storage unit, continuously delivers corresponding control signals for regulating the fuel metering valve, the servomotor of the control flap and the ignition of the gasoline engine, depending on the input signals mentioned, in the preferred operating range of the gasoline engine.
Dabei definiert jeder Betriebspunkt die genaue Einstellung der Regelklappe, des Dosierventils und der Motorzündung durch im voraus bestimmte Werte der entsprechenden Steuersignale, so dass der Ottomotor im gesamten, bevorzugten Betriebsbereich mit Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung und maximalem Luftüberschuss unter Verringerung des Brennstoffverbrauchs und der Schadstoffemission optimal betrieben werden kann. Der erfindungsgemässe Gemischbildner umfasst im wesentlichen einen rotierenden Verteiler-Becher mit einem eigenen Antriebsmotor, einer Verteilplatte und einem Steigzylinder mit einer oberen Verteilkante, ein Zu¬ flussrohr mit einem Dosierventil und einen Ringraum zwischen dem Verteiler-Becher und der Wandung der Mischkammer, wobei das freie Ende des Zuflussrohrs berührungsfrei in den Verteiler-Becher hineinragt und seine Austrittsöffnung in einem axialen Abstand vom Verteiler-Becher angeordnet ist.Each operating point defines the exact setting of the control flap, the metering valve and the engine ignition by means of predetermined values of the corresponding control signals, so that the gasoline engine is optimal in the entire preferred operating range with mixtures with a freely selectable composition and maximum air excess while reducing fuel consumption and pollutant emissions can be operated. The mixture generator according to the invention essentially comprises a rotating distributor cup with its own drive motor, a distributor plate and a riser cylinder with an upper distributor edge, an inflow pipe with a metering valve and an annular space between the distributor cup and the wall of the mixing chamber, the free one End of the inflow pipe protrudes into the distributor cup without contact and its outlet opening is arranged at an axial distance from the distributor cup.
Der Verteiler-Becher weist vorteilhaft eine zentrale Vorkammer auf, die an einem Ende offen ist und am anderen Ende einen Boden aufweist, wobei das freie Ende des Zuflussrohrs berührungsfrei in die Vorkammer axial hineinragt und seine Austrittsöffnung im genannten axialen Abstand von diesem Boden zentral angeordnet ist.The distributor cup advantageously has a central prechamber which is open at one end and has a bottom at the other end, the free end of the inflow tube projecting axially into the prechamber without contact and its outlet opening being arranged centrally at the axial distance mentioned from this bottom .
Ferner ist eine Regelklappe mit einem Stellmotor vorzugsweise so vorgese- hen, dass die Zusammensetzung und die Menge des Gemischs durch das Dosierventil mit Hilfe dieser Regelklappe fortlaufend eingestellt und die Gemischbildung und der Transport des Gemischs annähernd bei Umgebungs¬ druck erfolgen können. Diese Regelklappe ist vorzugsweise im Bereich des Austritts der Mischkammer angeordnet. Die Mischkammer wird vorteilhaft mit dem rotierenden Verteiler derart aus¬ gelegt, dass sie einen aerodynamisch günstigen Strömungsweg zwischen dem Lufteintritt und dem Gemischaustritt begrenzen.Furthermore, a control flap with a servomotor is preferably provided such that the composition and the amount of the mixture can be continuously adjusted by means of the metering valve with the aid of this control flap, and the mixture formation and the transport of the mixture can take place approximately at ambient pressure. This control flap is preferably arranged in the region of the outlet of the mixing chamber. The mixing chamber is advantageously designed with the rotating distributor in such a way that it limits an aerodynamically favorable flow path between the air inlet and the mixture outlet.
Untersuchungen im Rahmen der Erfindung haben gezeigt, dass die erfin¬ dungsgemässe Erzeugung von homogenen Gemischen die bei externer Gemischbildung ansonsten übliche störende Bildung eines Flussigkeitsfilms an Kanalwandungen praktisch beseitigt. Das könnte darauf beruhen, dass der flüssige Brennstoff extrem fein und gleichmässig im homogenen Gemisch verteilt wird und die Gemische bei hohem Luftüberschuss ungesättigt sind, wobei eine allenfalls auftretende, partielle Wandbenetzung rasch abgedampft wird.Investigations within the scope of the invention have shown that the generation of homogeneous mixtures according to the invention practically eliminates the annoying formation of a liquid film on the channel walls, which is otherwise common in the case of external mixture formation. This could be due to the fact that the liquid fuel is distributed extremely finely and evenly in the homogeneous mixture and the mixtures are unsaturated when there is a large excess of air, whereby any partial wetting that may occur is rapidly evaporated.
Man könnte jedoch sicherheitshalber beim erfindungsgemässen Gemischbildner die Wandung der Mischkammer mit einem Heizmantel versehen, um damit durch Verdampfung jede Möglichkeit der Filmbiidung auf der Mischkammer¬ wandung auszuschl iessen. Das freie Ende der Antriebswelle kann ferner ein axiales Sackloch aufweisen, das die genannte zentrale Vorkammer mit dem Boden bildet.For safety reasons, however, one could provide the wall of the mixing chamber with a heating jacket in the case of the mixture former according to the invention, so that any possibility of film formation on the wall of the mixing chamber is excluded by evaporation. The free end of the drive shaft can also have an axial blind hole which forms the central prechamber mentioned with the floor.
Der rotierende Verteiler-Becher kann vorteilhaft einen zentralen Hohlstutzen aufweisen, der die zentrale Vorkammer begrenzt, wobei die Antriebswelle mit dem Hohlstutzen eine ringförmige Zwischenkammer bildet, die über mindestens eine erste radiale Bohrung mit der zentralen Vorkammer und über eine zweite radiale Bohrung mit der Verteilfläche der Platte in Verbindung steht. Diese radialen Bohrungen können vorzugsweise einander diametral gegenüberliegend angeordnet sein. Der Antriebsmotor kann vorteilhaft unterhalb des Verteiler-Bechers angeordnet sein, wobei die Verteilkante freisteht und den Brennstoff radial abgibt, so dass dieser sich mit der umgebenden Luft vermischt.The rotating distributor cup can advantageously have a central hollow socket which delimits the central prechamber, the drive shaft forming an annular intermediate chamber with the hollow socket, which via at least a first radial bore with the central prechamber and via a second radial bore with the distribution surface of the Plate communicates. These radial bores can preferably be arranged diametrically opposite one another. The drive motor can advantageously be arranged below the distributor cup, the distributor edge standing free and giving off the fuel radially, so that it mixes with the surrounding air.
Der Verteiler-Becher wird dabei vorteilhaft von einer Haube abgedeckt, die sich vom Lufteintritt der Mischkammer in Richtung der Verteilkante erweitert, so dass die Luft ungehindert dem rotierenden- Verteiler zugeführt wird.The distributor cup is advantageously covered by a hood that widens from the air inlet of the mixing chamber in the direction of the distribution edge, so that the air is supplied to the rotating distributor unhindered.
Eine feststehende Verkleidung für die Halterung des Verteiler-Bechers kann vorteilhaft so vorgesehen werden, dass sie mit der Wandung derA fixed covering for the holder of the distributor cup can advantageously be provided so that it is flush with the wall of the
Mischkammer einen stromlineienförmigen Ringkanal zwischen dem Lufteintritt und dem Gemischaustritt bildet.Mixing chamber forms a streamlined annular channel between the air inlet and the mixture outlet.
Der Antriebsmotor kann ferner unterhalb des Verteiler-Bechers und mit diesem innerhalb der Verkleidung so angeordnet sein, dass das freie Ende der Antriebswelle nach unten gerichtet ist und in den Hohlstutzen des Verteiler-Bechers axial hineinragt, wobei dieser Becher unter dem Antriebsmotor am unteren Ende der genannten Verkleidung hervorsteht.The drive motor can also be arranged below the distributor cup and with it within the casing so that the free end of the drive shaft is directed downward and projects axially into the hollow socket of the distributor cup, this cup under the drive motor at the lower end of the protrudes mentioned panel.
In diesem Fall kann die Antriebswelle durch den Antriebsmotor und den Hohlstutzen hindurch sich nach unten erstrecken und eine axiale Bohrung aufweisen und an ihrem unteren Ende geschlossen sein, so dass sie die zentrale Vorkammer bildet und das Zuflussrohr sich berührungsfrei durch diese axiale Bohrung nach unten erstreckt. Gemäss einer anderen Ausführung, erstreckt die Antriebswelle sich durch den Antriebsmotor und den Hohlstutzen hindurch nach unten, wobei ihr unteres Ende ein Sackloch aufweist und damit eine unten offene Vorkammer mit einem oberen Boden bildet. In diesem Fall ragt das Zuflussrohr von unten her in diese Vorkammer hinein, wobei seine Austrittsöffnung im Abstand unterhalb des Bodens steht, die ringförmige Zwischenkammer sowie die radialen Bohrungen unterhalb der Austrittsöffnung angeordnet sind und das obere Ende des Zuflussrohrs mit einem Umlenkkopf versehen ist, der den austretenden Brennstoff abwärts zur ersten Bohrung umleitet.In this case, the drive shaft can extend downward through the drive motor and the hollow connector and have an axial bore and be closed at its lower end so that it forms the central prechamber and the inflow pipe extends downward through this axial bore without contact. According to another embodiment, the drive shaft extends downward through the drive motor and the hollow connector, its lower end having a blind hole and thus forming an antechamber open at the bottom with an upper floor. In this case, the inlet pipe protrudes from below into this antechamber, its outlet opening being at a distance below the floor, the annular intermediate chamber and the radial bores are arranged below the outlet opening and the upper end of the inlet pipe is provided with a deflection head which escaping fuel redirects down to the first hole.
Am unteren Ende dieser Vorkammer ist dann eine Abschlussbuchse mit einer axialen Bohrung so vorgesehen, dass das Zuflussrohr sich berührungslos durch diese axiale Bohrung erstreckt.At the lower end of this antechamber, an end bushing with an axial bore is then provided such that the inflow pipe extends through this axial bore without contact.
