DE2504788A1

DE2504788A1 - Gemischaufbereitungssystem

Info

Publication number: DE2504788A1
Application number: DE19752504788
Authority: DE
Inventors: Frederick James Marsee
Original assignee: Ethyl Corp
Current assignee: Ethyl Corp
Priority date: 1974-02-06
Filing date: 1975-02-05
Publication date: 1975-08-14
Also published as: JPS50132320A; AU7787575A; FR2259995A1; BR7500758A; SE7501103L; SE412093B; GB1497921A; CA1022415A; JPS549657B2

Description

Anwaltsakte 23 719 5. Februar 1975

ETHYL CORPORATION Richmond, Virginia / USA

Gemischaufbereitungssystem

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Brennkraftmaschinen und bezieht sich insbesondere auf ein Gemischaufbereitungssystem für mit Benzin betriebene und mit
Zündfunken arbeitende Brennkraftmaschinen, welches einen wirtschaftlichen Betrieb derselben ermöglicht und. eine hohe Leistung solcher Maschinen bei Verringerung von
in den Abgasen enthaltenen Schadstoffen gewährleistet.

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Seit einiger Zeit besteht allgemein die Neigung, mit Funkenzündung arbeitende Brennkraftmaschinen mit einem relativ mageren Luft-Brennstoffgemisch zu betreiben,' um die in den Abgasen enthaltenen Mengen an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid zu verringern. Die Möglichkeit, zunehmend magerere Gemische zu verwenden, ist durch die sich dabei verschlechternde Verteilung des Brennstoffs auf die einzelnen Zylinder begrenzt. Das zugeführte Luft-Brennstoffgemisch muß also wenigstens so fett sein,, daß der mit dem magersten Gemisch gespeiste Zylinder noch immer sicher zündet, da sonst der Ausstoß von Kohlenwassestoffen und Kohlenmonoxid eher zu- statt abnimmt. Die auftretenden Schwierigkeiten machen sich am stärksten bemerkbar, wenn die zum Starten geschlossene Starterklappe geöffnet wird, da der Vergaser und die damit zusammenwirkenden Teile zu diesem Zeitpunkt noch nicht die richtige Betriebstemperatur haben, so daß ein großer Teil des zugeführten Benzins inr flüssigen Zustand bleibt und sich daher sehr ungleichmäßig verteilt.

Zur Verringerung dieser Schwierigkeiten wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Gemäß einem solchen Verfahren ist der gesamte Ansaugkrümmer, auf welchem der Hauptvergaser sitzt, mit einem Abgasheizmantel umgeben (vgl. Bartholomew, "Potentialities of Emission Reduction by Design of Induction Systems" SAE-Tagung Januar 1966, Detroit USA). Bei einem anderen Verfahren ist unmittelbar unter dem Ansaugrohr des HauptVergasers ein "heißer Fleck"

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im Ansaugkrümmer vorgesehen. Zu diesem Zweck ist die betreffende Stelle des Ansaugkrümmers durch eine dünne Blechwandung von einer Auspuff-Querverbindung getrennt (vgl. W.D.Bond, "Quick-Heat Intake Manifolds for Reducing Cold Engine Emissions", SAE-Tagung Oktober 1972, Tulsa, USA). Diese beiden Verfahren sind zwar wirksam, vermögen die genannten Schwierigkeiten jedoch nicht völlig zu beheben.

Andere bekannte Ansaug- bzw. Gemischaufbereitungssysteme sind, in chronologischer Reihenfolge, in den folgenden Veröffentlichungen beschrieben:

Die US-PS 1 479 547 (1924) beschreibt ein Aufbere-itungssystem, bei welchem der flüssige Brennstoff einer im Auspuffkrümmer angeordneten, etwa birnenförmigen Kammer zugeführt wird. Dabei wird der Brennstoff verdampft und anschließend mit über besondere Einrichtungen getrennt zugeführter Luft vermischt.

Die PR-PS 629 582 (1926) beschreibt einen zwischen dem Vergaser und dem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine angeordneten Abgas-Heizmantel.

Die US-PS 1 777 472 (1930) beschreibt die Verwendung eines durch eine dünne Wandung nahe der Beschleunigungsdüse in einem Vergaser gebildeten "heißen Flecks" für die bessere Verdampfung von beim Beschleunigen im Übermaß, zugeführtem Benzin.

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Die US-PS 2 066 720 (1937) beschreibt einen Steigstromvergaser, bei welchem das Luft-Brennstoffgemisch durch ein den Auspuffkrümmer quer durchsetzendes, kolbenförmig erweitertes Leitungsteil geführt ist.

Die US-PS 2 720 197 (1955) beschreibt einen zwischen dem Vergaser und dem Ansaugkrümmer angeordneten, mit Flüssigkeit beheizten Wärmeaustauscher.

Die US-PS 3 016 051 (1962) beschreibt ein Ansaugsystem für einen V-Motor mit doppeltem Saugrohr und einem U-förmigen Rohr, welches die beiden Einzelteile des Ansaugkrümmers miteinander verbindet und in eine Auspuff-Querverbindung hineinragt.

Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Gemisch-Aufbereitungssystem für eine Brennkraftmaschine, welches eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs auf die Zylinder eines Mehrzylindermotors gewährleistet und bei beträchtlicher Verringerung des Schadstoffanteils in den Abgasen einen wirtschaftlichen Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht. Die Erfindung geht aus von einem Gemisch-Aufbereitungssystem mit einem Vergaser zum Erzeugen eines über ein Ansaugrohr austretenden Gemische aus Luft und Brennstoff, einem Ansaugkrümmer zum Zuführen des Luft-Brennstoffgemischs zu den einzelnen Zylindern, und einem Auspuffkrümmer oder -sammler zum Abführen der bei der Verbrennung entstehenden Abgase. Gemäß der Erfindung ist eine Kammer vorgesehen, welcher das aus dem Hauptsaugrohr oder den Hauptsaugrohren des Vergasers

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austretende Luft-Brennstoffgemisch über eine Öffnung zugeführt wird, und aus welcher das Luft-Brennstoffgemisch über wenigstens einen Auslaß in wenigstens einen Ansaug- krümmer oder -verteiler strömt, welcher das Gemisch den einzelnen Zylindern zuführt. Innerhalb der Kammer findet eine im wesentlichen vollständige Umkehrung der Strömungsrichtung des Gemischs statt, und der in der Kammer gebildete Strömungsweg weist beträchtliche Querschnittsänderungen auf.

