WO2000009250A1

WO2000009250A1 - Steuereinrichtung für eine brennkraftmaschine oder eine ölheizung

Info

Publication number: WO2000009250A1
Application number: PCT/EP1999/005227
Authority: WO
Inventors: Johannes Gehling
Original assignee: Nagel, Peter
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2000-02-24
Also published as: DE29814436U1

Abstract

Eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine oder eine Ölheizung hat eine Mischeinheit (6), in der Brennstoff und Luft zu einem Kraftstoffgemisch mischbar sind, eine Brennstoffzufuhrleitung (3), mittels der Brennstoff in die Mischeinheit (6) einleitbar ist, eine Luftzuleitung, mittels der Luft in die Mischeinheit (6) einleitbar ist, und eine Kraftstoffgemischleitung (5), mittels der das Kraftstoffgemisch aus der Mischeinheit (6) in die Brennkraftmaschine oder Ölheizung einleitbar ist. Um eine bessere Durchmischung von Kraftstoff und Luft bei möglichst kleiner Blasenbildung und homogener Verteilung der in der Kraftstoffgemischströmung entstehenden Bläschen zu erzielen, hat die Mischeinheit (6) einen Unterdruckversteller (15), der im Bereich der Mischeinheit (6) in den Strömungsquerschnitt der Brennstoffströmung ragt und eine sich in seiner Umfangsrichtung in ihrem Querschnitt ändernde Durchflußaussparung aufweist, mittels der durch Verdrehung des Unterdruckverstellers (15) der in der Mischeinheit (6) erzeugbare Unterdruck an die eingesetzte Brennkraftmaschine oder Ölheizung anpaßbar ist.

Description

"Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine oder eine Ölheizung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine oder eine Ölheizung, mit einer Mischeinheit, in der Brennstoff und Luft zu einem Kraftstoffgemisch mischbar sind, einer Brennstoffzufuhrleitung, mittels der Brennstoff in die Mischeinheit einleitbar ist, einer Luftzuleitung, mittels der Luft in die Mischeinheit ein- leitbar ist, und einer Kraftstoffgemischleitung, mittels der das Kraftstoffgemisch aus der Mischeinheit in die Brennkraftmaschine oder Ölheizung einleitbar ist.

Bei bekannten derartigen Steuereinrichtungen hat sich her- ausgestellt, daß insbesondere bei niedrigvolumigen BrennstoffStrömungen die in der Kraftstoffgemischströmung auftretenden Bläschen vergleichsweise groß sind, wobei darüber hinaus in der Kraftstoffgemischströmung eine ungleichmäßige Verteilung der Bläschen beobachtet worden ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine oder eine Ölheizung derart weiterzubilden, daß eine bessere Durchmischung von Kraftstoff und Luft bei möglichst kleiner Blasenbildung und homogener Verteilung der in der Kraftstoffgemischstromung entstehenden Bläschen erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelost, daß die Mischeinheit einen Unterdruckversteller aufweist, der im Be- reich der Mischeinheit in den Stro ungsquerschnitt der

BrennstoffStrömung ragt und eine sich in seiner Umfangsrich- tung in ihrem Querschnitt ändernde Durchflußaussparung aufweist, mittels der durch Verdrehung des Unterdruckverstellers der in der Mischeinheit erzeugbare Unterdruck an die eingesetzte Brennkraftmaschine oder Ölheizung anpaßbar ist. Mit der erfmdungsgemaßen Weiterbildung ist die Steuereinrichtung praktisch an jede Brennkraftmaschine oder Ölheizung ohne großen Aufwand anpaßbar, mit der sie zum Einsatz kommen soll. Durch den Einsatz der erfindungsgemaß weitergebildeten Steuereinrichtung lassen sich Kraftstoffeinsparungen zwischen 8 und 20 % erzielen.

Zweckmäßigerweise hat der Unterdruckversteller einen zylindrischen Drehkörper, in dem die Durchflußaussparung ausge- bildet und der senkrecht zur Stromungsrichtung der Brenn- Stoffzufuhrleitung angeordnet ist und in den Strömungsquerschnitt ragt.

Wenn der Querschnitt der Durchflußaussparung des Unterdruckverstellers in Umfangsrichtung desselben stetig ansteigt, kann durch Drehung des Unterdruckverstellers in die eine oder die andere Richtung der Strömungsquerschnitt innerhalb der Mischeinheit stetig vergrößert oder verkleinert werden, bis er das gewünschte Ausmaß annimmt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat die Mischeinheit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung einen etwa senkrecht zur Strömungsrichtung der Brennstoffzufuhrleitung angeordneten Luftleitzylinder, von dem aus die Luft in die BrennstoffStrömung eintritt.

Um bei abnehmenden Volumenströmen eine qualitativ hochwertige Durchmischung von Kraftstoff und Luft zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn der Strömungsmittelpunkt der Durch- flußaussparung im zylindrischen Drehkörper des Unterdruckverstellers mit abnehmendem Querschnitt der Durchflußaussparung in Richtung zur Eingangsseite des Luftleitzylinders wandert. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Strömungsmittelpunkt der Durchflußaussparung im zylindrischen Drehkörper des Unterdruckverstellers nahe oder im Bereich der Eingangsseite des Luftleitzylinders angeord- net, wenn der zylindrische Drehkörper des Unterdruckverstellers in der Drehstellung ist, in der seine Durchflußaussparung mit ihrem geringsten Querschnitt in der Strömungsrichtung des Brennstoffs in der Mischeinheit angeordnet ist.

Ein vergleichsweise geringer technisch-konstruktiver Aufwand zur Ausgestaltung der Durchflußaussparung ergibt sich, wenn die Durchflußaussparung des zylindrischen Drehkörpers wendeiförmig an der Außenmantelfläche des zylindrischen Drehkörpers ausgebildet ist.