Die erfindungsgemässe Gemischbildung beruht insbesondere auf der kombinierten Wirkung der kontinuierlichen Dosierung und axialen Einführung des Brennstoffs in den rotierenden Verteiler-Becher mit Antriebsmotor einerseits mit der unmittelbar anschliessenden Abführung und Verteilung des Brennstoffs durch Fliehkraft andererseits.The mixture formation according to the invention is based in particular on the combined effect of the continuous metering and axial introduction of the fuel into the rotating distributor cup with a drive motor, on the one hand, with the immediately subsequent removal and distribution of the fuel by centrifugal force, on the other hand.
Der Brennstoff wird hier einerseits im Zuflussrohr zunächst fortlaufend genau dosiert, aus diesem frei austreten und damit dem Verteiler-Becher axial zugemessen. Er wird andererseits unmittelbar vom rotierenden Verteiler-Becher erfasst, durch Fliehkraft zwangsläufig radial ausgebreitet, fein verteilt und mit dem umgebenden Luftstrom gleichmässig vermischt.On the one hand, the fuel is first metered continuously and precisely in the inflow pipe, emerging freely from it and thus axially metered into the distributor cup. On the other hand, it is captured directly by the rotating distributor cup, inevitably spread radially by centrifugal force, finely distributed and evenly mixed with the surrounding air flow.
Diese Kombination ergibt nun erfindungsgemäss eine spezielle Wirkungsweise, die es nun ermöglicht, homogene Gemische kontinuierlich zu erzeugen, die Brennstoff menge unabhängig von der Luftmenge bei der Gemischbildung zu regeln, die Zusammensetzung und die Menge des erzeugten Gemischs fortlaufend durch ein Dosierventil in Verbindung mit einer Regelklappe genau einzustellen, nach Bedarf unverzüglich zu verändern und damit der jeweils verlangten Leistung eines Ottomotors so anzugleichen, dass die Gemischbildung und der Transport des Gemischs in der Ansaugleitung annähernd bei Umgebungsdruck erfolgen können. Es hat sich nun praktisch erwiesen, dass die erfindungsgemässe Kombination der Brennstoffdosierung mit dem rotierenden Verteiler-Becher mit Antriebs¬ motor auch bei starken und raschen Veränderungen der Luftmenge, der Brennstoff menge und des Mischungsverhältnisses, die exakte Einstellung und sofortige Änderung der Gemisch-Zusammensetzung ermöglicht, wobei der rotierende Verteiler mit Antriebsmotor stets die genaue Dosierung und extrem feine und gleichmässige Verteilung des Brennstoffs und damit ein¬ wandfreie homogene Gemischbildung sicherstellt.This combination now results in a special mode of operation according to the invention, which now enables homogeneous mixtures to be produced continuously, the fuel quantity to be regulated independently of the air quantity when the mixture is being formed, the composition and the quantity of the mixture produced continuously by means of a metering valve in connection with a control flap to be adjusted precisely, to be changed immediately as required and thus to match the required performance of a gasoline engine in such a way that the mixture formation and the transport of the mixture in the intake line can take place approximately at ambient pressure. It has now been found to be practical that the combination according to the invention of the fuel metering with the rotating distributor cup with drive motor enables the exact setting and immediate change of the mixture composition even with strong and rapid changes in the air quantity, the fuel quantity and the mixing ratio , the rotating distributor with drive motor always ensuring the exact metering and extremely fine and uniform distribution of the fuel and thus flawless homogeneous mixture formation.
Versuche am Prüfstand haben ferner gezeigt, dass der erfindungsgemäss vorgesehene Gemischbildner mit dem rotierenden Verteiler-Becher und eigenem Antriebsmotor mit verschiedenen flüssigen sowie gasförmigen Brennstoffen in genau dosierten Mengen wirksam eingesetzt werden kann und in allen Fällen die einwandfreie Bildung von homogenen Gemischen sicher¬ stellt, die insbesondere für die Versorgung von Verbrennungsmotoren mit zündfähigen Gemischen jeder gewünschten Zusammensetzung in gesamten Betriebsbereich gut geeignet sind.Tests on the test stand have also shown that the mixture generator provided according to the invention with the rotating distributor cup and its own drive motor with various liquid and gaseous fuels can be used effectively in precisely metered amounts and in all cases ensures the perfect formation of homogeneous mixtures, which are particularly suitable for supplying internal combustion engines with ignitable mixtures of any desired composition in the entire operating range.
Als Brennstoff wird hier jeder geeignete flüssige oder gasförmige Brennstoff, Kraftstoff oder Treibstoff verstanden, der die Vorteile der erfindungs- gemässen Gemischbildung ergeben kann. Die mageren Gemische, die sich im Rahmen der Erfindung für die Ver¬ sorgung und den optimalen Betrieb von Ottomotoren eignen sind insbesondere solche Gemische mit sehr hohem Luftüberschuss von mindestens 50%, wobei sie vorzugsweise Lambda-Werte im Bereich von 1,6 bis 1,8 oder mehr aufweisen werden. Die erfindungsgemässe Gemischbildung wurde mit einem rotierenden Verteiler-Becher der nachstehend genauer beschriebenen Art durchgeführt, der mit einem elektrischen Antriebsmotor mit konstanter Drehzahl ausge¬ stattet ist, wobei die einwandfreie Gemischbildung und Regelung der Zusammensetzung des Gemischs in einem grossen Betriebsbereich sichergestellt werden konnten.Fuel is understood here to mean any suitable liquid or gaseous fuel, fuel or propellant which can give the advantages of the mixture formation according to the invention. The lean mixtures which are suitable for the supply and optimum operation of gasoline engines in the context of the invention are, in particular, those mixtures with a very large excess of air of at least 50%, they preferably having lambda values in the range from 1.6 to 1. Will have 8 or more. The mixture formation according to the invention was carried out with a rotating distributor cup of the type described in more detail below, which is equipped with an electric drive motor at a constant speed, the problem-free mixture formation and regulation of the composition of the mixture being able to be ensured in a large operating range.
Der rotierende Verteiler-Becher kann ebenfalls mit einem Motor mit regel¬ barer Drehzahl angetrieben werden, um durch Steuerung der Drehzahl die optimal geregelte Gemischbildung in einem ausgedehnten Betriebsbereich weiter zu begünstigen. Die Erfindung wird nun anhand von . Ausführungsbeispielen desThe rotating distributor cup can also be driven by a motor with adjustable speed in order to further favor the optimally controlled mixture formation in an extended operating range by controlling the speed. The invention is now based on. Embodiments of the
Gemischbildners näher erläutert, die in den bei liegenden Zeichnungen wie folgt schematisch dargestellt sind. Ähnliche Elemente haben überall in den Zeichnungen dieselben Bezeichnungen. Fig. 1 zeigt schematisch einen teilweisen Längsschnitt durch einen Gemischbildner nach einem Ausführungsbeispiel.Mixing agent explained in more detail, which are shown schematically in the accompanying drawings as follows. Similar elements have the same designations throughout the drawings. Fig. 1 shows schematically a partial longitudinal section through a mixture former according to an embodiment.
Fig. 2 zeigt schematisch einen teilweisen Längsschnitt durch einen Gemischbildner nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.Fig. 2 shows schematically a partial longitudinal section through a mixture former according to a second embodiment.
Fig. 3 zeigt eine Variante des Ausführungbeispiels nach Fig. 2. Fig. 4 zeigt schematisch die Anordnung des Gemischbildners an einem Verbrennungsmotor.FIG. 3 shows a variant of the exemplary embodiment according to FIG. 2. FIG. 4 schematically shows the arrangement of the mixture generator on an internal combustion engine.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Regelsystem für den Betrieb eines Magermotors mit dem Gemischbildner.Fig. 5 shows schematically a control system for the operation of a lean burn engine with the mixture generator.
Der in Fig. 1 dargestellte Gemischbildner hat einen relativ einfachen Aufbau und umfasst im wesentlichen eine Mischkammer 21 mit einem Lufteintritt 24 und einem Gemischaustritt 25, ein Zuflussrohr 10 mit einem Dosierventil 27, einen rotierenden Verteiler-Becher 1 mit einem Antriebsmotor 6 und eine Regelklappe 28 mit einem Stellmotor 29.1 has a relatively simple structure and essentially comprises a mixing chamber 21 with an air inlet 24 and a mixture outlet 25, an inflow pipe 10 with a metering valve 27, a rotating distributor cup 1 with a drive motor 6 and a control flap 28 with a servomotor 29.
Fig. 1 zeigt den Verteiler mit einem rotierenden Verteiler-Becher 1, der auf der Antriebswelle 5 eines elektrischen Antriebsmotors 6 montiert ist, mit diesem in einer angenähert kugelförmigen Verkleidung 20 getragen und innerhalb der Mischkammer 21 axial angeordnet ist. Die Mischkammer 21 weist eine gewölbte rotationssymmetrische Wandung 22 auf, die der Verkleidung 20 angepasst ist, mit dieser einen stromlinienförmigen Ringkanal 23 bildet und mit einem schematisch angezeigten Heizmantel 26 versehen ist.Fig. 1 shows the distributor with a rotating distributor cup 1, which is mounted on the drive shaft 5 of an electric drive motor 6, carried with this in an approximately spherical casing 20 and is arranged axially within the mixing chamber 21. The mixing chamber 21 has a curved, rotationally symmetrical wall 22 which is adapted to the cladding 20, forms a streamlined annular channel 23 therewith and is provided with a schematically indicated heating jacket 26.
Das feststehende Zuflussrohr 10 in Wirkverbindung mit dem Dosierventil 27 erstreckt sich axial durch den Lufteintritt 24 in den Verteiler-Becher 1 hinein. Die Austrittsöffnung 11 des Zuflussrohrs 10 kann mit einem nicht gezeigten Rückschlagventil versehen werden, das sich bei Umgebungsdruck schliesst, wenn der 3rennstoffzufluss unterbrochen wird. Eine konische Haube 30 überdeckt die offene Oberseite des Verteiler- Bechers 1 in geringem Abstand oberhalb der Verteilkante 16 des Bechers 1.The fixed inflow pipe 10 in operative connection with the metering valve 27 extends axially through the air inlet 24 into the distributor cup 1. The outlet opening 11 of the inflow pipe 10 can be provided with a check valve, not shown, which closes at ambient pressure when the fuel flow is interrupted. A conical hood 30 covers the open top of the distributor cup 1 at a short distance above the distribution edge 16 of the cup 1.