Bei Mehrzylindermotoren, deren Vergaser ein Hauptsaugrohr und ein Zusatzsaugrohr aufweist, ist in einer besonderen Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß die die Kammer mit dem Ansaugkrümmmer verbindende Austrittsöffnung an einer in Axialrichtung genau oder im wesentlichen mit der Eintrittsstelle des Zusatzsaugrohrs in den Ansaugkrümmer fluchtenden Stelle angeordnet ist. In einer weiteren Ausführung der Erfindung für die Verwendung an einem Mehr-_ zylinder-V-Motor mit einem wenigstens zwei Hauptsaugröhre aufweisenden Vergaser ist vorgesehen, daß die beiden Hauptsaugröhre über Zweigleitungen und eine gemeinsame Saugleitung mit der Kammer verbunden sind, welche ihrerseits über zwei Auslässe mit den Verteilerrohren der Ansaugkrümmer verbunden ist. Mit dieser Anordnung sind besonders günstige Ergebnisse erzielbar.

Die in den verschiedenen Ausführungen der Erfindung verwendete Kammer kann eine von zwei Grundformen haben. In der einen Form ist die Kammer im wesentlichen vollständig von dem von den Abgasen durchströmten Raum umgeben

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und auf diese Weise im wesentlichen allseitig beheizbar. In der anderen Grundform ist die Kammer abdichtend in eine die Wandung einer Abgasleitung durchsetzende öffnung eingesetzt.

In allen Fällen weist der in der Kammer gebildete Strömungsweg eine sehr beträchtliche Querschnittsvergrößerung und eine im wesentlichen vollständige Umkehrung der Strömungsrichtung auf. Die Querschnittsvergrößerung des Strömungsweg und die darauf folgende Einschnürung beim Austritt aus der Kammer bewirken eine momentane Abnahme und anschließende Zunahme der mittleren linearen Strömungsgeschwindigkeit des dampfförmigen Luft-Brennstoffgemischs.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Querschnittansicht eines mehrzylindrigen Vergaser-V-Motors mit einer im Auspuff-Querverbinder angeordneten, allseitig beheizten Verdampferkammer,

Fig. 2 eine Ansicht der Verdampferkammer im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. Λ,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines auf dem Auspuff-Querverbinder eines V-Motors sitzenden Vergasers mit einem Haupt- und einem Zusatzsaugrohr,

Fig. M- eine schematisierte Querschnittansicht eines Vergaser-Reihenmotors mit einer unterhalb des Ansaugkrümmers in einem Auspuffkanal angeordneten, all-

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seitig beheizten Verdampferkammer,

Pig. 5 eine Draufsicht auf einen auf einem Ansaugkrümmer eines V-Motors sitzenden Vergaser mit vier Saugrohren,

Pig. 6 eine Ansicht des Vergasers nach Fig. 5 im Schnitt entlang der Linie C-C durch die beiden Hauptsaugrohre, die beiden Verteilerrohre des Ansaugkrümmers und die Auspuff-Querverbindung,

Pig. 7 eine Ansicht des Vergasers nach Fig. 5 im Schnitt entlang der Linie D-D durch die beiden Zusatzsaugrohre,

Fig. 8 eine Ansicht des Vergasers nach Fig. 5 im Schnitt entlang der Linie E-E,

Fig. 9 eine Schnittansieht einer zweiten Ausführungsform eines Gemischaufbereitungssystems mit einer in eine die Wandung einer Auspuffleitung durchsetzende Öffnung eingesetzten Verdampferkammer,

Fig.10 eine Schnittansicht eines Vergasers, welcher unmittelbar auf einen dem Auspuffkrümmer unmittelbar benachbarten Ansaugkrümmer aufgesetzt ist und

Fig.11 eine Fig. 10 entsprechende Schnittansieht eines ein Zusatzsaugrohr aufweisenden Vergasers.

In einer bevorzugten Ausführungsform schafft die Erfindung ein Gemisch-Aufbereitungssystem füpr eine mehrzylindrige Vergaser-Brennkraftmaschine, welches eine gleichmäßigere Verteilung des Brennstoffs auf die einzelnen Zylinder gewährleistet und den Betrieb der Maschine mit einem mageren Luft-Brennstoffgemisch ermöglicht, so daß sich

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der Ausstoß von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid in den Abgasen der Maschine beträchtlich verringert. Ein solches Aufbereitungssystem umfaßt einen Ansaugkrümmer für die Zufuhr des Luft-Brennstoffgemischs zu jedem einzelnen Zylinder, einen Vergaser mit Einrichtungen zum Zerstäuben von Benzin in einem Saugrohr zur Bildung eines Luft-Brennstoffgemischs, einen von heißen Abgasen durchströmten Auspuffkanal und eine vom Ansaugkrümmer getrennt im Auspuffkanal angeordnete, einen Einlaß und einen Auslaß aufweisende Verdampferkammer, deren Einlaß über einen ersten Durchlaß mit dem Saugrohr des Vergasers strömungsverbunden ist und deren Auslaß über einen zweiten Durchlaß mit dem Ansaugkrümmer strömungsverbunden ist.