Um auch bei extrem niedrigen Volumenströmen eine weitestge- hend homogene Durchmischung von Luft und Brennstoff zur gewährleisten, kann die Durchflußaussparung des zylindrischen Drehkörpers im Bereich ihrer kleineren bis kleinsten Quer- schnitte einen ihren Querschnitt stufenartig und übergangslos reduzierenden Vorsprungansatz aufweisen; mittels dieses Vorsprungansatzes wird eine Verwirbelung erzielt, die vorteilhaft zur Vermischung von Luft und Kraftstoff genutzt werden kann. Mittels eines derartigen Vorsprungansatzes kann insbesondere für den Fall von Leerlaufzuständen weiterhin eine ordnungsgemäße Durchmischung von Luft und Kraftstoff sichergestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann innerhalb der Mi- scheinheit eine den Strömungsquerschnitt der BrennstoffStrömung reduzierende Blende angeordnet sein, die ebenfalls dazu dient, auch bei niederigen Volumenströmen eine qualitativ hochwertige Durchmischung von Luft und Brennstoff zu gewährleisten. Zweckmäßigerweise ist die Blende unmittelbar strom- ab des Unterdruckverstellers angeordnet. Eine solche Blende ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen zweckmäßig, die einen vergleichsweise niederigen Brennstoffverbrauch aufweisen.

Zur Anpassung der Steuereinrichtung an den im Zusammenhang mit ihr eingesetzten Brennkraftmaschinen- oder Ölheizungstyp ist es zweckmäßig, wenn der Unterdruckversteller der Steuereinrichtung ein manuell betätigbares Einsteilglied aufweist, durch dessen Betätigung die Drehstellung des zylindrischen Drehkörpers des Unterdruckverstellers beliebig einstellbar ist.

Dieses Einsteilglied läßt sich vorteilhaft als Einstellrad ausbilden. Zur Fixierung der gewählten Betriebsstellung der Steuereinrichtung ist es zweckmäßig, wenn das EinStellglied an einem Gehäuse der Steuereinrichtung fixierbar ist. Diese Ausgestaltung hat besonders dann Vorteile, wenn die Steuereinrichtung für denselben Brennkraftmaschinen- oder Ölheizungstyp eingesetzt werden soll. Herstellerseitig kann dann die zweckmäßigste Fixierung des Unterdruckverstellers bereits vorgenommen werden.

Um die erfindungsgemäße Steuereinrichtung herstellerseitig ohne großen Aufwand an unterschiedliche Brennkraftmaschinen- oder Ölheizungstypen anpaßbar zu machen, ist es vorteilhaft, wenn das Einsteilglied separat vom zylindrischen Drehkörper des Unterdruckverstellers ausgebildet ist und in bezug auf den zylindrischen Drehkörper in dessen Umfangsrichtung verstellbar und in unterschiedlichen Umfangspositionen fixier- bar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird die Luft an und längs der Mantelfläche des Luftleitzylinders geführt.

Zur Anpassung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung an einen niederigen Brennstoffverbrauch aufweisende Benzinmotoren ist es vorteilhaft, wenn im Bereich der Mischeinheit eine Leitungshülse angeordnet ist, durch deren Innenkanal der Brennstoff geführt wird, an deren ausgangsseitigem Endab- schnitt der Unterdruckversteller angeordnet ist und auf deren Außenmantelfläche sich von ihrem ausgangsseitigen Endabschnitt aus ein Strömungskanal zum Luftleitzylinder erstreckt. Durch Einsetzen der entsprechend gestalteten Lei- tungshülse kann die Steuereinrichtung dann ohne großen Aufwand an einen einen geringen Brennstoffverbrauch aufweisenden Benzinmotor angepaßt werden, wobei mittels der Leitungshülse eine erhebliche Durchmesserreduzierung hinsichtlich des die Mischeinheit: durchlaufenden Brennstoffkanals erzielt wird.

Zweckmäßigerweise sinkt der Querschnitt des Strömungskanals in Richtung vom ausgangsseitigen Endabschnitt der Leitungshülse bis zum Luftleitzylinder kontinuierlich.

Bei der Ausgestaltung der Steuereinrichtung mit der Lei- tungshülse ist es vorteilhaft, wenn der Luftleitzylinder einen Mittelkanal aufweist, der sich in Axialrichtung etwa mittig durch den Luftleitzylinder erstreckt, durch den die Luft von der Eingangsseite des Luftleitzylinders in Richtung zur BrennstoffStrömung geführt wird und der durch eine Durchbrechung des Luftleitzylinders an den auf der Außenman- telfäche der Leitungshülse ausgebildeten Strömungskanal angeschlossen ist. Zur Vermeidung von Strömungsschwankungen im Bereich des Luftleitzylinders der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist es vorteilhaft, wenn am brennstoffstromentfernten Stirnende des Luftleitzylinders ein Regelkolben axial verschieb- lieh gehaltert ist, mittels dem die Menge der über den Luftleitzylinder dem Brennstoffström zugeführten Luft regelbar ist.

