DE1923604A1

DE1923604A1 - Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem Luft-Brennstoff-Gemisch

Info

Publication number: DE1923604A1
Application number: DE19691923604
Authority: DE
Inventors: Winkler Albert H
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1968-05-08
Filing date: 1969-05-08
Publication date: 1969-11-20
Also published as: US3512508A; DE1923604C3; FR2008081B1; BR6908574D0; DE1923604B2; SE347789B; FR2008081A1; JPS4938771B1; GB1263777A

Description

Patentanwälte
Dr, Ing. H. Negendank

Dlol. Inn H. Η·"!««
Dipl- PHy.. VV. Schmilz

3 München i 5, Ϊ lueatrfM IeL 5 330586

The Bendix Corporation

Pisher Building München, 8. Mai I969

Detroit, Michigan, USA (Anwaltsakte M-713)

Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem Luft-Brennstoff-Gemisch

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem Luft-Brennstoff-Gemisch und insbesondere einen Ansaugkanal, mit zwei Einlassen und Vergaser.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US Patentschrift j3 bekannt. Der wesentliche Vorteil eines Ansaugrohrsystems mit zwei Einlassen-besteht darin,, da 3, so lange relativ kleine Mengen eines! Luft-Brennstoff-Gernisches der Maschine zugeführt werden, diese Menigen durch ein Einla ^system mit kleinerer Querschnittsfläche züge- ! führt werden, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Brennstoff -Gemisches hinreichend hoch gehalten.wird, so daß der Brenn-Gtoffariteil des Gemisches in Suspension gehalten wird. Wenn die Drehzahl hinreichend erhöht wird, Öffnet sich das sekundäre Einlaßsystem, um eine zusätzliche Menge des Luft-Brennstoff^Geiiiisches

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zu liefern. Das sekundäre Einlaßsystem hat gewöhnlich eine größere Querschnittsfläche als das primäre Einlaßsystem, es kann aber -auch eine gleich große oder eine kleinere Querschnittsfläche aufweisen.

Die bekannte Vorrichtung hat ein primäres Einlaßsystem, das von. dem sekundären Einlaßsystem stromab des Vergasers abzweigt, und dann stromauf des Brennraums der Maschine zu dem sekundären Sy- :: stern zurückkehrt. Beim Betrieb mit geringer Leistung, wenn das sekundäre System nicht benutzt wird, neigt das Luft-Brennstoff-Gemisch dazu, in dem sekundären System eingefallen, zu -werden, und ' der Brennstoffanteil hat die Möglichkeit, an den Wanden- des An- . saugkanals z-x kondensieren. Wenn dieses Einlaßsystem ..dann.. g:e-_::;:.~- öffent wird, kann der kondensierte -Brennstoff zusammen, mit dem.;*, ^/ Luft-Brennstoff-Gemisch in die Maschine gesaugt werden und eine \;

unvollständige Verbrennung verursachen und dadurch eine Erhöhung;?·

der unverbrannten Gase im Auspuff. Eine Brennst off auf oer ei tung, ΐ die mit der Brennstoff-Verteilung in dem Luft-Brennstoff-Getnx-scri ^: selber und auch in dem Ansaagkanal in Beziehung steht und die für. eine gegebene-Brennkraftmaschine, geeignet .sein, seil·,, b.u eine .bestimmte Brennstofftropfcherigröide. und- Vertellux^ -fcu-frechterrialterw-Eine Kondensation des Brennstoffes kann sowohl die Tropfchen^r'j ss als auch, die Verteilung ändern; dies hat Luft-Brenns>off-Gerαis_;αii..e zur FoI^e, die nicht in geeigneter Weise aufbereit-et, sind, am di^fl gewünschten Brenncharakteristiken zu ergeben. Dies hat a^ch einen ungleiohraäßi-^en Betrieb zur Folge-, da -das - Gemisch■.in den;, .Zylind^r nicht richtig zugemessen ist. - .... - ■/-■■. %_:-._■ --:,.;--

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BAD ORIQJNAL

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein besser aufbereitete;; Lüft-Brennstoff-Gemisch für eine Brennkraftmaschine zu schaffen. Eu ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, einen Ansaugkanal mit zwei Einlassen so auszubilden, daß die Möglichkeit der Brennstoffkondensafcion und die daraus folgende verschlechterte Verbrennung reduziert und die Arbeitsoharakteristik verbessert wird.