Der Lufteintritt 24 der Mischkammer 21 wird normalerweise an ein nicht dargestelltes Luftfilter angeschlossen, wobei der Gemischaustritt 25 hier an die schematisch angezeigte Ansaugleitung 31 eines Ottomotors angeschlossen wird.The air inlet 24 of the mixing chamber 21 is normally connected to an air filter (not shown), the mixture outlet 25 being connected here to the schematically indicated intake line 31 of a gasoline engine.
Wie aus Fig. 1 ferner ersichtlich, sind die Wandung 22 der Mischkammer 21 und die Verkleidung 20 des Verteilers mit dem Antriebsmotor gewölbt ausgebildet und einander angepasst, so dass der Ringkanal 23 einen stromlinienförmigen bzw. aerodynamisch günstigen Strömungsweg zwischen dem abgerundeten Lufteintritt 24 um die Haube 30 und die Verkleidung 20 herum bis zum Gemischaustritt 25 ergibt.As can also be seen from FIG. 1, the wall 22 of the mixing chamber 21 and the cladding 20 of the distributor with the drive motor are arched and adapted to one another, so that the annular channel 23 has a streamlined or aerodynamically favorable flow path between the rounded air inlet 24 around the hood 30 and the panel 20 results up to the mixture outlet 25.
Der rotierende Verteiler besteht aus dem oben offenen Verteiler-Becher 1 mit einem zentralen Hohlstutzen 2, einer ringförmigen Verteilplatte 3 und einem Steigzylinder 4 und ist auf der Antriebswelle" 5 des Motors 6 montiert.The rotary distributor consists of the upwardly open distributor cup 1 with a central hollow pieces 2, an annular distribution plate 3 and a riser cylinder 4 and is mounted on the drive shaft "5 of the engine. 6
Der Hohlstutzen 2 umschliesst hier das freie untere Ende der Antriebswe+fe 5, das ein axiales Sackloch aufweist und damit eine zentrale Vorkammer 7 begrenzt, die am oberen Ende offen ist und einen Boden 8 am unteren Ende des Sacklochs aufweist.The hollow connector 2 encloses the free lower end of the drive we + fe 5, which has an axial blind hole and thus delimits a central prechamber 7, which is open at the upper end and has a bottom 8 at the lower end of the blind hole.
Das Zuflussrohr 10 ragt axial in die zentrale Vorkammer 7 berührungsfrei hinein, wobei seine feststehende zentrale Austrittsöffnung 11 in einem ausreichend grossen axialen Abstand vom Boden 8 der Vorkammer 7 steht, so dass der Brennstoff aus dieser Öffnung 11 in jeder gewünschten geregelten Menge ungehindert axial austreten kann.The inflow pipe 10 projects axially into the central prechamber 7 without contact, its fixed central outlet opening 11 being at a sufficiently large axial distance from the bottom 8 of the prechamber 7 so that the fuel can escape axially from this opening 11 in any desired controlled quantity .
Eine innere Ringnut ist ferner im Hohlstutzen 2 so vorgesehen, dass dieser mit dem rohrförmig ausgebildeten Ende der Antriebswelle 5 eine ringförmige Zwischenkammer 12 bildet, die mit der zentralen Vorkammer 7 über eine radiale Bohrung 13 im Bereich des Bodens 8 in Verbindung steht. Die Zwischenkammer 12 steht mit der Verteilfläche 14 über eine zweite radiale Bohrung 19 im Hohlstutzen 2 in Verbindung, wobei die Bohrungen 13 und 19 einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Die Verteilplatte 3 des rotierenden Bechers 1 weist eine obere, ringförmige Verteilfläche 14 auf, die sich bis zum Fuss des Steigzylinders 4 erstreckt, wobei dieser eine nach oben sich erweiternde innere Steigfläche 15 aufweist. Das obere Ende der Steigfläche 15 ist ferner über eine radial nach innen ragende Überlaufkante 16 und eine anschliessende abgerundete Stirnfläche 17 mit einer Verteilkante 18 zuoberst an der Aussenseite des Steigzylinders 4 so verbunden, dass der durch Fliehkraft aufsteigende Brennstoff an der Überlauf kante 16 radial nach innen gerichtet, dann über die abgerundete Stirnfläche 17 radial nach aussen der Verteilkante 18 zugeführt, an dieser feinst verteilt und mit der umgebenden Luft gleichmässig vermischt wird.An inner annular groove is also provided in the hollow connector 2 so that it forms an annular intermediate chamber 12 with the tubular end of the drive shaft 5, which is connected to the central prechamber 7 via a radial bore 13 in the region of the base 8. The intermediate chamber 12 is connected to the distribution surface 14 via a second radial bore 19 in the hollow connector 2, the bores 13 and 19 being arranged diametrically opposite one another. The distribution plate 3 of the rotating cup 1 has an upper, ring-shaped distribution surface 14 which extends to the base of the rising cylinder 4, which has an upwardly increasing inner rising surface 15. The upper end of the riser surface 15 is further connected via a radially inwardly projecting overflow edge 16 and a subsequent rounded end surface 17 with a distribution edge 18 on the outside of the riser cylinder 4 so that the fuel rising by centrifugal force at the overflow edge 16 radially inwards directed, then fed radially outward via the rounded end face 17 to the distribution edge 18, finely distributed thereon and mixed uniformly with the surrounding air.
Bei Betrieb des Gemischbildners dreht der Antriebsmotor 6 mit einer hohen Drehzahl von beispielsweise 10 000 U/min und der Brennstoff wird über das Dosierventil 27 und das Zuflussrohr 10 in genau geregelter Menge der zentralen Austrittsöffnung 11 zugeführt, fliesst aus dieser ungehindert in die Vorkammer 7, wird am Boden 8 radial nach aussen abgelenkt und durch Fliehkraft über die Bohrung 13, die Zwischenkammer 12 und die Bohrung 19 der Verteilfläche 14 der Platte 3 zugeführt.When the mixture generator is in operation, the drive motor 6 rotates at a high speed of 10,000 rpm, for example, and the fuel is fed in a precisely controlled amount to the central outlet opening 11 via the metering valve 27 and the inflow pipe 10, flows freely from the latter into the antechamber 7, is deflected radially outwards at the bottom 8 and fed to the distribution surface 14 of the plate 3 by centrifugal force via the bore 13, the intermediate chamber 12 and the bore 19.
Dadurch wird ein Brennstoff-Film gebildet, der sich auf der Verteilfläche 14 radial ausbreitet, an der konischen inneren Steigfläche 15 aufsteigt, über die Überlaufkante 16 nach innen umgelenkt und über die Stirnfläche 17 zur oberen Verteilkante 16 gelangt, wo der Brennstoff feinst verteilt und radial abgegeben wird.As a result, a fuel film is formed which spreads radially on the distribution surface 14, rises on the conical inner rising surface 15, is deflected inward via the overflow edge 16 and reaches the upper distribution edge 16 via the end surface 17, where the fuel is distributed finely and radially is delivered.
Der Brennstoff- Verteiler ist damit so ausgelegt, dass sich der von der feststehenden zentralen Öffnung 1 1 frei austretende Brennstoff durch Fliehkraft nacheinander in der Vorkammer 7, in der Zwischenkammer 12, auf der Verteilfläche 14 und der Steigfläche 15 verteilt, in Form eines gleichmässigen Brennstoff-Films von sehr geringer Dicke der Überlaufkante 16 zugeführt und an der Verteilkante 18 zu extrem kleinen Brennstoff- Teilchen (z.B. Tropfen mit einer Grosse von 20 Mikron) verteilt, radial abgegeben und mit dem Luftstrom im Ringkanal 23 innig vermischt wird.The fuel distributor is thus designed in such a way that the fuel escaping from the fixed central opening 11 is distributed successively by centrifugal force in the prechamber 7, in the intermediate chamber 12, on the distribution surface 14 and the rising surface 15, in the form of a uniform fuel -Films of very small thickness are supplied to the overflow edge 16 and distributed at the distribution edge 18 to extremely small fuel particles (for example drops with a size of 20 microns), radially dispensed and intimately mixed with the air flow in the annular channel 23.
Durch diese Anordnung des Verteiler-Bechers 1 wird die über das Dosierventil 27 geregelte und aus der Öffnung 1 1 austretende Brennstoff menge fortlaufend durch Fliehkraft aus der zentralen Vorkammer 7 abgeführt, wiederholt verteilt, gleichmässig ausgebreitet und der inneren Überlaufkante 16 als extrem dünner Brennstoff -Film zugeführt, der an der Stirnfläche 17 und der Verteilkante 18 vollständig zerteilt und radial abgegeben wird.With this arrangement of the distributor cup 1, the amount of fuel regulated via the metering valve 27 and emerging from the opening 11 is continuously removed by centrifugal force from the central prechamber 7, repeatedly distributed, evenly spread and the inner overflow edge 16 as an extremely thin fuel film fed the at the End face 17 and the distribution edge 18 is completely divided and released radially.
Diese spezielle Anordnung und Wirkungsweise des Verteiler-Bechers 1 ergibt eine gleichmässige Verteilung des Brennstoffs, wobei jede Diskontinuität ausgeglichen wird, die insbesondere infolge von transienten Effekten bei Veränderung des Betriebszustands bzw. der Brennstoffzufuhr auftreten und die Gemischbildung mehr oder minder beeinträchtigen können.This special arrangement and mode of operation of the distributor cup 1 results in an even distribution of the fuel, any discontinuity being compensated for, which occur in particular as a result of transient effects when the operating state or the fuel supply changes, and which can more or less impair the mixture formation.