Um auch bei einer Gaswegnahme während des Betriebs einer Brennkraftmaschine die Bildung unvorteilhaft dicker Bläschen sicher zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn zu der Steuereinrichtung eine Begrenzungseinheit gehört, die in der Luftzuleitung stromab der Mischeinheit angeordnet und mittels der ein maximal durch die Luftzuleitung in die Mischeinheit einleitbarer Luftdurchfluß vorgebbar ist, wobei zweckmäßigerweise zu der Begrenzungseinheit eine Einstellnadel gehört, deren Nadelspitze in einer Durchtrittdüse der Begrenzungseinheit verstellbar ist und kugelig ausgebildet ist. Aufgrund der kugeligen statt - wie beim Stand der Technik - konischen Ausgestaltung der Nadelspitze wird auch im Falle eines Luftstaus gewährleistet, daß keine großen Blasen auftreten, wobei sich hinsichtlich des Luftkraftstoffgemisches insgesamt kleinere Bläschen und eine homogenere Verteilung dieser Bläschen innerhalb des Luftkraftstoffgemisches erge- ben. Anstelle einer Einstellnadel mit Durchtrittdüse kann die Begrenzungseinheit auch als Streuscheibe ausgebildet sein, durch deren Durchflußquerschnitt ein maximal durch die Luft- Zuleitung in die Mischeinheit einleitbarer Luftdurchfluß vorgegeben wird. Hierbei kann jedem Brennkraftmaschinenbzw. Ölheizungsbautyp, der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zum Einsatz kommen soll, eine Streuscheibe bestimmter Bauart und bestimmter Abmessungen zugeordnet werden. Eine derartige Ausgestaltung der Begrenzungseinheit ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine große Anzahl eines bestimmten Brennkraftmaschinenbautyps oder eines bestimmten Ölheizungsbautyps mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ausgerüstet werden soll. Für die mit diesem bestimmten Bautyp einzusetzenden Steuereinrichtungen bzw. deren Begrenzungseinheiten kann dann eine optimal abgestimmte Streuscheibe vorgesehen werden.

Vorteilhaft weist die Streuscheibe eine oder mehrere mittig und/oder außermittig angeordnete Durchflußöffnungen auf.

Vorteilhafterweise hat die erfindungsgemäße Steuereinrichtung eine Heizeinrichtung, mittels der die die Luftzuleitung durchströmende Luft entfeuchtbar und auf eine etwa gleichmä- ßige Temperatur aufheizbar und die ggf. stromauf der Begrenzungseinheit angeordnet ist.

Vorzugsweise hat die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zu- sätzlich eine Steuereinheit, die in der Luftzuleitung stromab der Heizeinrichtung angeordnet ist und mittels der der Luftdurch luß durch die Luftzuleitung in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl steuerbar ist.

In besonders vorteilhafter Weise hat diese Steuereinheit eine Steuerelektronik, in der Spannungsdifferenzen, die aufgrund von Brennkraftmaschinendrehzahländerungen an einer Lichtmaschine der Brennkraftmaschine auftreten, mittels elektronischer Bauteile in Signale umgewandelt werden, mit- tels denen eine Antriebseinheit eines Reglers oder Ventils zur Durchflußregelung beaufschlagt wird. Durch diese von der Brennkraftmaschinendrehzahl abhängigen Regelung der Luftbeimischung wird die Verbrennung des Brennstoff/Luft-Gemisches erheblich verbessert. Die elektronischen Bausteine der Steu- erelektronik können auf einem hierfür konstruierten Elektronikmodul zusammengefaßt werden.

Für die Anwendung im Zusammenhang mit dieselbetriebenen Brennkraftmaschinen hat sich herausgestellt, daß die Anord- nung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung vorteilhaft stromauf der Einspritzpumpe der dieselbetriebenen Brennkraftmaschine gewählt werden sollte.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung im Zusammenhang mit benzinbetriebenen Brennkraftmaschinen ist es ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäße Steuereinrichtung stromab der Einspritzpumpe der benzinbetriebenen Brennkraftmaschine anzuordnen.

Im Falle der Anwendung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung im Zusammenhang mit einer Ölheizung sollte eine Anordnung hinter dem Ölfilter der Ölheizung, also zwischen Filter und Brenner, gewählt werden.

Um die Heizeinrichtung, die Steuereinheit und die Begrenzungseinheit gegen Belastungen zu schützen, ist es zweckmäßig, in der Luftzuleitung einen Luftfilter anzuordnen.

Die Heizeinrichtung läßt sich vorteilhaft als elektrisches Heizelement ausbilden.

Als besonders geeigneter Werkstoff für das Gehäuse der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung hat sich ein hochwertiger, glasfaserverstärkter Kunststoff herausgestellt, wobei vor- zugsweise als Werkstoff auf Technyl A 20 V 25 zurückgegriffen werden kann.

Eine einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Steuerein- richtung wird erreicht, wenn die elektronischen Bausteine und die Heizeinrichtung mit dem Gehäuse vergossen werden.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung in der Luftzuleitung stromauf oder im Bereich der Heizeinrichtung ein Rückschlagventil angeordnet ist, das schließt, wenn durch die Luftzuleitung keine Luft mehr eingesaugt wird, kann auch bei Brennkraftmaschinenabschaltungen zuverlässig verhindert werden, daß Brennstoff durch die Luftzuleitung aus der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung austritt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine oder eine Ölheizung; Figur 2 eine Vorderansicht der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerein- richtung; Figur 3 eine Draufsicht auf die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung; Figur 4 einen Unterdruckversteller der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten erfindungsgemäßen Steuereinrich- dung; Figur 5 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Mischeinheit der erfindungsgemäßen Steu- ereinrichtung;

Figuren

6 und 7 in Prinzipdarstellung Ansichten eines Luftleitzylinders der in Figur 5 dargestellten Mischeinheit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung; Figur 8 eine Einstellnadel einer Begrenzungseinheit der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten erfindungsgemäßen Steuereinrichtung; und Figur 9 ein Aufnahmeteil der Begrenzungseinheit für die in Figur 8 dargestellte Einstellnadel.