Eine solche Ausführung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Figur zeigt einen V-Motor mit einer Auspuff-Querverbindung 1, welche die Auspuffkanäle 2 der linken Zylinderreihe 5 mit den Auspuffkanälen 4 der rechten Zylinderreihe 5 verbindet. Im normalen Betrieb des Motors werden die Abgase über Auspuffkrümmer 7 und 8 ins Freie abgeleitet. Bei kalter Maschine ist eine im Auspuffkrünjmer angeordnete Klappe 10 geschlossen, so daß die sonst über diesen Krümmer abströmenden Abgase vom Auspuffkanal 2 über den Innenraum 15 der Querverbindung 1 und den anderen Auspuffkrümmer 8 abströmen.

Auf der Auspuff-Querverbindung 1 sitzt ein Vergaser, von welchem Jedoch nur das Hauptsaugrohr 16 schematisch dar-

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gestellt ist. In diesem sind eine Starterklappe 17 und eine Drosselklappe 18 angeordnet, sowie eine Venturidüse, in welche eine Brennstoffdüse 19 hineinragt.

Das Saugrohr 16 ist über eine Saugleitung 20 mit einer Verdampferkammer 21 strömungsverbunden. Diese ist im wesentlichen allseitig von den heißen Abgasen umströmt und daher im wesentlichen allseitig beheizt. Sie hat eine obere und eine untere Wandung 22 bzw. 23 und eine Umfangswand 24. Fif. 2 ist eine Querschnittansicht der Verdampferkammer 21 mit Blickrichtung von unten auf die obere Wandung 22. Die Schnittansicht des Vergasers und des entsprechenden Teils der Auspuff-Querverbindung in Fig. 1 entspricht der Linie B-B in Fig. 2. Die Kammer ist aus einem gut wärmeleitenden Blech und hat eine breite, niedrige Form, welche eine optimale Wärmeübertragung auf das sie durchströmende Luft-BrennstofXgemisch gewährleistet. In einer typischen Anlage für einen

■z
V-8 Fahrzeugmotor von 5 900 cm Hubraum ist die Kammer etwa 28 mm tief und hat eine Fläche von etwa 128,5 x 124,5 mm. Ihr Rauminhalt beträgt also etwa 443,5 cm . Die Saugleitung 20 mündet über einen Einlaß 25 in. die Kammer 21.. Diese hat zwei Auslässe 30, 3Ί» welche über Leitungen 32 bzw. 33 mit Ansaugkrümmern 34 bzw. 35 strömungsverbunden sind. Die beiden Krümmer sind Jeweils mit einer Hälfte der Zylinder des Motors verbunden.

Im Betrieb des Motors wird ein Luft-Brennstoffgemisch über das Saugrohr 16 angesaugt und gelangt über die Saug-

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leitung 20 und den Einlaß 25 in die Kammer 21. Solange der Motor noch kalt ist, ist die Klappe 10 geschlossen, so daß die Abgase der linken Zylinderreihe über den Auspuffkanal 2, den Durchlaß 15 der Querverbindung 1 und den Auspuffkanal 4 zum Auspuffkrümmer 8 strömen. Dadurch wird die Verdampfungskammer 21 sofort von den heißen Abgasen umströmt, so daß ihre Blechwandungen sehr schnell erwärmt werden. Die Kammer wirkt somit als Durchlauferhitzer sowie, aufgrund ihrer Anordnung am tiefsten Punkt des Strömungswegs des Luft-Brennstoffgemischs, als Auffangbehälter für noch flüssigen Brennstoff. Die breite und niedrige Form der Kammer begünstigt eine wirksame Wärmeabstrahlung; aller Wandungsteile sowie die direkte Berührung zwischen dem Luft-Brennstoffgemisch und erwärmten Wandungsteilen.

In die Verdampferkammer 21 gelangende Elüssigkeitströpfchen werden schnell verdampft, worauf das nun gasförmige Luft-Brennstoffgemisch über die Auslässe 30, 31 und die Leitungen 32 bzw. 33 in die Ansaugkrümmer 34- bzw. 35 strömt. Die Ansaugkrümmer 34- und 35 speisen jeweils eine Hälfte der Zylinder der Maschine mit einem gleichförmigen Luft-Brennstoffgemisch. Nach dem Warmlaufen der Maschine öffnet sich die Klappe 10, so daß sich die Durchströmung der Auspuff-Querverbindung 1 verringert. Zu diesem Zeitpunkt hat sich, jedoch das gesamte Ansaugsystem bereits erwärmt, so daß es nicht mehr zu stark ungleichmäßiger Verteilung des Brennstoffs kommt. Selbst unter diesen

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Umständen gewährleistet die allseitig beheizbare Verdampferkammer jedoch noch eine gleichmäßigere Brennstoffverteilung als mit herkömml chen Aufbereitungssystemen erzielbar.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform eines Vergasers mit Haupt- und Zusatzsaugrohren dargestellt. Der Vergaser ist auf eine Auspuff-Querverbindung 41 aufgesetzt. Er hat ein Hauptsaugrohr 42 sowie zwei Zusatzsaugrohre 43, 44. Das Hauptsaugrohr 42 ist über eine Saugleitung 45 mit dem Einlaß 46 einer Verdampferkammer 47 stromungsverbunden, und enthält eine Starterklappe 49 sowie eine Drosselklappe 50· Das Zusatzsaugrohr 43 enthält eine Drosselklappe 51 und ist direkt mit dem Ansaugkrümmer stromungsverbunden. Dieser versorgt die eine Hälfte der Zylinder mit einem Luft-Brennstoffgemisch. Entsprechend ist das zweite Zusatzsaugrohr 44 über eine Drosselklappe 55 direkt mit einem Ansaugkrümmer 54 stromungsverbunden, welcher die andere Hälfte der Zylinder mit Luft-Brennstoff gemisch versorgt.

