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Gemischführung Die Erfindung betrifft eine mit vernebeltem flüssigen
Kraftstoff betriebene gemischverdichtende Verbrennungskraftmaschine mit einer den
Nebeltröpfchen eine elektrostatische Ladung erteilenden Einrichtung und mit zu den
Arbeitsräumen der Verbrennungskraftmaschine führenden Gemischleitungen.
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Aus der DT-OS 2 319 544 ist eine Einrichtung bekannt, mit der Kraftstoffnebeltröpfchen
durch Anlegen eines der Oberflächenspannung der Tröpfchen entgegenwirkenden elektrostatischen
Feldes im Strömungsweg der Tröpfchen in kleinere Tröpfchen zerteilt werden und so
das Luft/Kraftstoff-Gemisch verbessert wird. Je kleiner die Nebeltröpfchen sind,
um eo rascher und vollständiger verbrennen sie. Die Folge davon ist eine bessere
Kraftstoffausnutzung und bessere Abgasqualität. Ein älterer Vorschlag der Anmelderin
sieht eine elektrostatische Gemischerzeugung vor. Auch hierbei werden besonders
kleine Nebeltröpfchen und eine gute Verbrennung erzielt. Eine solche Einrichtung
vermittelt den Tröpfchen im übrigen eine elektrostatische Ladung von untereinander
gleicher Polarität.
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Von einer solchen zwar nicht vorbekannten aber Gegenstand einer älteren
Anmeldung bildenden eingangs genannten Einrichtung geht die Erfindung aus.
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Um nun die durch vermehrten Aufwand erzielte Tröpfchenverkleinerung
nicht durch Koagulation der Tröpfchen bei WandT aufprall oder dergleichen auf dem
Weg zum Arbeitsraum der Verbrennungskraftmaschine zunichte zu machen, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß die Gemischleitungen wenigstens an ihrer inneren Oberfläche und
wenigstens im Bereich von Strömungsumlenkungen aus elektrisch hoch isolierendem
Werkstoff bestehen.
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Die Erfindung macht sich die elektrostatische Ladung der Tröpfchen
zunutze. Durch die isolierende Ausbildung oder Auskleidung der Gemischleitung können
deren innere Oberflächen ebenfalls Ladungsträger sein. Eine elektrostatische Aufladung
erhalten die Oberflächenschichten durch Aufprall von geladenen Nebeltröpfchen. Dank
der nichtleitenden Eigenschaft der Innenwandung bleibt das Wandpotential örtlich
erhalten. Da die Ladung der Wand ihrer Polarität nach die gleiche ist,wie die der
Nebeltröpfchen, kommt es ab einer bestimmten Ladungshöhe zu einer AbstQssung gleicher
Ladungsträger. Die Tröpfchen werden daher nicht nur untereinander, sondern auch
von den gleich geladenen Wänden abgestoßen. Durch Tröpfchenaufprall besonders gefährdete
Stellen werden besonders stark aufgeladen und können daher eine dementsprechend
starke abstoßende Kraft auf die Tröpfchen ausüben. Da aufgrund der elektrostatischen
Vorbehandlung des Nebels die Tröpfchen und dem entsprechend deren Masse besonders
klein sind, ist die Flugbahnbeeinflussung der sehr kleinen geladenen Masseteilchen
durch
gleichgeladene Wandflächen besonders gut möglich. Die elektrische Isolierung ist
auch an Heißstellen der Gemischführung sinnvoll.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
im folgenden noch etwas erläutert; dabei zeigt die Figur den Arbeitsraum einer Verbrennungskraftmaschine
und eine Gemischaufbereitungseinrichtung mit elektrostatischer Gemischverbesserung.
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Die dargestellte Verbrennungskraftmaschine weist einen die Zylinderlaufbahn
1 enthaltenden Motorblock 2 und einen Zylinderkopf 3 auf. In der Zylinderlaufbahn
gleitet der Kolben 4. Der Verbrennungsraum ist - wie dargestellt -durch den Kolbenboden
des in der oberen Totstellung befindlichen Kolbens, die Zylinderlaufbahn 1 und den
Zylinderkopfboden begrenzt. Während des Saughubes des Kolbens gelangt Luft/Kraftstoffgemisch
durch die Ansaugleitung 5 und das geöffnete Einlaßventil 6 in den sich erweiternden
Arbeitsraum. An einer Stelle des Verbrennungsraumes ist die Zündeinrichtung, eine
Zündkerze 7 angeordnet. Die Zündimpulse werden der Zündkerze über das Zündkabel
8 von der nicht dargestellten Zündanlage des Motors zugeführt.
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Zu dem Motor gehört noch die aus Luftfilter 14, Venturi-Vergaser 15
und elektrostatischem Gemischverbesserer 16/19,20 bestehende Gemischaufbereitungseinrichtung.