Eine in den Figuren 1 bis 3 im Prinzip dargestellte erfindungsgemäße Steuereinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in das eine Brennstoffzufuhrleitung 3 und eine Luftzuleitung 4 hineinführen und aus dem eine Kraftstoffgemischleitung 5 herausführt. Dieses Gehäuse 2 ist stromauf einer Einspritz- pumpe einer in den Figuren nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet.

In dem Gehäuse 2 ist eine Mischeinheit 6 angeordnet, die durch die Brennstoffzufuhrleitung 3 mit Brennstoff und durch die Luftzuleitung 4 mit Luft versorgt wird und in der Brennstoff mit Luft zu dem Kraftstoffgemisch mischbar ist. Die Mischeinheit 6 ist so ausgestaltet, daß mittels des Saugdrucks, der an einer die Mischeinheit β an die Luftzuleitung 4 anschließenden Anschlußstelle 7 herrscht und durch den

Brennstoffström durch die Mischeinheit 6 erzeugt wird, Luft durch die Luftzuleitung 4 in die Mischeinheit 6 eingesaugt wird.

In der Luftzuleitung 4 ist eingangsseitig eine in den Figuren nicht dargestellte Heizeinrichtung angeordnet, die vorzugsweise als elektrisches Heizelement ausgebildet ist und mittels der in die Luftzuleitung 4 eintretende Luft zum einen entfeuchtet und zum anderen auf eine etwa gleichmäßige Temperatur gebracht wird.

Stromab der Heizeinrichtung ist in der Luftzuleitung 4 eine in den Figuren lediglich prinzipiell dargestellte Steuereinheit 8 mit einer Steuerelektronik und einem Regler bzw. Ve- til angeordnet. In der Steuerelektronik werden Spannungsänderungen, die sich im Bereich einer Lichtmaschine aufgrund von Brennkraftma- schinendrehzahländerungen ergeben, in Signale umgewandelt, mittels denen eine in den Figuren nicht dargestellte Stelleinrichtung betätigbar ist, die das Ventil bzw. den Regler der Steuereinheit 8 zur Verstellung des Strömungsquerschnitts der Luftzuleitung 4 beeinflußt. Ein Anstieg der Brennkraftmaschinendrehzahl führt somit zu einer etwa pro- portionalen Vergrößerung des Strömungsquerschnitts der Luftzuleitung 4 und damit zu einer Erhöhung der Zufuhr von Luft zur Mischeinheit 6.

Stromab der Steuereinheit 8 und stromauf der Mischeinheit 6 ist in der Luftzuleitung 4 eine später anhand der Figuren 8 und 9 zu erläuternde Begrenzungseinheit 9 angeordnet, mittels der eine maximale Luftmenge einstellbar ist, die bei einem bestimmten, an der Mischeinheit 6 durch den Durchstrom des Brennstoffs vorgegebenen Saug- bzw. Unterdruck durch die Luftzuleitung 4 in die Mischeinheit 6 einsaugbar ist.

Das Gehäuse 2 besteht aus einem hochwertigen, glasfaserverstärkten Kunststoff, z.B. aus Technyl A 20 V 25. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit, eine hohe thermische Beständigkeit und eine hohe Flammwidrigkeit aus. Das Gehäuse 2 sowie die in ihm aufgenommenen Bauteile sind somit nahezu völlig wartungsfrei, schlagfest, bruchsicher, schocksicher und temperaturunempfindlich. Für die Versorgung der Steuerelektronik der Steuereinheit 8 können eine 12V/24V/42V-Gleichspannung oder eine 230V-Wechselspannung eingesetzt werden.

Brennkraftmaschinendrehzahlbedingte Schwankungen im Spannungsversorgungsnetz, vorzugsweise in der Lichtmaschine ei- nes Kraftfahrzeugs, werden durch die Steuerelektronik der

Steuereinheit 8 erfaßt und beeinflussen unmittelbar mittels der Stelleinrichtung der Steuereinheit 8 die Luftbeimischung in der Mischeinheit 6. Hierdurch wird sichergestellt, daß das brennstoffbetriebene Aggregat in einem weiten Arbeitsbe- reich stets mit dem optimalen Kraftstoff/Luft-Gemisch versorgt wird.

Eine Steuereinrichtung 1 für eine Ölheizung unterscheidet sich von der vorstehend im Zusammenhang mit einer Brenn- kraftmaschine geschilderten Steuereinrichtung 1 lediglich dadurch, daß einerseits die Kraftstoffgemischleitung 5 nicht zu einer brennstoffbetriebenen Brennkraftmaschine, sondern zum Brennraum einer Ölheizung führt, so daß die Steuereinrichtung 1 in diesem Fall hinter dem Ölfilter der Ölheizung, also zwischen Filter und Brenner, angeordnet ist, und ande- rerseits sie keine Steuereinheit 8 enthält, mittels der Spannungsschwankungen aufgrund der Brennkraftmaschinendreh- zahländerungen berücksichtigt werden. Eine derartige Berücksichtigung ist selbstverständlich im Falle einer Ölheizung nicht erforderlich, da nach einer Einstellung de Ölheizung die Quantität des die Mischeinheit 6 durchströmenden BrennstoffStroms festgelegt ist. Mittels der Begrenzungseinheit 9 wird sichergestellt, daß eine maximal vorgebbare Luftmenge, die in die Mischeinheit 6 eintreten kann, nicht überschreit- bar ist.

Wie am besten aus Figur 1 hervorgeht, hat die dort dargestellte Ausführungsform der Mischeinheit 6, die stromab der Begrenzungseinheit 9 in der Luftzuleitung 4 angeordnet ist, einen Luftleitzylinder 10, längs dessen Mantelfläche 11 ein Ringraum 12 ausgebildet ist, durch den die Luft von der Eingangsseite 13 des Luftleitzylinders 10 in die die Mischeinheit 6 durchfließende BrennstoffStrömung, welche durch die Brennstoffzufuhrleitung 3 in die Mischeinheit 6 eintritt, eingesaugt wird.