Der Brennstof fanteil im Gemisch wird dabei unabhängig von der angesaugten Luftmenge durch das Dosierventil 27 geregelt. Das auf ähnliche Weise in Fig. 2 schematisch dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1, wobei der 3rennstoff-Verteiler 1 jedoch in diesem Fall unterhalb des Antriebsmotors 6 angeordnet und aus der Unterseite der Verkleidung 220 hervorragt, die hier eine konische Haube 230 aufweist.The fuel fan part in the mixture is regulated independently of the amount of air sucked in by the metering valve 27. The second exemplary embodiment shown schematically in a similar manner in FIG. 2 essentially corresponds to the first exemplary embodiment described in accordance with FIG. 1, but in this case the 3-fuel distributor 1 is arranged below the drive motor 6 and protrudes from the underside of the covering 220, which here has a conical hood 230.
Ferner ist der Antriebsmotor 6 innerhalb dieser Verkleidung 220 umgekehrt angeordnet, wobei das freie Ende der Antriebswelle 250 nach unten gerichtet, von oben her in den Hohlstutzen 2 axial hineinragt und so gestaltet ist, dass es mit einem Bodenteil 80 auf ähnliche Weise die zentrale Vorkammer 270 mit dem Boden 280 und der seitlichen Bohrung 13 begrenzt.Furthermore, the drive motor 6 is arranged in reverse within this casing 220, the free end of the drive shaft 250 pointing downward, axially projecting into the hollow connector 2 from above and being designed such that it has the central prechamber 270 in a similar manner with a base part 80 limited with the bottom 280 and the lateral bore 13.
Wie aus Fig. 2 ferner hervorgeht, ist die Oberseite der Verkleidung 220 und des Antriebsmotors 6 von einer konischen Haube 230 im Bereich des Lufteintritts 24 abgedeckt. Die Antriebswelle 250 weist eine axiale Bohrung auf, wobei sich das Brennstoff-Zuflussrohr 10 durch die Haube 230 und die Welle 250 berührungslos erstreckt und wobei der Brennstoff- Verteiler 1 mit einem unteren konischen Leitkörper 240 einen sich verjüngenden Ringkanal begrenzt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Variante steht der Brennstoff-Verteiler 1 ebenfalls unter dem Antriebsmotor 6 am unteren Ende der Verkleidung 220 hervor, wobei das untere freie Ende der Antriebswelle 350 ein axiales Sackloch aufweist und damit eine unten offene Vorkammer 370 mit einem oben angeordneten Boden 380 und der radialen Bohrung 13 bildet. Das Zuflussrohr 310 ragt hier von unten her axial in diese Vorkammer 370 hinein und seine Austrittsöffnung 31 1 ist in bestimmtem Abstand unterhalb des Bodens 380 angeordnet. Die radiale Bohrung 13, die ringförmige Zwischenkammer 12 und die radiale Bohrung 19 sind unterhalb dieser Austrittsöffnung 11 angeordnet, wobei hier eine konische Haube 340 am Zuflussrohr 31 montiert ist.As can also be seen from FIG. 2, the top of the covering 220 and the drive motor 6 is covered by a conical hood 230 in the region of the air inlet 24. The drive shaft 250 has an axial bore, the fuel inflow pipe 10 extending through the hood 230 and the shaft 250 without contact and the fuel distributor 1 delimiting a tapered annular channel with a lower conical guide body 240. In the variant shown in FIG. 3, the fuel distributor 1 also protrudes under the drive motor 6 at the lower end of the casing 220, the lower free end of the drive shaft 350 having an axial blind hole and thus an antechamber 370 open at the bottom with an arranged at the top Bottom 380 and the radial bore 13 forms. The inflow pipe 310 projects axially from below into this antechamber 370 and its outlet opening 31 1 is arranged at a certain distance below the base 380. The radial bore 13, the annular intermediate chamber 12 and the radial bore 19 are arranged below this outlet opening 11, a conical hood 340 being mounted on the inflow pipe 31 here.
Ein Umlenkkopf 320 am oberen freien Ende des Zuflussrohrs 310 leitet den austretenden Brennstoff zum Umfang der Vorkammer 370 und abwärts zur ersten radialen Bohrung 13 um, wobei am unteren freien Ende der Antriebswelle 350 eine Abschlussbuchse 330 mit einer axialen Bohrung vorgesehen ist, durch die sich das feststehende Zuflussrohr 310 berührungslos in die Vorkammer 370 hinein erstreckt.A deflection head 320 at the upper free end of the inflow pipe 310 redirects the escaping fuel to the circumference of the prechamber 370 and down to the first radial bore 13, a terminating bush 330 having an axial bore being provided at the lower free end of the drive shaft 350, through which the fixed inflow pipe 310 extends into the prechamber 370 without contact.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Anordnung des erfindungsgemässen Gemischbildners MFD an einem Magermotor LE, wobei hier vier Zylinder C1, C3, C2, C4 in ihrer Zündreihenfolge dargestellt sind.4 schematically shows an arrangement of the mixture generator MFD according to the invention on a lean-burn engine LE, here four cylinders C1, C3, C2, C4 are shown in their firing order.
Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird kontinuierlich aus der vom Motor LE angesaugten Luft A und dem Brennstoff F im Gemischbildner MFD erzeugt und über die Ansaugleitung IM des Magermotors LE in den Zylindern C1-C4 verteilt, wobei die Zündung von einem Zünd-Steuersignal SC gesteuert wird. Dieser Gemischbildner MFD ist erfindungsgemäss wie beschrieben mit einem Dosierventil und einer Regelklappe ausgestattet und bildet einen geregelten Gemischbildner, der die Menge und die Zusammensetzung des Gemischs genau regeln und ohne zusätzliche Hilfsmittel allen erforderlichen Betriebszuständen des Mager motors LE optimal anpassen kann. Fig. 5 zeigt schematisch ein Regelsystem mit einem erfindungsgemässen Gemischbildner für die Versorgung eines Ottomotors mit mageren Brennstof f gern ischen mit frei wählbarer Zusammensetzung, wobei der Austritt der Mischkammer an die Ansaugleitung des Ottomotors LE angepasst ist. Das Regelsystem in Fig. 5 weist eine Datenverarbeitungseinheit mit einer Mikroprozessor-Einheit MPU auf, die in Verbindung mit einer Datenspeichereinheit DSEM (mit EPROM und RAM) in Abhängigkeit der vom Fahrzeuglenker verlangten Leistung des Ottomotors und der Motordrehzahl das Brennstoff-Dosierventil und den Stellmotor der Regelklappe des Gemischbildners MFD sowie die Zündung des Ottomotors gemäss einem eingespeicherten Programm regelt, das einem Kennfeld in einem im voraus abgegrenzten Betriebsbereich des Ottomotors entspricht.The fuel-air mixture is continuously generated from the air A drawn in by the engine LE and the fuel F in the mixture generator MFD and distributed via the intake line IM of the lean-burn engine LE in the cylinders C1-C4, the ignition being controlled by an ignition control signal SC becomes. This mixture generator MFD is equipped according to the invention as described with a metering valve and a control flap and forms a regulated mixture generator which can regulate the quantity and the composition of the mixture precisely and can optimally adapt to all required operating states of the lean engine LE without additional aids. 5 schematically shows a control system with a mixture generator according to the invention for supplying a gasoline engine with lean fuel with a freely selectable composition, the outlet of the mixing chamber being adapted to the intake line of the gasoline engine LE. The control system in Fig. 5 has a data processing unit with a microprocessor unit MPU, which in connection with a data storage unit DSEM (with EPROM and RAM) depending on the performance of the gasoline engine required by the driver and the engine speed, the fuel metering valve and the servo motor Control flap of the Mixture generator MFD and the ignition of the gasoline engine controls according to a stored program that corresponds to a map in a previously defined operating range of the gasoline engine.
Die Mikroprozessor-Einheit MPU empfängt neben dem der verlangten Leistung entsprechenden Signal DI einerseits über entsprechende Sensoren am Ottomotor LE Eingabesignale, die mindestens jeweils der Motordrehzahl RPM, dem Ansaugdruck IP und der Kühlwassertemperatur WT des Ottomotors entsprechen, und andererseits über Sensoren von aussen weitere Eingabesignale empfängt, die mindestens dem jeweiligen U mgebungsdruck AP und der jeweiligen Umgebungstemperatur AT entsprechen.In addition to the signal DI corresponding to the required power, the microprocessor unit MPU receives input signals on the one hand via corresponding sensors on the gasoline engine LE, which at least correspond to the engine speed RPM, the intake pressure IP and the cooling water temperature WT of the gasoline engine, and on the other hand receives additional input signals via sensors from the outside which correspond at least to the respective ambient pressure AP and the respective ambient temperature AT.
Die Mikroprozessor-Einheit MPU in Verbindung mit der Datenspeichereinheit DSEM gibt in Abhängigkeit dieser Eingabesignale DI, RPM, IP, WT, AP, AT, gemäss dem genannten Kennfeld in dem im voraus "abgegrenzten Betriebsbereich des Ottomotors LE, fortlaufend entsprechende Steuersignale FM, MC und IC für die Regelung des Brennstof_f_-Dosierventils, des Stellmotors der Regelklappe des Gemischbildners bzw. der Zündung des Ottomotors ab.The microprocessor unit MPU in connection with the data storage unit DSEM gives depending on these input signals DI, RPM, IP, WT, AP, AT, according to the above-mentioned map in the previously " delimited operating range of the gasoline engine LE, corresponding control signals FM, MC and IC for the control of the fuel_f_ dosing valve, the servomotor of the control flap of the mixture generator or the ignition of the gasoline engine.