Dem Venturi-Vergaser wird der Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 17 über die Kraftstoff-Förderpumpe
18 zugeleitet. Im Innern des elektrostatischen Venturi-Vergasers 15 ist ein von
der Ansaugluft zu umströmender Düsenstock 19 mit mehreren fingerartig
in
Strömungsrichtung weisenden Düsen 20 angeordnet, die aus elektrisch leitendem Material
bestehen und elektrisch leitend mit dem Gehäuse des Vergasers verbunden sind, also
auf dem elektrischen Potential Null liegen. Die Düsenöffnungen haben untereinander
die gleiche Entfernung zu der noch zu erwähnenden Elektrode und sie ragen gegenüber
angrenzenden elektrisch leitend verbundenen Bauteilen um wenigstens einige Millimeter
in Richtung auf die Elektrode vor und sind hinsichtlich der der Elektrode zugekehrten
elektrisch leitenden Fläche möglichst klein gehalten. Aufgrund dieser Ausbildung
kommt es im Bereich der einzelnen Düsen zu einer Feldlinieneinschnürung, also zu
einer Feldverdichtung im Bereich der Tröpfchenentstehung, die eine elektrostatische
Tröpfchenbildung wesentlich begünstigt. Die in Richtung auf die Elektrode aufgrund
der Feld-Inhomogenität nachlassende Feldstärke verhindert eine allzu große elektrostatische
Teilchenbeschleunigung und wirkt der Entstehung von Korona-Entladungen entgegen.
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Im Bereich der Venturi-Düse ist - gegenüber dem Gehäuse elektrisch
isoliert - eine bereits erwähnte strömungsdurchlässige Elektrode f angebracht, die
über einen nach außen geführten Anschluß 21 an ein hohes elektrisches Potential
gelegt werden kann. Dessen Polarität ist für die Funktion des Vergasers unbeachtlich.
Als Spannung quelle dient der elektrisch parallel zur Funkenstrecke der Zündkerze
liegende durch die Zündspannung stoßweise aufgeladene bzw. geladen gehaltene Kondensator
22 hoher Kapazität und hoher Durchschlagspannung. Die Masse- und Gehäuseteile des
Motors sind über Masseleitungen 23 untereinander und mit dem Rahmen und der Karosserie
des nicht
dargestellten zugehörigen Fahrzeuges auf gleiches Potential
Null gelegt. Elektrisch parallel zum Kondensator 22 ist ein Potentiometer 24 gelegt,
dessen eines Ende ebenfalls auf Potential Null gelegt ist. Dadurch können an dem
Potentiometer unterschiedliche Potentiale abgegriffen werden (Schleifkontakt 25).
Der Schleifkontakt 25 ist über einen strombegrenzenden Hochohmwiderstand 27 (z.B.
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20 M ) mit dem Anschluß 21 der Elektrode 16 des Vergasers verbunden.
Dieser Widerstand dient dazu, Funkenüberschläge im elektrostatischen Vergaser zu
verhindern.
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Xe innere Oberfläche der Gemischführung im elektrostatischen Gemischerzeuger
und in der Gemischleitung 5 ist mit einer elektrischen Isolierschicht 9 bzw. to
versehen, die gegen sehr hohe Spannungen isoliert und so gut wie keine Oberflächenkriechströme
zuläßt. Auch die Innenseite des Ansaugkrümmers 12 im Zylinderkopf 3 ist mit einer
elektrisch isolierenden Schicht 11 versehen, wie durch die strichlierte Linie angedeutet
ist.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist nun kurz folgende:
Beim Entstehen der im Vergaser 15 erzeugten Nebeltröpfchen werden aufgrund der Unter
stützung durch das elektrostatische Feld nicht nur extrem kleine Nebeltröpfchen
erzeugt, sondern sie erhalten auch eine dem Vorzeichen nach durch die Polarität
der Elektrode 16 bestimmte, nämlich ihr gegenüber gegenpolige elektrostatische Ladung.
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Die Tröpfchen werden zu Ladungsträgern. Diese Ladung behalten die
Tröpfchen bei ihrem Weiterflug durch die Gemischleitung 5 bis in den Verbrennungsraum
bei. Damit diese Ladung nicht durch Wandaufprall verlorengeht, sind die Wandoberflächen
nichtleitend gemacht. Im Gegenteil, durch
den Wand aufprall von
Nebeltröpfchen bei Betriebsbeginn können Oberflächenpartien eine elektrostatische
Ladung annehmen; ein Abfluß der Ladung in Oberflächenrichtung oder durch die Isolierschicht
hindurch ist aufgrund der guten Isoliereigenschaft verhindert. Dank der hinsichtlich
der Polarität gleichen elektrostatischen Aufladung von aufprallgefährdeten Wandungspartien
wird elektrostatisch eine abstoßende Kraft auf die anfliegenden Nebeltröpfchen ausgeübt,
so daß diese weitgehend berührungsfrei bis in den Verbrennungsraum gelangen. Wegen
der gleichgepolten Ladung der Tröpfchen untereinander stoßen diese sich auch gegenseitig
ab und eine Koagulation während des Fluges wird ebenso verhindert. Durch die erfindungsgemäße
Innenauskleidung wird also die Gemischqualität bis in den Verbrennungsraum hinein
aufrechterhalten.