An der Eingangsseite 13 des Luftleitzylinders 10 bzw. am Übergang zwischen der Luftzuleitung 4 und dem durch den Luftleitzylinder 10 gebildeten Ringraum 12 ist an der brenn- stoffströmungsfernen Stirnseite des Luftleitzylinders 10 ein Regelkolben 14 axial verschieblich gehaltert. Mittels dieses Regelkolbens 14 ist die Menge der aus der Luftzuleitung 4 in den Ringraum 12 eintretenden Luft regelbar.

Wenn die Brennstoffzufuhrleitung erst an dem in Strömungsrichtung des Brennstoffs gesehen hinteren Endabschnitt des Luftleitzylinders 10 zum Ringraum 12 geöffnet ist, wird zuverlässig verhindert, daß Brennstoff durch den den Luftleitzylinder 10 umgebenden Ringraum 12 aufsteigt und in die Luftzuleitung 4 eintritt.

In dieser Ausführungsform, bei der die Luftzuleitung 4 am in Strömungsrichtung des Brennstoffs hinteren Endabschnitt des Luftleitzylinders 10 zur BrennstoffStrömung geöffnet ist, kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung 1 auch für benzingetriebene Brennkraftmaschinen, bei denen die Treibstoffpumpen stromauf der Mischeinheit 6 angeordnet sind, eingesetzt werden.

Zu der in den Figuren 1 bis 3 im Prinzip dargestellten Mischeinheit 6 der Steuereinrichtung 1 gehört neben dem Luftleitzylinder 10 ein Unterdruckversteller 15, dessen Einzelheiten am besten aus Figur 4 hervorgehen. Der Unterdruckversteller 15 hat einen zylindrischen Drehkörper 16, mit dem er im Bereich der Mischeinheit 6 in den letztere durchlaufenden Brennstoffkanal 17 hineinragt. Aufgrund des in den Brennstoffkanal 17 hineinragenden zylindrischen Drehkörpers 16 des Unterdruckverstellers 15 entsteht im Bereich der Mischeinheit 6 der Saugdruck, mittels dem die Luft vom Luft- leitzylinder 10 in die BrennstoffStrömung eingesaugt wird.

Im zylindrischen Drehkörper 16 des Unterdruckverstellers 15 ist eine Durchflußaussparung 18 ausgebildet, die sich in Um- fangsrichtung des zylindrischen Drehkörpers 16 des Unter- druckverstellers 15 erstreckt. Der Querschnitt der Durchflußaussparung 18 nimmt in einer Drehrichtung des zylindrischen Drehkörpers 16 des Unterdruckverstellers 15 kontinuierlich zu, so daß - bei einer entsprechenden Drehung des Unterdruckverstellers 15 der für die BrennstoffStrömung zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt anwächst oder verkleinert wird. Durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung des im Bereich der Mischeinheit 6 für die BrennstoffStrömung zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitts kann der Saugdruck, mittels dem in der Mischeinheit 6 die Luft über den Luftleitzylinder 10 angesaugt wird, variiert werden.

Der zylindrische Drehkörper 16 des Unterdruckverstellers 15 ist bei der dargestellten Ausführungsform mit seiner Achse parallel zu der des Luftleitzylinders 10 angeordnet. Der Mittelpunkt bzw. Strömungsmittelpunkt der Durchflußaussparung 18 des zylindrischen Drehkörpers 16 wandert mit abnehmendem Querschnitt der Durchflußaussparung 18 in Richtung zur Eingangsseite 13 des Luftleitzylinders 10. Wenn ledig- lieh eine vergleichsweise kleine BrennstoffStrömung durch die Mischeinheit 6 bzw. den sie durchlaufenden Brennstoffka- nal 17 strömt, wird der Ort des Zusammentreffens zwischen der Luft und dem Brennstoff - gesehen in Axialrichtung des Luftleitzylinders 10 - in Richtung auf dessen Eingangsseite versetzt.

Der Strömungsmittelpunkt der Durchflußaussparung 18 im zylindrischen Drehkörper des Unterdruckverstellers 15 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nahe bzw. im Bereich der Eingangsseite 13 des Luftleitzylinders 10 angeordnet, wenn der zylindrische Drehkörper 16 des Unterdruckverstellers 15 in derjenigen Drehstellung ist, in der seine Durchflußaussparung 18 mit ihrem geringsten Querschnitt in der Strömungsrichtung des Brennstoffs in der Mischeinheit 6 bzw. in deren Brennstoffkanal 17 angeordnet ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Durchflußaussparung 18 wendeiförmig an der Außenmantelfläche des zylindrischen Drehkörpers 16 ausgebildet, wobei der durch die Wendel gebildete Strömungsquerschnitt in Richtung auf die Eingangsseite 13 des Luftleitzylinders 10 kontinuierlich abnimmt .

Um die Steuereinrichtung 1 auch für Brennkraftmaschinen mit sehr geringen Brennstoffvolumenströmen einsetzen zu können, kann die Durchflußaussparung 18 des zylindrischen Drehkörpers 16 im Bereich ihres kleinsten Strömungsquerschnitts einen Vorsprungansatz aufweisen, mittels dem der Strömungsquerschnitt der Durchflußaussparung 18 übergangslos redu- ziert wird und durch den entsprechend Turbulenzen erzeugt werden, welche für die Durchmischung des Brennstoffs mit der Luft genutzt werden können.