Ferner soll die Brennstoffaufbereitung unter allen Betriebsbedingungen verbessert und eine erhöhte Sparsamkeit im Brennstoffverbrauch ermöglicht werden.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Vergaser gemäß der Erfindung und einen Teil eines mit dem Vergaser verbundenen Ansaugkanals,

Flg. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine und

Fig. 3 _fc das zylinderseitige Ende des Ansaugkanals mit zwei Einlassen.

Ein,Vergaser 10 ist durch Bolzen oder andere bekannte, nicht dargestellte Mittel mit dem Einlaß eines geteilten Ansaugkanals 12

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verbunden. Der Vergaser weist ein Gehäuse 14 und eine druckabhängige Vordrosselklappe 16 auf. Bevor der Luftstrom, in den Ansaugkanal 12 eintritt, wird er durch die Trennwand 18 in mehrere Ströme-aufgeteilt. Im vorliegenden Beispiel sind zwei Strömungswege 22 und 24 gezeigt, aber es könnten auch mehr als zwei Strömungswege vorgesehen 'sein, um Brennkraftmaschinen großer Leistung zu versorgen. Stromabwärts von dem Eintrittsbereich des Strömungs- . weges 22 liegt die brennstoff beimischende Aus laßöffnuiig· der Brennstoffleitung 20, die mit der Brennstoffkammer 26 verbundenist. Die Brennstoffkammer 26 steht durch eine öffnung 27 mit einer zweiten Brennstoffkammer 28 in Verbindung, wobei diese Verbindung durch ein Nadelventil 30 eingestellt wird. Die zweite Brennstoffkammer 28 wird von einem unter Druck stehenden, nicht dargestellten Brennstoffbehälter durch die Leitung 32 mit Brennstoff versorgt. Die Stellung der Nadel ^O in der öffnung 27 wird durch einen Hebelarm 34 gesteuert, der sich um einen Drehpunkt 35 an seinem Ende dreht. Die Winkellage des Hebels 34 und damit die Stellung der Nadel 30 wird durch eine Nookenoberfläche 36 auf

und

der Welle 40 der Vordrosselklappe l6/durch eine Feder 38 gesteuert. Da die Nockenwellenoberfläche 36 als eine asymmetrische Fläche um die Welle 40 des Luftklappenventils l6 dargestellt ist, ist es augenscheinlich, daß, wenn sich die Klappe 16 in Abhängigkeit von einem verstärkten Luftstrom durch den Vergaser 10 öffnet, das mit der Nooke 36 in Berührung stehende Ende des Hebels 34 sich zu heben beginnt, so daß das Nadelventil 30 aus der öffnung 27 herausgezogen wird, um einen verstärkten Brennstoffstrom zu. vermitteln. ' .

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Stromabwärts von der Brennstoffleitung 20 ist eine Drosselklappe ■ 52 angeordnet, die durch ein nicht dargestelltes Gestänge mit einer Drosselklappe 44 und durch ein weiteres, nicht dargestelltes Gestänge mit.einer ebenfalls nicht dargestellten Klappensteuerung verbunden ist. Diese Drosselklappen sind so eingestellt, daß die Drosselklappe 42 fast voll geöffnet sein kann, bevor die Drosselklappe 44 sich zu öffnen beginnt. In dem die Drosselklappen miteinander verbindenden Gestänge ist ein Spiel eingebaut, das einen progressiven Betrieb ermöglicht. Dies ist anhand der Fig. 2 näher erläutert. Wie man sieht, teilt die Trennwand l8 die die Strömung in dem Ansaugkanal 12 auf. Der Ansaugkanal 12 ist in zwei Leitungen 122 und 124 aufgeteilt, die den beiden in dem Vergaser 10 gebildeten Strömungswegen 22 und 24 entsprechen.