Im abgegrenzten Betriebsbereich des Ottomotors definiert das genannte Kennfeld für jeden Betriebspunkt genau die Einstellung der Regelklappe, des Dosierventils und der Motorzündung durch im voraus bestimmte Werte der entsprechenden Steuersignale (MC, FM, IC), so dass der Ottomotor im gesamten genannten Betriebsbereich mit Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung und maximalem Luftüberschuss unter Verringerung des Brennstoffverbrauchs und des Schadstoffemission opti mal betrieben werden kann.In the limited operating range of the gasoline engine, the characteristic map precisely defines the setting of the control flap, the metering valve and the engine ignition for each operating point by means of predetermined values of the corresponding control signals (MC, FM, IC), so that the gasoline engine is mixed with mixtures in the entire operating range freely selectable composition and maximum air surplus can be operated optimally while reducing fuel consumption and pollutant emissions.
Ein solches automatisches Regelsystem ermöglicht damit den optimalen Fahrzeugbetrieb mit mageren Brennstoffgemischen, hohem Wirkungsgrad und reduziertem Brennstoffverbrauch unter Herabsetzung der Schadstoffemission.Such an automatic control system thus enables optimal vehicle operation with lean fuel mixtures, high efficiency and reduced fuel consumption while reducing pollutant emissions.
Man erzielt damit dank dem erfindungsgemässen, regelbaren Gemischbildner ein stark vereinfachtes Regelsystem, das mit Hilfe von nur drei Steuersignalen die optimale Regelung des Magermotor-Betriebs ermöglicht. Dabei können sowohl die Zusammensetzung als auch die Menge des Brennstoff gemischs sowie die Zündung den optimalen Verhältnissen für den Betrieb des betreffenden Motors fortlaufend automatisch angepasst werden.Thanks to the controllable mixture generator according to the invention, a greatly simplified control system is thus achieved which, with the aid of only three control signals, enables optimal control of the lean-burn engine operation. Both the composition and the amount of the fuel mixture and the ignition can be continuously and automatically adjusted to the optimal conditions for the operation of the engine in question.
Die erfindungsgemäss vorgesehene Gemischaufbereitung und Versorgung von Ottomotoren mit mageren Brennstoff gern ischen .kann ferner mit geeigneten Mitteln und Massnahmen derart ergänzt werden, dass der Motor auch bei sehr geringen Lastwerten nach wie vor mit hohen Lambda- Werten angenähert bei Umgebungsdruck befriedigend arbeitet.The mixture preparation and supply of gasoline engines provided with lean fuel according to the invention can also be supplemented with suitable means and measures such that the engine continues to work satisfactorily with high lambda values at ambient pressure even at very low load values.
Zu diesem Zweck könnte beispielsweise eine variable Ventilsteuerung vorgesehen werden. Ferner könnte über eine entsprechende Rückleitung mit einem Steuerventil die selektive Rückführung eines geringen Teils der Abgase in die Ansaugleitung vorgesehen werden.A variable valve control could be provided for this purpose, for example. Furthermore, the selective return of a small part of the exhaust gases into the intake line could be provided via a corresponding return line with a control valve.
Der erfindungsgemässe Gemischbildner kann ferner dadurch ergänzt werden, dass ein Verdichter vor dem Lufteintritt des Gemischbildners bei sehr hohen Lasten derart zugeschaltet wird, dass das magere Gemisch nach wie vor den Betrieb bei hohem Lambda-Wert, vermindertem Verbrauch und herabgesetzter Schadstoffemission sicherstellen kann.The mixture generator according to the invention can also be supplemented in that a compressor is switched on before the air intake of the mixture generator at very high loads such that the lean mixture can still ensure operation with a high lambda value, reduced consumption and reduced pollutant emissions.
Das Regelsystem kann ausserdem derart ausgelegt werden, dass der Ottomotor bei sehr hohen Lasten nur kurzzeitig mit Gemischen bei niedrigem Lambda-Wert von etwa 1 versorgt werden kann.The control system can also be designed in such a way that the gasoline engine can only be briefly supplied with mixtures with a low lambda value of about 1 at very high loads.
Prüfstandversuche wurden im Rahmen der Erfindung an einem Benzinmotor mit einem regelbaren Gemischbildner gemäss Fig. 1 in Verbindung mit einem Regelsystem gemäss Fig. 5 durchgeführt.Test bench tests were carried out in the context of the invention on a gasoline engine with a controllable mixture generator according to FIG. 1 in connection with a control system according to FIG. 5.
Diese Untersuchungen wurden an einem Benzinmotor mit den folgenden Merkmalen durchgeführt: Hubraum 1 ,6 I, 4 Zylinder, 16 Ventile, Bohrung 80 mm, Hub 77 mm, Kompression 11 :1, zwei Nockenwellen, zentrale Zündeinrichtung.These investigations were carried out on a gasoline engine with the following features: displacement 1, 6 I, 4 cylinders, 16 valves, bore 80 mm, stroke 77 mm, compression 11: 1, two camshafts, central ignition device.
Der Prüf stand motor wurde mit dem beschriebenen Gemischbildner, dem Regelsystem und den erforderlichen Messeinrichtungen ausgestattet, und auf einem Prüfstand mit üblicher Last-, Drehzahl-, Druck- und Temperaturerfassung betrieben, so dass die Belastungszustände nach dem FTP75-Zyklus auf dem Prüf stand simuliert werden können. Das Regelsystem war bei den Prüf stand versuchen so kalibriert, dass im gesamten Bereich des Motorkennfelds mit Benzin-Luft-Gemischen ein Luftüberschuss eingehalten werden kann, der bei Lambda-Werten zwischen 1 ,6 und 1 ,8 liegt. Ferner wurde dem Prüf stand motor für die Oxydation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) ein relativ einfacher Oxydationskatalysator mit einer Umsetzungsrate von 70% nachgeschaltet.The test stand engine was equipped with the mixture generator described, the control system and the necessary measuring equipment, and operated on a test stand with conventional load, speed, pressure and temperature detection, so that the load conditions after the FTP75 cycle were simulated on the test stand can be. The control system for the test bench tests was calibrated so that an excess of air can be maintained in the entire area of the engine map with gasoline-air mixtures, which is between 1, 6 and 1, 8 with lambda values. Furthermore, the test stand engine for the oxidation of unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) was followed by a relatively simple oxidation catalyst with a conversion rate of 70%.
Bei den Abgasmessungen am Austritt des Oxydationskatalysators wurden hier die gesamten unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC-Werte) einschliesslich Methan berücksichtigt.The total unburned hydrocarbons (HC values) including methane were taken into account in the exhaust gas measurements at the outlet of the oxidation catalytic converter.
Die Messungen beim Motorbetrieb im FTP75-Zyklus mit mageren Gemischen bei Lambda-Werten von 1,6 bis 1,8 zeigen, dass hinsichtlich der Emissionen (NOx, HC und CO) die USA-Normen LEV (Low Emission Vehicle) Standards oder sogar die ULEV (Ultra Low Emission Vehicle) nach dem "US 1990 Ciean Air Act" bei gleichzeitig stark reduziertem Verbrauch erreichbar sind und damit auch die CO„-Emissionen entsprechend reduziert wurden.The measurements during engine operation in the FTP75 cycle with lean mixtures at lambda values from 1.6 to 1.8 show that the USA standards LEV (Low Emission Vehicle) standards or even the emissions (NOx, HC and CO) standards ULEV (Ultra Low Emission Vehicle) according to the "US 1990 Ciean Air Act" can be achieved with greatly reduced fuel consumption and thus the CO "emissions have been reduced accordingly.
Der gemessene Benzinverbrauch im gesamten mageren Betriebsbereich liegt erheblich tiefer als bei einem herkömmlichen Motor mit 3-Weg-Katalysator. Ferner zeigt sich, dass die aus den Messungen ermittelten Kennlinien konstanten Verbrauchs mit zunehmenden Drehzahlen einen geringeren Anstieg als bei herkömmlichen Motoren mit 3- Weg- Katalysator aufweisen.The measured gasoline consumption in the entire lean operating range is considerably lower than with a conventional engine with 3-way catalytic converter. It can also be seen that the characteristics of constant consumption determined from the measurements have a smaller increase with increasing engine speeds than with conventional engines with a 3-way catalytic converter.
Zum Beispiel bei Lambda 1 ,7 und konstanter Drehzahl von 2000 U/min variiert der ermittelte Benzinverbrauch mit dem Mitteldruck (in Bar) zwischen 440 gr/kWh bei 1 Bar und weniger als 240 gr/kWh bei 5 Bar. In bezug auf die gemessenen Emissionen wäre zunächst zu bemerken, dass beim stationären Betrieb des Motors die NOx-Emissionen im oberen Last¬ bereich bei einem Mitteldruck von mehr als 3 Bar bei Werten von 0,2 bis 0,3 gr/kWh und im unteren Lastbereich bei einem Mitteldruck von weniger als 3 Bar bei 0,3 bis 0,6 gr/kWh liegen. Ferner wäre insbesondere zu bemerken, dass bei transienten Betriebs¬ zuständen keine Emissionsspitzen auftreten. Es sei ferner bemerkt, dass man im gesamten Last- und Drehzahlbereich durch entsprechende Einstellungen, die NOx- Werte (nach dem CLD- Verfahren bestimmt) zwischen 20 und 50 ppm bewirken kann.For example, with Lambda 1, 7 and a constant speed of 2000 rpm, the determined gasoline consumption with the mean pressure (in bar) varies between 440 gr / kWh at 1 bar and less than 240 gr / kWh at 5 bar. In relation to the measured Emissions should first be noted that during stationary engine operation, the NOx emissions in the upper load range at an average pressure of more than 3 bar at values of 0.2 to 0.3 gr / kWh and in the lower load range at an average pressure of less than 3 bar at 0.3 to 0.6 gr / kWh. Furthermore, it should be noted in particular that no emission peaks occur in transient operating states. It should also be noted that in the entire load and speed range, by means of appropriate settings, the NOx values (determined according to the CLD method) can be between 20 and 50 ppm.
Die gemessenen HC-Emissionen liegen uneinheitlich im Motorkennfeld verteilt zwischen 0,25 und 1,2 gr/kWh mit einzelnen Ausnahmen bis auf 3 gr/kWh.The measured HC emissions are inconsistently distributed in the engine map between 0.25 and 1.2 gr / kWh with individual exceptions up to 3 gr / kWh.