Die Verdampferkammer 47 ist über Auslässe 60, 61 und Leitungsteile 62 bzw. 63 mit den Ansaugkrümmern 52 bzw. 54 stromungsverbunden,und so im Durchlaß 64 der Querverbindung 41 angeordnet, daß sie im wesentlichen allseitig von den heißen Abgasen umströmbar ist.

Beim Starten des kalten Motors ist die Starterklappe 49 teilweise geschlossen und die Drosselklappe 50 wird durch Niedertreten des Gaspedals geöffnet. Ein flüssige Brenn-

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1?

stofftröpfchen enthaltendes Luft-Brennstoffgemisch wird über die Saugleitung 4-5 in die Verdampferkammer 4-7 gesaugt. Diese wird von den sie im wesentlichen allseitig umströmenden Abgasen in der Querverbindung 4-1 schnell erwärmt, so daß im Luft-Brennstoffgemisch noch enthaltenes flüssiges Benzin schnell verdampft. Das nun gasförmige Luft-Brennstoffgemisch strömt nun über die Auslässe 60, 61 und die Leitungsteile 62, 63 aufwärts in die Ansaugkrümmer 52 bzw. 5^.

Kann dann der volumetrische Gemischbedarf nicht mehr allein über das Hauptsaugrohr 4-2 zugeführt werden, so öffnen sich die Drosselklappen 51» 55 in ölen Zusatzsaugrohren 4-2 bzw. 4-3, so daß weiteres Luft-Brennstoffgemisch direkt in die Ansaugkrümmer 52 bzw. 54- gesaugt wird. Dies geschieht jedoch normalerweise nicht, bevor, der Motor warmgelaufen ist, da er üblicherweise im kalten Zustand noch nicht hoch belastet wird.

Das beschriebene Gemischaufbereitungssystem ist auch für Reihenmotore verwendbar. Eine solche Ausführung zeigt Fig. 4-, Ein Vergaser 70 ist auf einen am Zylinderkopf 72 angeschlossenen Ansaugkrümmer 71 aufgesetzt. Das Hauptsaugrohr 73 des Vergasers ist über einen Durchlaß 7²K und ein Leitungsteil 75 mit dem Einlaß 76 einer in einem Auspuffkanal 78 angeordneten Verdampferkammer 77 strömungsverbunden. Der Auspuffkanal 78 ist an einem Auslaß 79 des Motors angeschlossen. Die Verdampferkammer 77 ist über einen Auslaß 88 mit dem Ansaugkrümmer 85 strömungs-

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verbunden. Im Hauptsaugrohr 73 des Vergasers erkennt man eine Starterklappe 82 und eine Drosselklappe 83. Der Auspuffkanal 78 hat einen Umgehungsdurchlaß 80 mit einer darin angeordneten Absperrklappe 81.

Ein Zusatzsaugrohr 84- des Vergasers ist direkt mit dem an den Einlaßkanälen 86 des Motors angeschlossenen Ansaugkrümmer 85 ströciungsverbunden. Die Strömung des Luft-Brennstoff gemischs durch das Zusatzsaugrohr ist mittels einer Drosselklappe 87 steuerbar.

Beim Starten des kalten Motors sind die Starterklappe 82 und die Absperrklappe 81 geschlossen. Ein Luft-Brennstoffgemisch wird vom Hauptsaugrohr 73 über den Durchlaß 74-in die Verdampferkammer 77 gesaugt. Die am Auslaß 79 austretenden heißen Abgase gelangen in den Auspuffkanal und umströmen die Verdampferkammer 77> so daß diese sich schnell erwärmt und flüssigen Brennstoff zum Verdampfen bringt. Das nun gasförmige Luft-Brennstoffgemisch strömt durch den Auslaß 88 aufwärts in den Ansaugkrümmer 85₅ von welchem aus es über die Einlaßkanäle 86 in die Zylinder gesaugt wird. Nach dem Warmlaufen des Motors öffnet sich die Absperrklappe 81, so daß sich die der Verdampferkammer 77 zugeführte Wärme verringert. Bei erhöhter Belastung des Motors öffnet sich die Zusatz-Drosselklappe 87, so daß weiteres Luft-Brennstoffgemisch aus dem Zusatzsaugrohr 84 direkt in den Ansaugkrümmer 85 gesaugt wird.

Wie eingangs bemerkt, verringert das beschriebene Aufbe-

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reitungssystem die bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen durch ungleichmäßige Brennstoffverteilung hervorgerufenen Schwierigkeiten und ermöglicht den Betrieb einer solchen Maschine mit einem magereren Gemisch, ohne daß Fehlzündungen auftreten. Zur Durchführung von Versuchen mit einem modernen V-8 Fahrzeugmotor von 5 900 cm Hubraum wurde eine Verdampferkammer der vorstehend beschriebenen Art in die Auspuff-Querverbindung eingesetzt und mit den beiden Hauptsaugrohren eines vier Saugrohre aufweisenden Vergasers verbunden. Die folgende Tabelle zeigt das durchschnittliche Luft-Brennstoffverhältnis bei verschiedenen Drehzahlen und die Unterschiede zwischen dem Luft-Brennstoffverhältnis am mit dem fettesten und dem mit dem magersten Gemisch gespeisten Zylinder.

Drehzahl Gemischverhältnis 0 größter Unterschied

des Gemischverhältnisses

Leerlauf	16,3	0,50
15	17,5	0,49
30	17,3	0,28
50	16,6	0,47

Wie man aus vorstehend angeführten Ergebnissen erkennt, betrug der größte Unterschied des Gemischverhältnisses zwischen einzelnen Zylindern niemals mehr als 0,5·

Ein weiterer mit dem beschriebenen Aufbereitungssystem erzielbarer Vorteil ergibt sich daraus, daß es in der Lage ist, eine unterschiedliche Speisung der Zylinder bei Verwendung getrennter Ansaugkrümmer zu beseitigen.