In Pig. 2 ist der Ansaugkanal 12 schematisch als Verbindung eines Vergasers mit einer Brennkraftmaschine 50 dargestellt. Wie man sieht, teilen die Leitungen 122 und 124 die Luftströme bis zu der Brennkraftmaschine 50 auf, an der die primäre Leitung 122, die ein Luft-Brennstoff-Gemisch enthält,durch eine Wand der sekundären Leitung '124 führt, die nur Luft enthält; die primäre Leitung 122 endet sehr dicht am Zylinderkopf 52 der Maschine

In Fig. J ist das zylinderseitige Ende des Einlaßkanals 12 gezeigt, um die gegenseitige Beziehung zwischen dem'Einlaßkanal und dem Einlaßventil 54 zu veranschaulichen. Wie man sieht, enden die beiden Leitungen 122 und 124 vor dem Zylinderkopf 52,wo das Luft-Brennstoff-Gemisch mit der durch die sekundäre Leitung

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strömenden Luft gemischt wird. Dies erlaubt die Lösung der genannten Aufgabe, ohne daß eine Änderung der Brennkraftmaschine notwendig ist, um mehrere Einlaßventile unterzubringen. Die dargestellte Lage ist so nahe am Einlaßventil, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch fast keine Möglichkeit hat, die Wände der sekundären Leitung 124 zu befeuchten. _

Die Betriebsweise wird anhand der Fign. 1 und 2 beschrieben. Der Vergaser 10 mischt in dem Strömungsweg 22 ein Luft-Brennstoff-Gemisch, das, aufgrund der Wirkung der Vordrosselklappe:. 16, des Hebels J4, des Nadelventils ^O und der Brennst off kammern 2.6 und einen Brennstoffanteil enthält, der so bestimmt ist, da3 eine optimale Verbrennung mit der gesamten, an der Vordrosselklappe 16 ,

vorbeiströmenden Luft ermöglicht ist. Die Drosselklappe 42 steuert den Strom dieser Mischung und ist bei niedrigen oder Leerlauf-

drehzahlen nur teilweise geöffnet.

Da die Maschine bei niedrigen Maschinendrehzahlen nur eine geringe; Luft-Brennstoff-Menge erfordert, ist die Drosselklappe 44 geschlossen. Dies beschränkt den Luftstrom auf die primäre Leitung 122. Da diese Leitung 122 im Vergleich zu der sekundären Leitung 124 einen kleinen Querschnitt hat, reicht die Strömungsmenge für die Aufrechterhaltung einer hohen strömungsgeschwindig- _t keit. Dies verhindert eine Kondensation des Brennstoffs an den Leitungswänden und sorgt für eine geeignete Brennstoffaufbereitung. Außerdem kann der Brennstoffkondensation durch Berührung I der primären Leitung mit dem Auspuffrohr 48 oder durch andere herkömmliche Maßnahmen entgegengewirkt werden.

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BAD ORIGINAL

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Wenn die Maschine 50 ihre Drehzahl in Abhängigkeit van der öffnung der Drosselklappe 42 erhöht, benötigt sie in zunehmendem Maße größere Luftraengen. Da dies die Luftströmung durch den Ansaugkanal 12 erhöht, dreht der Luftdruck die Vordrosselklappe 16 in eine Stellung bei der diese vergrößerten Luftraengen in den Vergaser anströmen können. Während sich die Vordrosselklappe 16 öffnet, erhöht sich auch die Strömung des Brennstoffs durch die Brennstoffleitung 20, so daß ein geeignetes Luft-Brennstoff-Gemisoh aufrechterhalten wird.