Die gemessenen CO-Emissionen liegen meistens unterhalb der Ansprech¬ schwelle (100 ppm CO) der verwendeten Geräte.The measured CO emissions are usually below the response threshold (100 ppm CO) of the devices used.
Die HC- und CO-Emissionen können durch den Einsatz eines Oxydations-' katalysators mit einer höheren, heute üblichen Konvertierungsrate von mehr als 90% weiter stark reduziert werden.The HC and CO emissions can be greatly reduced by the use of an oxidising 'catalyst with a higher, common today conversion rate of more than 90%.
Die gemessenen tiefen HC- und CO-Emissionen liegen bereits innerhalb der strengsten amerikanischen Normen (ULEV Standards) und können durch weitere Entwicklungen noch weiter stark reduziert werden. Der Sauerstoff-Anteil in den Abgasen beträgt ferner 5% bis 9% (auch im Leerlauf) und begünstigt damit den Einsatz eines Oxydationskataiysators mit Umsetzungsraten von mehr als 90% bereits bei Temperaturen um 200 °C.The measured low HC and CO emissions are already within the strictest American standards (ULEV standards) and can be reduced even further by further developments. The proportion of oxygen in the exhaust gases is also 5% to 9% (even when idling) and thus favors the use of an oxidation catalytic converter with conversion rates of more than 90% even at temperatures around 200 ° C.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen haben deutlich gezeigt, dass dank der erfindungsgemässen geregelten Versorgung des Benzinmotors mit mageren Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung und mit sehr hohem Luftüberschuss (bei Lambda-Werten von 1,6 bis 1 ,8) bei diesem relativ ungünstigen US-FTP75-Zyklus die Stickoxid-Emissionen (bei Nachschaltung eines einfachen Oxydationskatalysators) sowie die Kohlenmonoxid-Emissionen unter die strengsten USA-Abgasnormen herabgesetzt werden können, wobei zugleich der Brennstoffverbrauch und damit die COp-Emission erheblich vermindert wird.The results of these investigations have clearly shown that, thanks to the regulated supply of the gasoline engine according to the invention with lean mixtures with a freely selectable composition and with a very high excess of air (with lambda values of 1.6 to 1.8), this relatively unfavorable US-FTP75 Cycle, the nitrogen oxide emissions (when a simple oxidation catalytic converter is connected) and the carbon monoxide emissions can be reduced under the strictest USA exhaust gas standards, while at the same time significantly reducing fuel consumption and thus COp emissions.
Im Rahmen dieser Prüfstandversuchen wurde ferner die erfindungsgemässe Gemischbildung und Versorgung beim Motorbetrieb unter Einsatz unter¬ schiedlicher Brennstoffe untersucht, unter anderem Normal-Benzin, n-Pentan, Propan und Butan.In the course of these test bench tests, the mixture formation and supply according to the invention during engine operation using different fuels were also examined, including normal gasoline, n-pentane, propane and butane.
Diese Untersuchungen haben gezeigt, dass diese stark unterschiedliche Brennstoffe ohne bauliche Veränderungen des Gemischbildners, des Motors oder der Regeleinrichtung, eine einwandfreie, regelbare, homogene Gemischbildung und Versorgung sowie den Betrieb des Prüf Standmotors im Magerbereich bei Lambda-Werten von 1 ,6 bis über 2,3 ergeben.These examinations have shown that these very different fuels, without structural changes to the mixture generator, the engine or the control device, are a flawless, controllable, homogeneous Mixture formation and supply as well as the operation of the test stationary engine in the lean range with lambda values from 1.6 to over 2.3 result.
Die Erfindung bietet verschiedene technische, wirtschaftliche und ökologische Vorteile, die eng miteinander verknüpft und insbesondere für den optimalen Betrieb von Ottomotoren mit mageren Gemischen entscheidend sind und wie folgt kurz zusammengefasst werden können:The invention offers various technical, economic and ecological advantages which are closely linked and are particularly important for the optimal operation of gasoline engines with lean mixtures and can be summarized briefly as follows:
A. Steuerung der Zusammensetzung unter Gewährleistung einer einwandfreien Gemischbildung infolge genauer Dosierung und axialer Einführung des Brennstoffs in den rotierenden Verteiler-Becher. B. Steuerung der Brennstoffzufuhr unabhängig vom Luftdurchsatz in einem und unmittelbare Anpassung an die erforderliche Qualität und Menge des Gemischs.A. Control of the composition ensuring a perfect mixture formation due to precise metering and axial introduction of the fuel into the rotating distributor cup. B. Control of fuel supply regardless of air flow in one and immediate adjustment to the required quality and amount of the mixture.
C. Kontinuierliche Bildung von homogenen Gemischen frei wählbarer Zusammensetzung und Menge annähernd bei Umgebungsdruck. D. Gleichmässige Verbrennung homogener, zündfähiger Gemische im gesamten Brennraum.C. Continuous formation of homogeneous mixtures of freely selectable composition and amount approximately at ambient pressure. D. Uniform combustion of homogeneous, ignitable mixtures throughout the combustion chamber.
E. Erhöhte Effizienz der Verbrennung durch die gleichmässigen Füllung des Brennraums mit homogenem Gemisch, wobei die Reaktionstemperatur gleichmässig ist und keine örtlichen Spitzenwerte infolge von Lambda- Variationen aufweist.E. Increased combustion efficiency through the uniform filling of the combustion chamber with a homogeneous mixture, the reaction temperature being uniform and having no local peak values as a result of lambda variations.
F. Die örtliche Reaktionstemperaturen bei der Verbrennung homogener Gemische entsprechen annähernd der adiabaten Flammentemperatur, die bei genügendem Luftüberschuss die untere Zersetzungsgrenze des Stickstoffs (höher als 1800 °C) nicht erheblich überschreitet. G. Verbrennungsmotoren können infolge der homogenen, genau regelbaren, externen Gemischbildung im gesamten Lastbereich bei sehr hohem Luftüberschuss und nur vernachlässigbarer Stickoxidemission optimal betrieben werden.F. The local reaction temperatures during the combustion of homogeneous mixtures correspond approximately to the adiabatic flame temperature, which with a sufficient excess of air does not significantly exceed the lower decomposition limit of nitrogen (higher than 1800 ° C). G. Internal combustion engines can be optimally operated due to the homogeneous, precisely controllable, external mixture formation in the entire load range with a very high excess of air and only negligible nitrogen oxide emissions.
G. Die CO- und HC-Emissionen bei der homogenen Verbrennung dank einer solchen externen, homogenen Gemischbildung werden ferner weitgehend herabgesetzt und erfüllen bei Nachschaltung eines ungeregelten Oxydationskatalysators die strengsten internationalen Abgasvorschriften. H. Der Ottomotor spricht sofort auf transiente Laständerungen ohne jegliche Brennstof fanreicherung an infolge der genauen, stufenlosen Regelung der Gemischqualität durch das Dosierventil in Verbindung mit der Regel¬ klappe. I. Der Brennstoffverbrauch wird erheblich vermindert dank der Gemischbildung annähernd bei Atmosphärendruck und der damit weitgehend verminderten Gaswechsel-Verluste und Wandwärme-Verluste infolge der tiefen Verbrennungstemperatur.G. The CO and HC emissions in homogeneous combustion thanks to such an external, homogeneous mixture formation are also largely reduced and meet the strictest international exhaust gas regulations when an unregulated oxidation catalytic converter is connected. H. The gasoline engine responds immediately to transient load changes without any fuel enrichment as a result of the precise, stepless regulation of the mixture quality by means of the metering valve in connection with the control flap. I. The fuel consumption is considerably reduced thanks to the mixture formation almost at atmospheric pressure and the gas exchange losses and wall heat losses due to the low combustion temperature, which are thus largely reduced.
J) Homogene, zündfähige Gemische mit hohem Luftüberschuss werden allein mittels des rotierenden Verteilers mit Antriebsmotor bei allen Betriebszuständen des Ottomotors unabhängig von der angesaugten Luft¬ menge, annähernd bei Umgebungsdruck erzeugt.J) Homogeneous, ignitable mixtures with a large excess of air are generated solely by means of the rotating distributor with drive motor in all operating states of the gasoline engine, regardless of the amount of air drawn in, approximately at ambient pressure.
K) Die genaue, stufenlose Regelung der Qualität und der Menge des Gemischs wird nur mit dem Brennstoff-Dosierventil in Verbindung mit der Regelklappe sichergestellt, wobei der Ottomotor mit mageren Gemischen praktisch bei Atmosphärendruck mit sehr hohem Luftüberschuss versorgt und optimal betrieben werden kann.K) The exact, stepless regulation of the quality and the quantity of the mixture is ensured only with the fuel metering valve in connection with the control flap, whereby the gasoline engine with lean mixtures can be supplied practically at atmospheric pressure with a very high excess air and can be operated optimally.
L. Der Verbrennungsmotor wird im gesamten Lastbereich mit sehr hohem, variablem Luftüberschuss unter Senkung des Brennstoffverbrauchs und erheb- licher Verbesserung der Abgasqualität effizient betrieben, so dass ein Reduk¬ tionskatalysator bzw. ein geregelter Dreiweg-Katalysator überflüssig wird.L. The internal combustion engine is operated efficiently in the entire load range with a very high, variable excess air while reducing fuel consumption and significantly improving the exhaust gas quality, so that a reduction catalytic converter or a regulated three-way catalytic converter becomes superfluous.