Aus ähnlichen Gründen kann innerhalb der Mischeinheit 6 bzw. in deren Brennstoffkanal 17 eine in den Figuren nicht dargestellte Blende vorgesehen sein, mittels der der Strömungsquerschnitt des Brennstoffkanals 17 weiter reduziert wird. Die Blende ist vorzugsweise unmittelbar stromab des Unterdruckverstellers 15 angeordnet.

Zur Veränderung der Drehstellung des Unterdruckverstellers 15 bei der Anpassung der Steuereinrichtung 1 an die mit ihm auszurüstende Brennkraftmaschine oder Ölheizung hat der Unterdruckversteller 15 im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Einstellrad 19, mittels dem die Drehstellung des zylin- drischen Drehkörpers 16 eingestellt werden kann. Das Einstellrad 19 ragt aus dem Gehäuse 2 vor und ist somit vom Äußeren der Steuereinrichtung 1 her betätigbar.

Bei einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform kann am Unterdruckversteller 15 ein Einsteilglied vorgesehen sein, das am Gehäuse 2 der Steuereinrichtung 1 fixierbar ist. Darüber hinaus ist dieses Einstellglied dann separat vom zylindrischen Drehkörper 16 des Unterdruckverstellers ausgebildet und in bezug auf den zylindrischen Drehkörper 16 in Umfangsrichtung verstellbar. In unterschiedlichen Drehstellungen in bezug auf den zylindrischen Drehkörper 16 ist dieses Einstellglied dann in einen drehfesten Eingriff mit dem zylindrischen Drehkörper 16 bringbar.

Die vorstehend bereits erwähnte Begrenzungseinheit 9 dient dazu, einen maximal durch die Luftzuleitung 4 in die Mischeinheit 6 einleitbaren Luftdurchfluß vorzugeben. Sie besteht in ihren Funktionsteilen im wesentlichen aus einer Einstellnadel 20, wie sie in Figur 8 dargestellt ist, und einer die Einstellnadel 20 aufnehmenden Gehäusehülse 21, wie sie in Figur 9 dargestellt ist. Die Anordnung der Begrenzungseinheit 9 innerhalb der Steuereinrichtung 1 geht am besten aus Figur 1 hervor. An ihrem in Figur 9 rechten Ende hat die Gehäusehülse 21 eine Durchtrittdüse 22, die kegelig ausgebildet ist und über einen Eingangskanal 23, der in der Gehäusehülse 21 ausgebildet ist, an die Luftzuleitung 4 angeschlossen ist.

Um den Luftdurchfluß durch die in Strömungsrichtung ihren Strömungsquerschnitt kegelig verkleinernde Durchtrittdüse 22 zu reduzieren, sitzt innerhalb der Gehäusehülse 21 die in Figur 8 dargestellte Einstellnadel 20, wie in Figur 9 durch die strichpunktierte Linie angedeutet. Die Einstellnadel 20 hat eine kugelig ausgestaltete Nadelspitze 24. Aufgrund der kugelig runden Ausgestaltung der Nadelspitze 24 wird sichergestellt, daß in der Mischeinheit 6, deren Luftleitzylinder 10 in Strömungsrichtung der Luft stromab der Begrenzungseinheit 9 angeordnet ist, keine großen Blasen entstehen. Auch bei einer Gaswegnahme werden aufgrund der kugeligen Ausgestaltung der Nadelspitze 24 kleinere Bläschen erzeugt als bei einer kegeligen Nadelspitze od.dgl. Darüber hinaus ergibt sich in der Mischeinheit 6 eine homogenere Durchmischung der Luft mit dem Brennstoff.

Wie aus Figur 1 hervorgeht, ist die Luftzuleitung 4 ein- gangsseitig des Gehäuses 2 mit einem Luftfilter 25 versehen.

Figur 5 zeigt eine Leitungshülse 26, welche bei Ausführungs- formen von Steuereinrichtungen 1 zum Einsatz kommt, die ins- besondere für Benzinmotoren vorgesehen sind. Die Leitungshülse 26 hat im wesentlichen eine zylindrische Ausgestaltung und sitzt im Bereich der Mischeinheit 6 im Brennstoffkanal 17, der dann durch den Innenkanal 27 der Leitungshülse 26 gebildet ist. Die Strömungsrichtung des die Leitungshülse 26 durchfließenden Brennstoffs verläuft in Figur 5 von rechts nach links, wie durch den Pfeil 28 dargestellt. Die Leitungshülse 26 hat einen Flanschansatz 29, dem ein O-Ring 30 zugeordnet ist, der die Leitungshülse 26 gegen das Gehäuse 2 abdichtet.

Am in Figur 5 linken ausgangsseitigen Endabschnitt der Leitungshülse 26 ist der Unterdruckversteller 15 angeordnet, der mit seinem zylindrischen Drehkörper 16, in dem die Durchflußaussparung 18 ausgebildet ist, teilweise in den die Leitungshülse 26 durchsetzenden Innenkanal 27 hineinragt. Durch Drehung des Unterdruckverstellers 15 kann der für den Brennstoff zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt eingestellt werden. Am Unterdruckversteller 15 entsteht so- mit eine Zone höherer BrennstoffStrömungsgeschwindigkeit , aus der ein Saugdruck resultiert, mittels dem Luft über den Luftleitzylinder 10 angesaugt wird.