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Für V-Motore verwendet man gewöhnlich zwei getrennte Ansaugkrümmer für die Speisung jeweils der Hälfte der' Zylinder. Dabei ist jedem Krümmer ein eigenes Hauptsaugrohr zugeordnet. Bei unterschiedlicher Leerlaufeinstellung oder unterschiedlicher Größe der Brennstoffdüsen der beiden Hauptsaugröhre ergeben sich erhebliche Unterschiede im Luft-Brennstoffverhältnis der den beiden Zylindergruppen zugeführten Gemische. In der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführung der Erfindung speist ein einziges Hauptsaugrohr die beiden Ansaugkrümmer über die allseitig beheizte Verdampferkammer, so daß beide Zylindergruppen mit einem Gemisch von gleichem Luft-Brennstoffverhältnis gespeist werden. Anstelle des in Fig. 1 und gezeigten einzigen Hauptsaugrohrs können auch zwei oder mehr Hauptsaugröhre verwendet werden. In einer solchen Ausführung gelangt das Luft-Brennstoffgemisch von allen Hauptsaugrohren in eine gemeinsame Verdampferkammer und wird dort zu einem gleichmäßigen, gasförmigen Luft-Brennstoff gemisch aufbereitet, welches dann den getrennten Ansaugkrümmern zuströmt, so daß also alle Zylinder das gleiche Luft-Brennstoffgemisch erhalten.

In einer anderen Ausführung sind die beiden Hauptsaugrohre eines vier Saugrohre aufweisenden Vergasers über eine Y-förmige Sammelleitung und eine gemeinsame Saugleitung mit der allseitig beheizten Verdampferkammer verbunden.

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Zum Nachweis der vorstehend beschriebenen ausgleichenden Wirkung wurde unter Verwendung eines V-8 Motors von 5 900 cnr Hubraum mit einem herkömmlichen, vier Saugrohre aufweisenden Vergaser der folgende Versuch durchgeführt: Die Einstellschrauben für das Leerlaufgemisch wurden an den beiden Hauptsaugrohren in entgegengesetztem Sinn also einmal zur fetten und einmal zur mageren Seite hin verstellt. Darauf wurde das Luft-Brennstoffverhältnis des den einzelnen Zylindern zuströmenden Gemische bestimmt. Anschließend wurde das Aufbereitungssystem mit Verdampferkammer in die Auspuff-Querverbindung eingesetzt. Die beiden Hauptsaugrohre wurden mit der Verdampferkammer und diese wieder mit den einzelnen Ansauggruppen verbunden. Die Leerlauf-Gemischschrauben wurden wieder wie vorstehend angegeben verstellt und das Luft-Brennstoffverhältnis des den einzelnen Zylinder zugeführten Gemischs wurde ermittelt. Dabei wurden mit bzw. ohne die Verdampferkammer die folgenden Werte festgestellt:

Zylinder Nr. Luft/Brennstoffverhältnis

ohne mit Verdampferkammer

1 4 6 7 2 3 5 8

17,0	13,55
15,55	13,6
15,55	13,0
16,35	13,65
14,05	13,85
14,0	13,7
15,0	13,85
13,7	13,9

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Wie man aus den vorstehend angeführten Ergebnissen erkennt verringerte sich der größte Unterschied des Luft-BrennstoffVerhältnisses des die einzelnen Zylinder speisenden Gemischs von 3· 3 ohne Verdampferkammer auf nur 0,9 mit Verdampferkammer.

Bei Verwendung eines Vergasers mit wenigstens einem Hauptsaugrohr und wenigstens einem Zusatzsaugrohr ergibt sich durch das beschriebene Aufbereitungssystem ein weiterer Vorteil daraus, daß das aufwärts aus der Verdampferkammer ausströmende, gasförmige Luft-Brennstoffgemisch im Gegenstrom mit dem aus dem Zusatzsaugrohr abwärts zuströmenden Luft-Brennstoffgemisch zusammentrifft. Dieser Vorteil kommt bei Vollast zur Wirkung, wenn das Zusatzsaugrohr in Betrieb ist. Diese Wirkungsweise geht aus Fig. 3 hervor. Das Luft-Brennstoffgemisch aus dem Hauptsaugrohr strömt in der Saugleitung 45 abwärts in die Kammer 47 und von dieser über die Auslässe 60, 61 und die Leitungsteile 62, 63 aufwärts in die Ansaugkrümmer 52, 5^· Bei erhöhter Belastung öffnen sich die Drosselklappen 51 und 55 des Zusatzsaugrohre 43 bzw. 44 so daß zusätzliches Luft-Brennstoffgemisch aus diesen abwärts in die Ansaugkrümmer 52 bzw. 54- strömt und dort mit dem aufwärts strömenden Luft-Brennstoffgemisch zusammentrifft. Aufgrund der dabei entstehenden Turbulenz ergibt sich ein homogenes Luft-Brennstoffgemisch mit sehr guten Verbrennungseigenschaften. Damit erbringt das Aufbereitungssystem Vorteile nicht nur beim Kaltstart sondern auch im Betrieb unter erhöhter Belastung.

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Die Verwendung einer allseitig beheizten Verdampferkammer in einem V-Motor mit einem vier Saugrohre aufweisenden Vergaser ist in Fig. 5 bis 8 dargestellt. Der Vergaser sitzt auf einem Ansaugkrümmer 91, welcher zwei jeweils vier der acht Zylinder des V-Motors speisende Ansaugverteiler 92, 93 aufweist. Der Vergaser 90 hat zwei Hauptsaugrohre 9^-» 95» welche über eine X-förmige Sammelleitung 96 und eine gemeinsame Saugleitung 97 rait der in einem Auspuff-Querverbinder 101 angeordneten Verdampferkammer 100 strömungsverbunden sind.