Bei einer vorbestimmten Stellung beginnt die Drosselklappe 44 eioh zu öffnen, um Luft über die sekundäre Leitung 124 in die Masohine 50 einströmen zu lassen. Durch diese Leitung 124 strömt nur Luft, da sie nicht mit einem Brennstoffbehälter verbunden ist und der von der Leitung 20 zur Verfügung gestellte Brennstoff duroh den Luftstrom in die primäre Leitung 122 gelangt. Auch eine verstärkte Luftströmung durch das sekundäre System wird jedooh wiederum durch die Vordrosselklappe 16 gefühlt, und der Bfennstoffstrom durch den primären Strömungsweg wird verstärkt, um das gewünschte Luft-Brennstoff-Gemiseh aufrechtzuerhalten.

Naoh dom sich die Drosselklappe 44 zu offen beginnt, wird sich die Strömung durch die Leitung 122 nicht sehr verändern, abgesehen davon/ daß die Vordrosselklappe 16 sich weiter öffnet und zusätzlicher Brennstoff durch die Brennstoffleitung 20 strömt. Dieser zusätzliche Brennstoff wird aufgrund der Luftgeschwindigkeit durch den primären Strömungsweg 22 und die primäre Leitung 122 in geeigneter Weise aufbereitet, und eine starke Vermischung

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stellt sich an dem Auslaß der primären Leitung 122 in die sekundäre Leitung 124 am Zylinderkopf 52 ein.

Diese Trennung der Luft-Brennstoff-Leitung 122 von der reinen Luftleitung 124 erlaubt eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit dea Luft-Brennstoff-Gemisches bei niedrigen Drehzahlen der Maschine, bei denen bei Verwendung von Ansaugkanälen mit einem einzigen Einlaß von großem Querschnitt so niedrige Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, daß der Brennstoff an den Wänden des Einlaßkanals kondensiert und sich dort ansammelt. Diese Trennung verhindert auch eine Brennstoffkondensation und Ansammlung an den Wänden des weniger gebrauchten sekundären Systems 124 bei diesen niedrigen Drehzahlen, bei denen es nicht gebraucht wird, weil kein Brennstoff in dieses eingespritzt wird. Ein ZurUoksfcrÖ* men des Brennstoffs in das sekundäre System 124 wird durch die Nähe der Verbindung an dem Einlaßventil der Maschine 5p verhindert.

Bei schwacher Brennetoffströmung, z.B. im Leerlauf, wird durch die hohe Luftgeschwindigkeit in dem primären Abschnitt des Vergasers der Brennstoff zu kleinen Tröpfchen zerstäubt. Die kleine Querschnittsfläche des primären Abschnitts des Ansaugkanals hält die Geschwindigkeit der Mischung aufrecht und verhindert so ein Ausfallen oder Ansammeln des Brennstoffs in dem Ansaugkanal. Weiterhin wird durch die diesem Abschnitt zugeführte Wärme.und bei dem geringen Volumen der Mischung mehr Brennstoff verdampft, wo= durch eine bessere Dispersion der Brennstoffpartikeln in der Luft (eine mehr homogene Mischung) eintritt.

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COPY

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Bei starken Brennstoffströmungen, z.B. bei Strömungsgeschwindigkeiten von 90 bis 116 km/Stunde, wird auch die Luftgeschwindigkeit in dem primären Abschnitt des Vergasers erhöht, wodurch der Brennstoff besser zerstäubt wird als bei schwachen Luftströmungen.Auch die Geschwindigkeit der Mischung in dem primären Einlaßrohr ist
größer als bei schwachen Strömungen. Die Wärmeübertragung von dem Ansaugkanal auf die Mischung ist geringer als bei schwachen Strömungen, aber sie trägt dennoch zur weiteren Verdampfung des Brennstoffes bei.