Der Anschluß des Luftleitzylinders 10 an den ausgangsseiti- gen Endabschnitt der Leitungshülse 26 erfolgt mittels eines Strömungskanals 31, der den Luftleitzylinder 10 an die Ausgangsseite der Leitungshülse anschließt und der auf der Außenmantelfläche 32 der Leitungshülse ausgebildet ist. Der Strömungskanal 31 hat einen von der Ausgangsseite der Lei- tungshülse 26 an in Richtung zum Luftleitzylinder 10 stetig abnehmenden Querschnitt, wie durch die in Figur 5 dargestellte Schräge angedeutet. Der Eintritt der über den Luftleitzylinder 10 angesaugten Luft in die BrennstoffStrömung erfolgt erst an der Ausgangsseite der Leitungshülse 26, an der aufgrund der Querschnittsreduzierung, die durch den Unterdruckversteller 15 bewirkt wird, der Saugdruck anliegt.

Im Zusammenhang mit der in Figur 5 dargestellten Leitungshülse 26 kommt vorzugsweise eine Ausführungsform des Luft- leitzylinders 10 zum Einsatz, wie sie in den Figuren 6 und 7 in Vorder- und Seitenansicht dargestellt ist. Der Luftleitzylinder 10 hat einen ihn axial durchsetzenden Mittelkanal 33, in den die Luft aus der Luftzuleitung 4 hineingeleitet wird und der ausgangsseitig mittels einer Durchbrechung 34 an den auf der Außenmantelfläche 32 der Leitungshülse 26 ausgebildeten, sich in Richtung zur Ausgangsseite der Leitungshülse 26 stetig erweiternden Strömungskanal 31 angeschlossen ist. Wenn die Mischeinheit 6 der Steuereinrichtung 1, wie anhand der Figuren 5 bis 7 beschrieben, mit der Leitungshülse 26 und dem in den Figuren 6 und 7 dargestellten Luftleitzylinder 10 mit Mittelkanal 33 und Durchbrechung 34 ausgestaltet ist, kann die Steuereinrichtung 1 vorteilhaft bei Benzin- und Dieselmotoren auch im Druckbereich zum Einsatz kommen, bei der lediglich geringste BrennstoffStrömungen auftreten.

Durch Beimischung gasförmiger und flüssiger Zusatzstoffe über den Ausgangskanal wird vorteilhaft eine Veränderung der Verbrennung und Abgaswerte bei Verbrennungsmotoren erreicht.

Mit der Steuereinrichtung besteht weiterhin die Möglichkeit der Zusammenmischung von zwei verschiedenen Flüssigkeiten. Die Intentsität der Beimischung wird über die Einstellnadel und den Regulator vorgenommen, so daß kleinste Mengen beigemischt werden können.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E :

1. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine oder eine Ölheizung, mit einer Mischeinheit (6), in der der Brennstoff und Luft zu einem Kraftstoffgemisch mischbar sind, einer Brennstoffzufuhrleitung (3), mittels der Brennstoff in die Mischeinheit (6) einleitbar ist, einer Luftzuleitung (4), mittels der Luft in die Mischeinheit (6) einleitbar ist, und einer Kraftstoffgemischleitung (5) , mittels der das Kraftstoffgemisch aus der Mischeinheit (6) in die Brennkraftmaschine oder Ölheizung einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinheit (6) einen Unterdruckversteller (15) aufweist, der im Bereich der Mischeinheit (6) in den Strömungsquerschnitt der BrennstoffStrömung ragt und eine sich in seiner Umfangsrichtung in ihrem Querschnitt ändernde Durchflußaussparung (18) aufweist, mittels der durch Verdrehung des Unterdruckverstellers (15) der in der Mischeinheit (6) erzeugbare Unterdruck an die eingesetzte Brennkraftmaschine oder Ölheizung anpaßbar ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, bei der der Unterdruckversteller (15) einen zylindrischen Drehkörper (16) aufweist, in dem die Durchflußaussparung (18) ausgebildet und der senkrecht zur Strömungsrichtung der Brennstoffzufuhrleitung angeordnet ist und in den Strömungsquerschnitt ragt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Querschnitt der Durchflußaussparung (18) des Unterdruckverstellers (15) in Umfangsrichtung desselben stetig ansteigt.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Mischeinheit (6) einen etwa senkrecht zur Strömungsrichtung der Brennstoffzufuhrleitung (3) angeordneten Luftleitzylinder (10) aufweist, von dem aus die Luft in die BrennstoffStrömung eintritt.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, bei der der Strömungsmittelpunkt der Durchflußaussparung (18) im zylindrischen Drehkörper (16) des Unterdruckverstellers (15) mit abnehmendem Querschnitt der Durchflußaussparung (18) in Richtung zur Eingangsseite (13) des Luftleitzylinders (10) wan- dert.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, bei der der Strömungsmittelpunkt der Durchflußaussparung (18) im zylindrischen Drehkörper (16) des Unterdruckverstellers (15) nahe oder im Bereich der Eingangsseite (13) des Luftleitzylinders (10) angeordnet ist, wenn der zylindrische Drehkörper (16) des Unterdruckverstellers (15) in der Drehstellung ist, in der seine Durchflußaussparung (18) mit ihrem geringsten Querschnitt in der Strömungsrichtung des Brennstoffs in der Mischeinheit (6) angeordnet ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der die Durchflußaussparung (18) des zylindrischen Drehkörpers (16) wendeiförmig an der Außenmantelfläche des zylin- drischen Drehkörpers (16) ausgebildet ist.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die Durchflußaussparung (18) des zylindrischen Drehkörpers (16) im Bereich ihrer kleineren bis kleinsten Quer- schnitte einen ihren Querschnitt stufenartig und übergangslos reduzierenden Vorsprungansatz aufweist.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der innerhalb der Mischeinheit (6) eine den Strömur.gsquer- schnitt der BrennstoffStrömung reduzierende Blende angeordnet ist.

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, bei der die Blende unmittelbar stromab des Unterdruckverstellers (15) angeord- net ist.