Die Erfindung kann aus den oben erläuterten Gründen für den Betrieb von Ottomotoren mit sehr hohem Luftüberschuss bei Lambda-Werten im Bereich von 1,5 bis 1,8 und mehr mit besonderem Vorteil eingesetzt werden. Die erfindungsgemässe Erzeugung von homogenen Gemischen und die damit erreichte gleichmässige Verbrennung bietet gleichfalls wichtige praktische Vorteile für andere Anwendungen, nämlich für verschiedene Verbren¬ nungsprozesse deren Ablauf unter Verminderung des Brennstoffverbrauchs und der Schadstoffemission geregelt werden soll. For the reasons explained above, the invention can be used with particular advantage for the operation of gasoline engines with a very large excess of air with lambda values in the range from 1.5 to 1.8 and more. The generation of homogeneous mixtures according to the invention and the uniform combustion thus achieved likewise offer important practical advantages for other applications, namely for various combustion processes, the course of which is to be regulated while reducing fuel consumption and pollutant emissions.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren für die kontinuierliche Erzeugung von homogenen Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung in einer Mischkammer mit einem Eintritt und einem Zuflussrohr für zwei gasförmige oder flüssige Komponenten des Gemischs, einem rotierenden Verteiler und einem Austritt für das Gemisch, dadurch gekennzeichnet:1. A process for the continuous production of homogeneous mixtures with a freely selectable composition in a mixing chamber with an inlet and an inlet pipe for two gaseous or liquid components of the mixture, a rotating distributor and an outlet for the mixture, characterized in:
(a) dass man eine erste Komponente des Gemischs über ein feststehendes Zuflussrohr (10) einem rotierenden Verteiler-Becher (1) mit einem eigenen Antriebsmotor (6) zuführt und den Austritt (1 1) des Zuflussrohrs (10) in einem axialen Abstand vom Verteiler-Becher (1) so anordnet, dass diese erste Komponente ungehindert axial austreten und dem Verteiler-Becher (1) zugeführt werden kann,(a) that a first component of the mixture is fed via a fixed inflow pipe (10) to a rotating distributor cup (1) with its own drive motor (6) and the outlet (1 1) of the inflow pipe (10) at an axial distance from the Arrange the distributor cup (1) in such a way that this first component can exit axially unhindered and be fed to the distributor cup (1).
(b) dass man einen Strom der zweiten Komponente des Gemischs mit dem für die Gemischbildung erforderlichen Durchsatz durch einen Ringraum (23) zwischen dem Verteiler-Becher (1) und der Wandung der Mischkammer (21) leitet und(b) that a stream of the second component of the mixture with the throughput required for the mixture formation is passed through an annular space (23) between the distributor cup (1) and the wall of the mixing chamber (21) and
(c) dass man die erste Komponente des Gemischs über das Zuflussrohr (10) fortlaufend in dosierten Mengen dem Verteiler-Becher (1) axial zumisst, so dass die erste Komponente infolge der Fliehkraft vom Verteiler-Becher (1) unmittelbar radial abgeführt, ausgebreitet, fein verteilt und mit dem umgebenden Strom der zweiten Komponente des Gemischs im Ringraum (23) gleichmässig vermischt wird und dass damit fortlaufend homogene Gemische mit der erforderlichen Zusam mensetzung erzeugt werden.(c) that the first component of the mixture is continuously metered into the distributor cup (1) axially in metered quantities, so that the first component is radially removed from the distributor cup (1) due to the centrifugal force , finely distributed and uniformly mixed with the surrounding stream of the second component of the mixture in the annular space (23) and that continuously homogeneous mixtures with the required composition are thus produced.
2. Verfahren nach Anspruch 1 für die kontinuierliche Erzeugung von homogenen Brennstoff-Luft-Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet:2. The method according to claim 1 for the continuous production of homogeneous fuel-air mixtures with a freely selectable composition, characterized in:
(a) dass man den Brennstoff über das feststehende Zuflussrohr (10) zuführt, wobei der Austritt (11) im axialen Abstand vom rotierenden Verteiler-Becher so angeordnet ist, dass der Brennstoff ungehindert austreten kann,(a) the fuel is supplied via the fixed inflow pipe (10), the outlet (11) being arranged at an axial distance from the rotating distributor cup so that the fuel can escape unhindered,
(b) dass man einen Luftstrom fortlaufend durch den Ringraum (23) zwischen dem rotierenden Verteiler-Becher (1) und der Wandung der Mischkammer (21) leitet und(b) that an air flow is continuously conducted through the annular space (23) between the rotating distributor cup (1) and the wall of the mixing chamber (21) and
(c) dass die Brennstoff zufuhr fortlaufend dosiert wird, so dass der Brennstoff über den Austritt (11) des Zuflussrohrs (10) dem Verteiler-Becher (1) axial zugemessen, infolge der Fliehkraft vom Verteiler-Becher (1) unmittelbar radial abgeführt, ausgebreitet, fein verteilt und mit dem Luftstrom im Ringraum (23) gleichmässig vermischt wird.(c) that the fuel supply is metered continuously, so that the fuel via the outlet (11) of the inflow pipe (10) to the distributor cup (1) axially metered, due to the centrifugal force from the distributor cup (1) directly radially discharged, spread out, finely distributed and evenly mixed with the air flow in the annular space (23).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Verteiler-Becher (1) mit einer zentralen Vorkammer (7) versehen ist, die an einem Ende offen ist und am anderen Ende einen Boden (8) aufweist, wobei das freie Austrittsende des feststehenden Zuflussrohrs (10) berührungsfrei axial in diese Vorkammer (7) hineinragt und in einem ausreichenden axialen Abstand vom Boden (8) angeordnet ist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the rotating distributor cup (1) is provided with a central prechamber (7) which is open at one end and has a bottom (8) at the other end, wherein the The free outlet end of the fixed inflow pipe (10) projects axially into this prechamber (7) without contact and is arranged at a sufficient axial distance from the floor (8).
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 für die Versorgung von Verbrennungskraftmaschinen mit zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung durch externe Gemischbildung, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Verteiler-Becher mit einem vom Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine unabhängigen Antriebsmotor versehen und mit dosierten Brennstoff mengen versorgt wird, so dass die Zusammensetzung des jeweils erzeugten Gemischs im gesamten Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine unabhängig von der Menge eingestellt wird.4. The method according to claim 2 or 3 for the supply of internal combustion engines with ignitable fuel-air mixtures with a freely selectable composition by external mixture formation, characterized in that the rotating distributor cup provided with a drive motor independent of the operating state of the internal combustion engine and with metered fuel quantities is supplied, so that the composition of the mixture produced in each case in the entire operating range of the internal combustion engine is set independently of the quantity.
5. Verfahren nach Anspruch 4 für die Gemischaufbereitung und die Versorgung von Ottomotoren mit zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Brennstoff-Dosierventil (27) in Wirkverbindung mit einer Regelklappe in einem im voraus abgegrenzten, bevorzugten Betriebsbereich des Ottomotors regelt, dass dem rotierenden Verteiler-Becher über das Dosierventil (27) Brennstoff mengen zugeführt werden, die man der jeweils Verlangten Motorleistung entsprechend so anpasst, dass der Motor bei jedem Betriebspunkt im genannten bevorzugten Betriebsbereich optimal betrieben werden kann, wobei die Menge und die Zusammensetzung des Gemischs mit Hilfe der Regelklappe in Verbindung mit dem Dosierventil fortlaufend dem jeweils gewünschten Betriebspunkt anpasst werden.5. The method according to claim 4 for the mixture preparation and the supply of gasoline engines with ignitable fuel-air mixtures with freely selectable composition, characterized in that a fuel metering valve (27) in operative connection with a control valve in a previously delimited, preferred Operating range of the petrol engine regulates that quantities of fuel are fed to the rotating distributor cup via the metering valve (27), which are adjusted according to the required engine power so that the engine can be operated optimally at any operating point in the preferred operating range mentioned, the amount and the composition of the mixture can be continuously adapted to the desired operating point with the aid of the control flap in connection with the metering valve.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Regelklappe bei jedem Betriebspunkt jeweils so einstellt, dass die Gemischbildung und der Transport des Gemischs in der Ansaugleitung des Ottomotors in den meisten Betriebspunkten des bevorzugten Betriebsbereichs annähernd bei Umgebungsdruck erfolgen kann.6. The method according to claim 5, characterized in that the control flap is adjusted at each operating point so that the mixture formation and the transport of the mixture in the intake line of the Otto engine in most operating points of the preferred operating range can take place approximately at ambient pressure.
7. Verfahren nach Anspruch 6 für den Betrieb von Ottomotoren mit mageren Gemischen, die einen Lambda-Wert von mindestens 1,5 und im allgemeinen im Bereich von 1,8 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass man den bevorzugten Betriebsbereich des Ottomotors im voraus abgrenzt und ein Motorkennfeld aufstellt, das die optimale Einstellung der Regelklappe und des Brennstoff-Dosierventils bei entsprechenden Betriebspunkten festlegt, so dass die Gemischaufbereitung und Versorgung im bevorzugten Betriebsbereich des Ottomotors annähernd bei Umgebungsdruck erfolgen, der Brennstoffverbrauch verringert und die Schadstoffemission herabgesetzt werden kann.7. The method according to claim 6 for the operation of gasoline engines with lean mixtures which have a lambda value of at least 1.5 and generally in the range of 1.8, characterized in that the preferred operating range of the gasoline engine is defined in advance and sets up an engine map that determines the optimal setting of the control flap and the fuel metering valve at corresponding operating points, so that the mixture preparation and supply in the preferred operating range of the gasoline engine take place approximately at ambient pressure, fuel consumption is reduced and pollutant emissions can be reduced.