Die Verdampferkammer 100 ist über Auslaßleitungen 102, 103 Qit den Ansaugverteilern 92 bzw. 93 verbunden. Zwei Zusatzsaugleitungen 105, ^06 münden an den Eintrittsstellen der Auslaßleitungen 102 bzw. 103 gegenüberliegenden Stellen direkt in die Ansaugverteiler 92 bzw. 93· Das Zusatzsaugrohr 105 ist koaxial mit der Auslaßleitung 102 und das Zusatzsaugrohr 106 ist koaxial mit der Auslaßleitung 103 angeordnet. Die Durchströmung der Zusatzsaugrohre 105 und 106 ist mittels ö^eweil^s einer Drosselklappe 107 bzw. 108 steuerbar.

Beim Anlassen des Motors wird Benzin in den Venturidüsen der Hauptansaugrohre 94- und 95 zerstäubt, und das dabei entstehende Luft-Brennstoffgemisch wird über die Sammelleitung 96 und die gemeinsame Saugleitung 97 in die Verdampferkammer 100 gesaugt. Diese wird von den die Auspuff-Querverbindung durchströmenden heißen Abgasen sehr schnell erwärmt, .so daß sich, unterstützt von der in der Kammer

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herrschenden Turbulenz, ein gleichförmiges Luft-Brennstoffgemisch bildet. Dieses wird dann über die Auslaßleitungen 102, 105 aufwärts in die Ansaugverteiler 92 bzw. 93 gesaugt. Daraus ergibt es sich, das den beiden Ansaugverteilern Gemisch mit dem gleichen Luft-Brennstoffverhältnis zuströmt, selbst wenn die in den Hauptsaugrohren SM- und 95 erzeugten Gemische verschiedene Mischungsverhältnisse haben.

In der Praxis ist es unvermeidlich, daß geringe Luftmengen an den geschlossenen Drosselklappen 107, 108 des Zusatzsaugrohre austreten. Dank der Anordnung der Zusatzsaugrohre 105 und 106 genau gegenüber den Auslaßleitungen 102 bzv7. 103 verteilt sich die an den Drosselklappen und 108 austretende Luft gleichmäßig in beiden Richtungen der Ansaugverteiler 92 bzw. 93» wodurch die Gleichmäßigkeit des den einzelnen Zylindern zugeführten Luft-Brennstoffgemischs weiter verbessert wird.

Bei erhöhter Belastung des Motors, also etwa bei schnellem Beschleunigen oder hoher Fahrtgeschwindigkeit, .öffnen sich die Drosselklappen 107, 108 der Zusatzsaugrohre, um zusätzliches Luft-Brennstoffgemisch zuzuführen. Wegen der Anordnung der Zusatzsaugrohre 105 und 106 genau gegenüber den Auslaßleitungen 102 bzw. 103 trifft das abwärts strömende Zusatzgemisch im Gegenstrom auf das aus der Verdampferkammer aufwärts zuströmende Luft-Brennstoffgemisch und bildet zusammen mit diesem ein gleichförmiges Gemisch für die Speisung der Zylinder des Motors.

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Zum Nachweis, daß ein gleichförmiges, homogenes Luft-Brennstoffgemisch mit der sich daraus ergebenden Gleichmäßigkeit der Brennstoffverteilung auf die einzelnen Zylinder zu einer Verringerung von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid bei Aufrechterhaltung der Motorleistung führt, wurden Vergleichsversuche mit einem V-8 Motor von

■χ

5 900 cnr Hubraum des Baujahrs 1974 angestellt. Dabei wurden die Gehalte der Abgase an Kohlenwasserstoffen und an Kohlenmonoxid bei verschiedenen Motordrehzahlen mit und ohne Verwendung der Verdampferkammer bestimmt. Es ergaben sich die folgenden Werte:

Motordrehzahl Kohlenwasserstoffe (ppm) CO (%)

entsprechend ohne mit

Verdampferkammer

Leerlauf 62 36

15 31 19

20 41 20

25 72 23

30 100 39 -

40 82 67

50 67 43

Aus diesen Werten ist zu erkennen, daß das Gemischaufbereitungssystem mit Verdampferkammer bei allen Drehzahlen zu beträchtlich verringertem Ausstoß an Kohlenwasserstoffen und unter den meisten Betriebsbedingungen auch zu verringertem Ausstoß von Kohlenmonoxid führte.

Das gleiche Fahrzeug des Baujahrs 1974 wurde dann einer Abgasuntersuchung nach den Richtlinien 1975 äes amerikanischen Gesundheitsministeriums unterworfen. Die mit und ohne

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ohne	mit	0,15
Verdampferkammer	0,15
0,16	0,15 ·
0,21	0,15
0,21	0,18
0,24	0,18
0,18	0,20
0,18
0,18

Verdampferkammer vorgenommenen Untersuchungen erbrachten die folgenden Ergebnisse:

Kohlenwasserstoff CO ΝΟ_χ

^Olme } Verdampfer- 2,04 g/mi 17,5 g/mi 2,62 g/mi Mit ) ^kamiIier 1,37 g/mi 7,74 g/mi 2,48 g/mi Verringerung (%) 32,9 55,8

Diese Ergebnisse zeigen, daß sich der Ausstoß an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid durch Vervrendung des Gemischaufbereitungssystems mit Verdampferkammer erheblich verringern läßt, ohne dabei die Fahrleistungen nennenswert zu beeinträchtigen.

In einer zweiten Grundform der Erfindung ist die vom Hauptsaugrohr bzw. von den Hauptsaugrohren des Vergasers mit dem Luft-Brennstoffgemisch beschickte Kammer in eine die Wandung einer Abgasleitung durchsetzende Öffnung eingesetzt. Derartige Anordnungen sind in Fig. 9 bis 11 dargestellt. Das in Fig. 9 gezeigte Gemischaufbereitungssystem 111 eines Mehrzylindermotors 112 weist einen Vergaser 11J auf, mit einem Hauptsaugrohr 114, welches über eine abwärts führende Saugleitung 115 mit einem Einlaß 116 in der oberen Wandung 117 einer aus Blech geformten Kammer 118 verbunden ist. Die Kammer 118 ist dicht abschließend in eine die Wandung 121 eines Auspuffkrümmers 122 durchsetzende öffnung 120 eingepaßt und stützt sich mit auswärts hervorstehenden Rändern 123 um die Öffnung herum ab. In der Kammer 118 läuft die Saugleitung 115 i einer Mündung 124 aus.