11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei der der Unterdruckversteller (15) ein manuell betätigbares Einstellglied (19) aufweist, durch dessen Betätigung die Drehstellung des zylindrischen Drehkörpers (16) des Unterdruckverstellers (15) beliebig einstellbar ist.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, bei der das EinStellglied als Einstellrad (19) ausgebildet ist.

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der das Einstellglied (19) an einem Gehäuse (2) der Steuereinrichtung (1) fixierbar ist.

14. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der das Einstellglied (19) separat vom zylindrischen Drehkörper (16) des Unterdruckverstellers (15) ausgebildet ist und in bezug auf den zylindrischen Drehkörper (16) in dessen Umfangsrichtung verstellbar und in unterschiedlichen Umfangspositionen fixierbar ist.

15. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, bei der die Luft an und längs der Mantelfläche (11) des Luftleitzylinders (10) geführt ist.

16. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, bei der im Bereich der Mischeinheit (6) eine Leitungshülse (26) angeordnet ist, durch deren Innenkanal (27) der Brennstoff geführt wird, an deren ausgangsseitigem Endabschnitt der Unterdruckversteller (15) angeordnet ist und auf deren Außenmantelfläche (32) sich von ihrem ausgangsseitigen Endabschnitt aus ein Strömungskanal (31) zum Luftleitzylinder (10) erstreckt.

17. Steuereinrichtung nach Anspruch 16, bei der der Querschnitt des Strömungskanals (31) in Richtung vom ausgangsseitigen Endabschnitt der Leitungshülse (26) bis zum Luftleitzylinder (10) kontinuierlich sinkt.

18. Steuereinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, bei der der Luftleitzylinder (10) einen Mittelkanal (33) aufweist, der sich in Axialrichtung etwa mittig durch den Luftleitzylinder (10) erstreckt, durch den die Luft von der Eingangsseite des Luftleitzylinders (10) in Richtung zur BrennstoffStrömung geführt wird und der durch eine Durchbrechung (34) des Luftleitzylinders (10) an den auf der Außenmantelfläche (32) der Leitungshülse (26) ausgebildeten Strömungskanal (31) angeschlossen ist.

19. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, bei der am brennstoffstromentfernten Stirnende des Luftleitzylinders (10) ein Regelkolben (14) axial verschieblich gehaltert ist, mittels dem die Menge der über den Luftleitzy- linder (10) dem Brennstoffström zugeführten Luft regelbar ist.

20. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, mit einer Begrenzungseinheit (9), die in der Luftzuleitung (4) stromauf der Mischeinheit (6) angeordnet und mittels der ein maximal durch die Luftzuleitung (4) in die Mischeinheit (6) einleitbarer Luftdurchfluß vorgebbar ist.

21. Steuereinrichtung nach Anspruch 20, bei der die Be- grenzungseinheit (9) eine Einstellnadel (20) aufweist, deren Nadelspitze (24) in einer Durchtrittdüse (22) der Begrenzungseinheit (9) verstellbar und kugelig ausgebildet ist.

22. Steuereinrichtung nach Anspruch 20, bei der die Be- grenzungseinheit als Streuscheibe ausgebildet ist, durch deren Durchflußquerschnitt ein maximal durch die Luftzuleitung in die Mischeinheit einleitbarer Luftdurchfluß vorgebbar ist, wobei jedem Brennkraftmaschinen- bzw. Ölheizungsbautyp eine Streuscheibe bestimmter Bauart und Abmessungen zugeord- net ist.

23. Steuereinrichtung nach Anspruch 22, bei der die Streuscheibe eine oder mehrere mittig und/oder außermittig angeordnete Durchflußöffnungen aufweist.

24. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, mit einer Heizeinrichtung, mittels der die die Luftzuleitung

(4) durchströmende Luft auf eine etwa gleichmäßige Temperatur aufheizbar und die ggf. stromauf der Begrenzungseinheit (9) angeordnet ist.

25. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, mit einer Steuereinheit (8), die in der Luftzuleitung (4) ggf. stromab der Heizeinrichtung angeordnet ist und mittels der der Luftdurchfluß durch die Luftzuleitung (4) in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl steuerbar ist.

26. Steuereinrichtung nach Anspruch 25, bei der die Steuereinheit (8) eine Steuerelektronik aufweist, in der Span- nungsdifferenzen, die aufgrund von Brennkraftmaschinendreh- zahländerungen an einer Lichtmaschine der Brennkraftmaschine auftreten, mittels elektronischer Bauteile in Signale umgewandelt werden, mittels denen eine Antriebseinheit eines Reglers oder Ventils zur Durchflußregelung beaufschlagt wird. Reglers oder Ventils zur Durchflußregelung beaufschlagt wird.

27. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, die stromauf einer Einspritzpumpe der Brennkraftmaschine angeordnet ist.

28. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, die vor einem Ölfilter der Ölheizung angeordnet ist.

29. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, bei der in der Luftzuleitung (4) ein Luftfilter (25) angeordnet ist.

30. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, bei der die Heizeinrichtung als elektrisches Heizelement ausgebildet ist.

31. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, deren Gehäuse (2) aus einem hochwertigen, glasfaserverstärkten Kunststoff, vorzugsweise Technyl A 20 V 25, hergestellt ist.

32. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31, bei der die elektronischen Bausteine der Steuereinheit (8) und/oder die Heizeinrichtung mit dem Gehäuse (2) vergossen sind.

33. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, bei der in der Luftzuleitung (4) ggf. stromauf oder im Bereich der Heizeinrichtung ein Rückschlagventil angeordnet ist.

34. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, bei der gasförmige und flüssige Zusatzstoffe über den Ausgangskanal beimischbar sind.

35. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, bei der zwei verschiedene Flüssigkeiten zumischbar sind.