8. Regelsystem für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet: (a) dass das Regelsystem eine Datenverarbeitunαseinheit mit einer8. Control system for performing the method according to claim 5, 6 or 7, characterized in: (a) that the control system is a data processing unit with a
Mikroprozessor-Einheit (MPU) aufweist, die in Verbindung mit einer Datenspeichereinheit (DSEM) in Abhängigkeit der vom Ottomotor verlangten Leistung (DI) und der Motordrehzahl (RPM) gleichzeitig das Brennstoffe Dosierventil (27) und den Stellmotor (29) der Regelklappe (28) sowie die Zündung des Ottomotors gemäss einem eingespeicherten Programm regelt, das einem Kennfeld in einem im voraus abgegrenzten Betriebsbereich des Ottomotors entspricht,Microprocessor unit (MPU) which, in conjunction with a data storage unit (DSEM), depending on the power required by the gasoline engine (DI) and the engine speed (RPM), simultaneously the fuel metering valve (27) and the servomotor (29) of the control flap (28 ) and controls the ignition of the gasoline engine according to a stored program that corresponds to a map in a previously defined operating range of the gasoline engine,
(b) dass die Mikroprozessor-Einheit (MPU) nebst einem der vom Ottomotor (LE) verlangten Leistung entsprechenden Signal (DI) einerseits über entsprechende Sensoren am Ottomotor (LE) Eingabesignale empfängt, die mindestens der Motordrehzahl (RPM), dem Ansaugdruck (IP) und den Temperaturwerten (WT) des Ottomotors entsprechen, und andererseits über Sensoren von aussen weitere Eingabesignale empfängt, die mindestens dem jeweiligen Umgebungsdruck (AP) und der jeweiligen Umgebungstemperatur (AT) entsprechen, wobei die Mikroprozessor-Einheit (MPU) in Verbindung mit der Datenspeichereinheit (DSEM) in Abhängigkeit dieser Eingabesignale (DI, RPM, IP, WT, AP, AT) im bevorzugten 3etriebsbereich des Ottomotors fortlaufend entsprechende Steuersignale (FM, MC, IC) für die Regelung des Brennstoff-Dosierventils (27), des Stellmotors (29) der Regelklappe (28) sowie der Zündung des Ottomotors abgibt und (c) dass jeder Betriebspunkt die Einstellung der Regelklappe (28), des Dosierventils (27) und der Motorzündung durch im voraus bestimmte Werte der entsprechenden Steuersignale (MC, FM, IC) genau definiert, so dass der Ottomotor im gesamten bevorzugten Betriebsbereich mit frei wählbarer Zusammensetzung und maximalem Luftüberschuss unter Verringerung des Brennstoffverbrauchs und der Schadstoffemission optimal betrieben werden kann.(b) that the microprocessor unit (MPU), in addition to a signal (DI) corresponding to the power required by the gasoline engine (LE), receives input signals on the one hand via corresponding sensors on the gasoline engine (LE), which signals at least the engine speed (RPM), the intake pressure (IP ) and the temperature values (WT) of the gasoline engine, and on the other hand receives additional input signals from sensors that correspond at least to the respective ambient pressure (AP) and the respective ambient temperature (AT), the microprocessor unit (MPU) in connection with the Data storage unit (DSEM) depending on these input signals (DI, RPM, IP, WT, AP, AT) in the preferred operating range of the gasoline engine continuously corresponding control signals (FM, MC, IC) for the control of the fuel metering valve (27), the servomotor ( 29) of the control valve (28) and the ignition of the gasoline engine and (c) that each operating point precisely defines the setting of the control flap (28), the metering valve (27) and the engine ignition by predetermined values of the corresponding control signals (MC, FM, IC), so that the gasoline engine is free in the entire preferred operating range selectable composition and maximum air surplus can be optimally operated while reducing fuel consumption and pollutant emissions.
9. Gemischbildner für die kontinuierliche Erzeugung von homogenen Gemischen mit frei wählbarer Zusammensetzung in einer Mischkammer mit einem Eintritt und einem Zuflussrohr für zwei gasförmige oder flüssige Komponenten des Gemischs, einem rotierenden Verteiler und einem Austritt für das Gemisch, gekennzeichnet durch:9.Mixer for the continuous production of homogeneous mixtures with a freely selectable composition in a mixing chamber with an inlet and an inlet pipe for two gaseous or liquid components of the mixture, a rotating distributor and an outlet for the mixture, characterized by:
(a) einen rotierenden Verteiler-Becher (1), der auf einer Antriebswelle (5) montiert, mit einem eigenen Antriebsmotor (6) ausgestattet ist und eine Verteilplatte (3) und einen Steigzylinder (4) mit einer oberen Verteilkante (18) aufweist und(a) a rotating distributor cup (1), which is mounted on a drive shaft (5), is equipped with its own drive motor (6) and has a distributor plate (3) and a riser cylinder (4) with an upper distributor edge (18) and
(b) ein Zuflussrohr (10) mit einem Dosierventil (27) für eine erste Komponente des Gemischs und einen Ringraum (23) für den Durchgang der zweiten Komponente des Gemischs zwischen dem Verteiler-Becher (1) und der Wandung der Mischkammer (21), wobei das freie Ende des Zuflussrohrs (10) berührungsfrei in den Verteiler-Becher (1 ) hineinragt und seine Austrittsöffnung (1 1) in einem axialen Abstand vom Verteiler-Becher (1) so angeordnet ist, dass die erste Komponente des Gemischs in dosierten Mengen aus dem Zuflussrohr (10) ungehindert axial in den Verteiler-Becher (1) austreten kann, durch Fliehkraft auf der Verteilplatte (3) radial ausgebreitet, an der oberen Verteilkante (18) radial feinst verteilt und mit der zweiten Komponente im Ringraum (23) vermischt wird und damit homogene Gemische mit der erforderlichen Zusammensetzung erzeugt werden. (b) an inflow pipe (10) with a metering valve (27) for a first component of the mixture and an annular space (23) for the passage of the second component of the mixture between the distributor cup (1) and the wall of the mixing chamber (21) , The free end of the inflow pipe (10) protruding into the distributor cup (1) without contact and its outlet opening (11) being arranged at an axial distance from the distributor cup (1) so that the first component of the mixture is metered in Quantities can flow freely from the inflow pipe (10) axially into the distributor cup (1), radially spread on the distributor plate (3) by centrifugal force, radially finely distributed on the upper distributor edge (18) and with the second component in the annular space (23 ) is mixed and thus homogeneous mixtures with the required composition are produced.
10. Gemischbildner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler-Becher eine zentrale Vorkammer (7) aufweist, die an einem Ende offen ist und am anderen Ende einen Boden (8) aufweist, wobei das freie Ende des Zuflussrohrs (10) berührungsfrei in die Vorkammer (7) axial hineinragt und seine Austrittsöffnung (11) im genannten axialen Abstand von diesem Boden (8) zentral angeordnet ist. 10. Mixer according to claim 9, characterized in that the distributor cup has a central prechamber (7) which is open at one end and has a bottom (8) at the other end, the free end of the inflow pipe (10) being non-contact protrudes axially into the antechamber (7) and its outlet opening (11) is arranged centrally at the said axial distance from this base (8).
11. Gemischbildner nach Anspruch 10 oder 11 für die Versorgung von Verbrennungskraftmaschinen nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelklappe (28) mit einem Stellmotor (29) so vorgesehen ist, dass in Verbindung mit dem Dosierventil (27) mit Hilfe dieser Regelklappe (28) die Zusammensetzung und die Menge des Gemischs fortlaufend eingestellt und die Gemischbildung und der Transport des Gemischs annähernd bei Umgebungsdruck erfolgen kann.11. Mixer according to claim 10 or 11 for the supply of internal combustion engines according to one of claims 4 to 7, characterized in that a control flap (28) is provided with a servomotor (29) so that in connection with the metering valve (27) With the help of this control flap (28) the composition and the amount of the mixture can be continuously adjusted and the mixture formation and the transport of the mixture can take place approximately at ambient pressure.
12. Gemischbildner nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (22) der Mischkammer (21) mit einem Heizmantel (26) versehen ist. 12. Mixer according to claim 11, characterized in that the wall (22) of the mixing chamber (21) is provided with a heating jacket (26).
13. Gemischbildner nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelklappe (28) im Bereich des Gemischaustritts (25) der Mischkammer (21) angeordnet ist.13. Mixture generator according to one of claims 9 to 12, characterized in that the control flap (28) is arranged in the region of the mixture outlet (25) of the mixing chamber (21).
14. Gemischbildner nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende der Antriebswelle (5) ein axiales Sackloch aufweist, das die zentrale Vorkammer (7) mit dem Boden (8) bildet.14. Mixer according to one of claims 10 to 13, characterized in that the free end of the drive shaft (5) has an axial blind hole which forms the central prechamber (7) with the bottom (8).
15. Gemischbildner nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler-Becher (1) einen zentralen Hohlstutzen (2) aufweist, der die zentrale Vorkammer (7) begrenzt, wobei die Antriebswelle (5) mit dem Hohlstutzen (2) eine ringförmige Zwischenkammer (12) bildet, die über mindestens eine erste radiale Bohrung (13) mit der zentralen Vorkammer (8) und über eine zweite radiale Bohrung (19) mit der Verteilfläche (14) der Verteilplatte (3) in Verbindung steht.15. Mixer according to one of claims 10 to 14, characterized in that the distributor cup (1) has a central hollow socket (2) which delimits the central prechamber (7), the drive shaft (5) with the hollow socket (2 ) forms an annular intermediate chamber (12) which is connected to the central prechamber (8) via at least a first radial bore (13) and to the distribution surface (14) of the distribution plate (3) via a second radial bore (19).
16. Gemischbildner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Bohrungen (13 und 19) einander diametral gegenüberliegen.16. A mixture former according to claim 15, characterized in that the first and second bores (13 and 19) are diametrically opposite one another.
17. Gemischbildner nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (6) unterhalb des Verteiler-Bechers (1) angeordnet ist, wobei die Verteilkante (18) freisteht und den Brennstoff radial abgibt, so dass dieser sich mit der umgebenden Luft vermischt. 17. Mixer according to one of claims 9 to 16, characterized in that the drive motor (6) is arranged below the distributor cup (1), wherein the distribution edge (18) is free and releases the fuel radially, so that this is with the surrounding air mixed.
18. Gemischbildner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler-Becher (1) von einer Haube (30) abgedeckt ist, die sich vom Lufteintritt (24) in Richtung der Verteilkante (16) erweitert, so dass die Luft ungehindert dem Brennstoff-Verteiler zugeführt wird. 18. Mixer according to claim 17, characterized in that the distributor cup (1) is covered by a hood (30) which widens from the air inlet (24) in the direction of the distribution edge (16), so that the air unhindered the fuel -Distributor is fed.
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