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Ein Auslaß 125 der Kammer 118 ist über ein Eeitungsteil 126 mit dem Ansaugkrümmer 127 des Motors 112 verbunden. Der Ansaugkrümmer 127 führt zu den einzelnen Ansaug-' kanälen 130 des Motors 112.

Der Auspuffkrümmer 122 ist an den einzelnen Auspuffkanälen 131 des Motors 112 angeschlossen. Das geschlossene untere Teil der Kammer 118 ragt in einen Abgasdurchlaß 132 innerhalb des Auspuffkrümmer 122 hinein. Dieser weist noch einen zweiten, an der Kammer 118 vorüber führenden Abgasdurchlaß 133 auf. Die Strömung der Abgase durch die beiden Durchlässe 132 und 133 ist mittels zweier miteinander gekoppelter Absperrklappen 134-, 135 steuerbar. Am Auslaß 136 des Auspuffkrümmers ist eine herkömmliche Auspuffleitung anschließbar.

Beim Anlassen des Motors wird Luft im Saugrohr 114 abwärts angesaugt und dabei ein Luft-Brennstoffgemisch gebildet, welches über die Saugleitung 115 in die Kammer 118 gelangt. Aufgrund der starken Turbulenz in der Kammer 118 werden Luft und Brennstoff innig miteinander vermischt, wobei noch in flüssiger Form vorhandener Brennstoff wegen der Erwärmung des Bodens und der ümfangswände der Kammer durch die diese bestreichenden Abgase verdampft wird. Das so entstehende homogene Gemisch strömt über das Leitungsteil 125» 126 aufwärts in den Ansaugkrümmer 127 und wird hier auf die einzelnen Ansaugkanäle 130 des Motors 112 verteilt. Ist dann der Motor warmgelau fen, so öffnet sich die Absperrklappe 135 des Umgehungsdurchlasses 133 und die Klappe 134· schließt sich, so daß

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sich, die der Kammer 118 zugeführte Wärme verringert, wobei jedoch die Mise !wirkung der Kammer erhalten bleibt.

Fig. 10 zeigt eine Ausführung mit einem unmittelbar an einen Auspuffkrümmer 14-1 angrenzenden Ansaugkrümmer und einem auf diesen aufgesetzten Vergaser 142. Dieser hat ein Hauptsaugrohr 143 mit einer daran anschließenden Saugleitung 144, welche durch einen Deckel 145 hindurch in eine Verdampferkammer 146 führt. Die aus Blech gefertigte Kammer 146 ist satt in eine die obere Wandung des Auspuff krümmers 141 durchsetzende Öffnung 147 eingepaßt, so daß ihr Boden und ihre geschlossene Umfangswand in den Krümmer 141 hineinragen. Der Deckel 145 ist auf einen auswärts hervorstehenden Rand 148 aufgesetzt,, mit welchem sich die Kammer 146 auf dem Krümmer 141 abstützt.

Der Ansaugkrümmer 140 verläuft entlang der Oberseite des Auspuffkrümmers 141 und hat im Bereich des Deckels 145 der Kammer 146 eine Öffnung 149 in seiner unteren Wandung, so daß der Deckel 145 in diesem Bereich den Boden des Ansaugkrümmers 140 bildet. Der Innenraum der Kammer ist über einen Auslaß 150 im Deckel 145 mit dem Ansaugkrümmer 140 strömungsverbunden.

Beim Anlassen des Motors wird Luft abwärts durch das Hauptsaugrohr 143 angesaugt, während in der Venturidüse desselben Benzin zerstäubt wird, um ein Luft-Brennstoffgemisch zu erzeugen. Dieses strömt in der Leitung 144 durch den Deckel 145 hindurch in die Kammer 146, in welcher

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es gründlich durchmischt und durch die den Auspuffkrümmer 141 durchströmenden Abgase erwärmt wird.

Das so aufbereitete homogene Luft-Brennstoffgemisch strömt durch den Auslaß 150 hindurch aufwärts in den Ansaugkrümmer 140 und wird in diesem den einzelnen Ansaugkanälen der Motorzylinder zugeleitet.

Pig. 11 zeigt eine Fig. 10 entsprechende Anordnung mit einem ein Hauptsaugrohr und ein Zusatzsaugrohr aufweisenden Vergaser 170. Das Hauptsaugrohr 151 mündet über eine Saugleitung 152 durch einen Deckel 153 hindurch in eine Verdampferkammer 154. Diese ist in eine die obere Wandung des Auspuffkrümmers 156 durchsetzende Öffnung eingesetzt und hat einen auswärts hervorstehenden Band, welcher abdichtend an. der oberen Wandung des Auspuffkrümmers anliegt. Der Ansaugkrümmer 158 ist fest auf die obere Wandung des Auspuffkrümmers 156 aufgesetzt und befindet sich in abdichtender Anlage an dem auf dem Rand 157 aufliegenden Teil des Deckels 153· Der Boden des Ansaugkrümmer 158 hat im Bereich des Deckels 153 eine Öffnung 159i innerhalb welcher der Deckel 153 den Boden des Ansaugkrümmers 158 bildet. Der Innenraum der Kammer 154 ist über einen Auslaß 160 mit dem Ansaugkrümmer I58 strömungsverbunden. Das Zusatzsaugrohr 161 des Vergasers I70 mündet an einer Stelle direkt oberhalb des Auslasses 160 in den Ansaugkrümmer I58. Unterhalb einer Venturidüse ist im Zusatζsaugrohr 161 eine Drosselklappe 162 angeordnet.