Eine Aufbereitung des Brennstoffes auf diese Art ermöglicht es,
daß ein viel magereres Gemisch von der Maschine ohne Fehlzündungen verbrannt wird, wodurch der Ausstoß von schädlichen Gasen reduziert wird.

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Claims

Patentansprüche

1./Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem Luft-Brennstoff-Gemisch, mit einer Brennstoffzuführung und einer Mischeinrichtung, gekennzeichnet durch eine mit der Mischeinrichtung verbundene, das Luft-Brennstoff-Gemisch vcn j dieser zur Brennkraftmaschine leitende, primäre Strömungslei- : tung (22,122), durch ein der Mischeinrichtung zugeordnetes, luftdruckabhängiges Ventil (ΐβ) zur Messung der von der Brenn-j kraftmaschine zu verbrauchenden Luft and zur Versorgung der Mischeinrichtung mit einer ersten Menge Luft, durch'eine . Brennstoffversorgungseinrichtung (20 bis ^C), die zur Veränderung der zu mischenden Brennstoffmenge mit dem Ventil (ΐβ) verbunden ist, durch eine dem Ventil (lo) zugeordnete und von, diesem der Brennkraftmaschine eine zweite Luftm3n_ae ζaführende, sekundäre Strörnungsleitong (24,124), ein erstes, der pri- ; rnären Strömungsleitung (22,122) zugeordnetes daö durchstro- :

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. mende Luft-Brennstoff-Gemisch durch veränderliche Einstellung zwisohen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung veränderndes Drosselventil (42), ein zweites, der sekundären Leitung (24,124) zugeordnetes, das Volumen der durch diese strömenden Luft durch veränderliche Einstellung zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung veränderndes und dadurch eine vollständige Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemisches zulassendes Drosselventil (44) und mit diesem verbundene Steuereinrichtungen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet,durch in der Nähe der primären Strömungsleitung (22,122) angeordnete Heizeinriohtungen. '

J. Vorrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre ßtrömungsleitung (24,124) einen wesentlich größeren Querschnitt aufweist als die primäre Strömungslei-

4. Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet« daß der lingtngeabschnltt der sekundären Strömungs- -, leitung (|4,124)' etroinaUfwärts von der Mischeinrichtung und Stromabwärts von dem Ventil (16) angeordnet ist.

5* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Strömungsleitung (22,122) und die sekundäre Strömungsleitung (24,124) durch eine, den Luftstrom

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BAD ORJGWAL

aufteilende und in der Vorrichtung wenigstens zwei Strömungsleitungen bildende und diese bis zu dem AuslaÖabschnitt getrennt haltende Trennwand (l8) gebildet werden, die Strömungsleitungen (122,124) sich an dem Maschinenende des Ansaugrohrs bei jedem Zylinder der Maschine sich vereinigen und eine einzige öffnung bilden, und daß die Brennstoffzuführeinrichtung (20) so angeordnet ist, daß sie wenigstens in eine aber nicht in alle Strömungsleitungen stromab der Trennwand Brennstoffeinführt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drosselventil (42) und das zweite Drosselventil (44) stromab der Trennwand angeordnet sind.

J. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Drosselventil (42) in jeder Strömungs leitung angeordnet ist, in die Brennstoff eingegeben wird, und daί in den verbleibenden Strömungsleitungen (124) jeweils ein aieites Drosselventil (44) angeordnet ist.

0. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dai? ein Gestänge vorgesehen ist, daß das erste Drosselventil (42) in einem vorbestimmten Maße öffnet, bevor es das zweite Drosselventil (44) öffnet.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Strömungsleitungen (122) we-i sentlich querschnittskleiner ist als wenigstens eine dar übrigen Strömungsleitungen (124), so daß die Strömungsgeschwlndig-j

i keit durch die kleinere Strömungsleitung (122) wesentlich

größer ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Mischeinrichtung so angeordnet ist, daß sie nur einen Teil der Strömungsleitungen (122,124) mit einem Luft-Brennstoff-Gemisch versorgt.

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