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Beim Anlassen des Motors wird ein Luft-Brennstoffgemisch über das Hauptsaugrohr I5I und die Saugleitung 152 in die Kammer 15^· gesaugt und durch durch starke Turbulenz innig durchmischt. Gleichzeitig wird die Wärme der den Auspuffkrümmer 156 durchströmenden Abgase durch die dünne Blechwandung der Kammer 15^ auf das Gemisch übertragen, um darin vorhandene Flüssigkeitströpfchen zum Verdampfen zu bringen.

Das so aufbereitete homogene Luft-Brennstoffgemisch strömt durch den Auslaß 160 aufwärts in den Ansaugkrümmer 158 und wird von diesem den einzelnen Zylindern zugeleitet.

Bei erhöhter Belastung des Motors öffnet sich die Drosselklappe 162, so daß zusätzliches Luft-Brennstoffgemisch über das Zusatzsaugrohr 161 angesaugt wird. Aufgrund der Anordnung des Zusatzsaugrohrs direkt über dem Durchlaß 160 trifft das abwärts strömende zusätzliche Luft-Brennstoffgemisch im Gegenstrom auf das durch den Auslaß 160 aufwärts einströmende Gemisch. Daraus ergibt sich eine, gründliche Durchmischung und damit ein homogenes, gleichförmiges Luft-Brennstoffgemisch.

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Claims

Patentansprüche:

'Λ.J Gemischaufbereitungssystem für eine mit Zündfunken arbeitende Brennkraftmaschine, mit einem Ansaugkrümmer, einem Auspuffkrümmer und einem Vergaser, welcher wenigstens ein Hauptsaugrohr sowie Einrichtungen für die Zufuhr von Benzin in das Saugrohr zur Bildung eines Luft-Brennstoffgemische aufweist, gekennzeichnet durch eine in einen von Abgasen durchströmbaren Eaum (15) hineinragende oder ganz in diesem untergebrachte Kammer (21), welche einen Einlaß (25) zum Einleiten des Luft-Brennstoffgemischs und wenigstens einen Auslaß (30, 31) zum Überführen des Gemische in den Ansaugkrümmer (54-) aufweist und einen Strömungsweg bildet, welcher eine beträchtliche Querschnittsänderung aufweist und wenigstens eine volle Umkehrung der Strömungsrichtung bewirkt.
2. Gemischaufbereitungssystem für eine mit Zündfunken arbeitende Brennkraftmaschine, mit einem Vergaser, welcher wenigstens ein Hauptsaugrohr zum Erzeugen eines primären Luft-Brennstoffgemischs und wenigstens ein Zusatzsaugrohr zum Erzeugen eines Zusatz-Luft-Brennstoffgemischs bei erhöhter Belastung der Brennkraftmaschine aufweist, mit einem mit dem Zusatzsaugrohr strömungsverbundenen Ansaugkrümmer und mit einer Auspuffleitung, gekennzeichnet durch eine in die Auspuffleitung (64-) hineinragende oder ganz in dieser angeordnete Kammer (4-7)? welche einen Einlaß (46) zum Einleiten des primären Luft-Brennstoffgemischs und wenig-

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stens einen Auslaß (60, 61) zum Überführen des primären Gemische in den Ansaugkrümmer (54) aufweist und einen Strömungsweg bildet, welcher eine beträchtliche Querschnitt sveränderung sowie wenigstens eine volle Umkehrung der Strömungsrichtung aufweist, wobei der die Kammer mit dem Ansaugkrümmer verbindende Auslaß im wesentlichen axial mit dem Anschluß des Zusatzsäugrohrs am Ansaugkrümmer fluchtet, so daß von der Kammer in den Ansaugkrümmer strömendes Luft-Brennstoffgemisch im Gegenstrom mit einer vom Zusatzsaugrohr in den Ansaugkrümmer gerichteten Strömung zusammentrifft.
3. Gemischaufbereitungssystem für eine mit Zündfunken arbeitende Brennkraftmaschine, mit einem zwei Hauptsaugrohre zum Erzeugen von primären Luft-Brennstoffgemischen sowie zwei Zusatzsaugrohre zum Erzeugen von zusätzlichem Luft-Brennstoffgemisch bei erhöhter Belastung der Brennkraftmaschine aufweisenden Vergaser, einem Ansaugkrümmer, welcher zwei einzeln von jeweils einem Zusatzsaugrohr mit dem zusätzlichen Luft-Brennstoffgemisch gespeiste Ansaugverteiler für die getrennte Speisung zweier gleicher Zylindergruppen aufweist, und mit einer von den Abgasen der Brennkraftmaschine durchströmten Auspuffleitung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer (100), welche einen Einlaß (97) zum Einleiten des primären Luft-Brennstoffgemischs und zwei mit jeweils einem Ansaugverteiler (92, 93) strömungsverbundene Auslässe (102, 103) aufweist und Strömungswege bildet, welche jeweils eine beträchtliche Querschnittsänderung sowie wenigstens eine

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volle Umkehrung der Strömungsrichtung aufweisen, in die Auspuffleitung (101) hineinragt oder ganz in dieser angeordnet ist, daß die Hauptsaugrohre (94, 95) über Zweigleitungen mit einer mit dem Einlaß der Kammer strömungsverbundenen gemeinsamen Saugleitung (97) verbunden sind, und daß die die Kammer mit den Ansaugverteilern des Ansaugkrümmers verbindenden Auslässe jeweils im wesentlichen axial mit den Anschlüssen der Zusatzsaugrohre an den Ansaugverteilern fluchten, so daß von der Kammer in die Ansaugverteiler strömendes Luft-Brennstoffgemisch im Gegenstrom mit einer von dem jeweiligen Zusatzsaugrohr in den betreffenden Ansaugverteiler gerichteten Strömung zusammentrifft.

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