DE2545175C3 - Heizeinrichtung für das Brennstoff-Luft-Gemisch eines Vergasers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung für das Brennstoff-Luft-Gemisch eines Vergasers mit den Gattungsmerkmalen des Hauptanspruches.

Es sind verschiedene Ausführungen von derartigen Heizeinrichtungen bekannt, durch die das im Vergaser erzeugte Gemisch auf ein Temperaturniveau gebracht wird, bei dem die im Gemisch noch enthaltenen Brennstofftröpfchen verdampfen. Bei einer dieser bekannten Anlagen (US-PS 15 32 770) wird durch Beheizen des Ansaugkrümmes zwischen dem Vergaser und dem Zylinderkopf das Vergasergemisch erwärmt und durch in seinen Strömungsweg eingebaute Schikanen verwirbelt, wobei durch Anprall der noch vorhandenen Brennstofftröpfchen an diesen Schikanen deren Verdampfung gefördert wird. Zur Erzielung dieser Wirkung dient ein dem Vergaser nachgeschalteter mantelbeheizter Wärmetauscher von gegenüber dem Ansaugkrümmer vergrößertem Querschnitt, in dem Einbauten zur intensiven Verwirbelung des Gemisches vorgesehen sind. Zur vollständigen Verdampfung der Brennstofftröpfchen muß das gesamte Gemisch auf eine ausreichend hohe Temperatur gebracht werden, was zwangläufig — aufgrund der dadurch bedingten geringeren Gemischdichte — zu einem entsprechend verschlechterten Füllungsgrad der einzelnen Zylinder führt. Neben dem unpraktikabel <>5 hohen konstruktiven Herstellungsaufwand dieser Vergaseranlage machen sich im Betrieb auch die auf die eingebauten Schikanen zurückzuführenden hohen Strömungswiderstände im Ansaugkrümmer insbesondere bei Vollast nachteilig bemerkbar, die zu einem weiter verschlechterten Füllungsgrad der Zylinder führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizeinrichtung für ein im Vergaser gebildetes Brennstoff-Luft-Gemisch zu schaffen, bei der eine bevorzugte Erwärmung und Verdampfung eines mit Brennstofftröpfchen angereicherten Gemischanteiles erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Durch die Ausbildung der zylindrischen Heizkammer als Fliehkraftabscheider ergibt sich eine Separierwirkung des Gemisches in einen entlang der beheizten Wärmetauscherwände strömenden Anteil, in dem vorzugsweise die noch flüssigen Brennstofftröpfchen konzentriert und enthalten sind, und in einen weitgehend gasförmigen, im zentralen Bereich strömenden Gemischanteil. Ein besonderer Vorteil neben dieser Separierwirkung ist eine auf die Verdampfungswärme im radialen Außenbereich zurückzuführende thermische Isolierwirkung gegenüber den im radialen Innenbereich strömenden leichleren gasförmigen Anteilen, durch welche diese gasförmigen Anteile sich in geringerem Maße erwärmen, was wiederum zu einer Verbesserung des Füllungsgrades der Zylinder mit einem damit verbundenen geringeren Brennstoffverbrauch und geringeren Schadstoffanteilen in den Abgasen führt. Vorteilhaft ist weiter o'.e außerordentlich einfache konstruktive Ausbildung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung, die einen gegenüber bekannten Ausführungen wesentlich geringeren Herstellungs- und Montageaufwand erfordert.

Bei mit einem Registervergaser ausgestatteten Brennkraftmaschinen wird zweckmäßigerweise eine Heizeinrichtung mit zwei Fliehkraftabscheidern eingesetzt, von denen die Leitschaufeln des dem Hauptvergaser zugeordneten Fliehkraftabscheiders nur wenig geneigt sind, um die Strömungswiderstände so gering wie möglich zu halten, während die Leitschaufeln der anderen Vergaserstlife stärker geneigt sind, um dem Gemisch eine hohe Rotationsgeschwindigkeit zu erteilen.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen behandelt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführung der Heizeinrichtung in schematischer Darstellung,

Fig.2 einen Fliehkraftabscheider mit tangentialer Einströmung,

F i g. 3 einen Fliehkraftabscheider mit axialer Einströmung,

Fig.4 einen anderen Fliehkraftabscheider mit tangentialer Einströmung, und konzentrischer, axialer Ausströmung,

F i g. 5 eine Ausführungsform für die Heizeinrichtung in schematischer Darstellung.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Fig. 1 dargestellte Heizeinrichtung umfaßt einen Fliehkraftabscheider 1 zwischen einem Vergaser 2 und den Zylindern 3 einer Brennkraftmaschine. Die Verbindung zwischen dem Vergaser 2 und dem Fliehkraftabscheider 1 erfolgt durch einen Flansch 4 stromab einer Drosselklappe 6. Die Ansaugleitung 5 mündet in eine zylindrische Kammer, in der ein Konus 7 und feste Leitelemente 8 und 9 angeordnet sind, die dem

einströmenden Gemisch eine Zentrifugal-Wirbelbewegung erteilen.

Der von einem Heizmantel 10 umgebene Fliehkraftabscheider ist mit dem Zylinder 3 durch ein Ansaugrohr 11 verbunden, dessen in den unteren Teil des Fliehkraftabscheiders eingezogener Einlauf 12 von einem konischen Leitring 13 und von mehreren Prallblechen 14 umgeben ist, die ein schnelles Abfließen des Brennstoffes in eine Sammelkamme- 15 ermöglichen. Eine Kondensatpumpe 16 ist einerseits mit dem unteren Teil der Sammelkammer 15 über eine Leitung 17 und andererseits mit einem Verdampfer 18 verbunden, dessen Ausgang in den Scheitel des Fliehkraftabscheiders über eine Leitung 19 einmündet.

Die Kondensatpumpe kann auch an einen Verdampfer 18' angeschlossen sein und dieser in die Leitung 11 einmünden, in der eine mit der Drosselklappe 6 gekoppelte Regelklappe angeordnet ist. Die Gemischzufuhr für den Leerlaufbetrieb erfolgt über einen anderen unabhängigen Strömungskreis.

Die Wirkungsweise dieser Heizeinrichtung ist folgende: Das im Vergaser 2 bereitete Brennstoff-Luft-Gemisch wird in einer von der Drosselklappe 6 bestimmten Menge in den Fliehkraftabscheider eingesaugt und durch die Leitelemenee 8, 9 in eine kreisförmige Wirbelbewegung versetzt. Die in dem Gemisch noch enthaltenen Brennstol'ftröpfchen werden dabei gegen die Wand des Fliehkraftabscheiders geschl udert. Da diese Wand durch den Heizmantel 10 beheizt wird, in dem eine wärmeabgebende Flüssigkeit oder ein abgezweigter Teil der Auspuffabgase strömen verdampfen die Tröpfchen und reichern das vergaste Gemisch an, das durch die Ansaugleitung 11 zum Brennraum der Zylinder 3 strömt. Eventuell nicht verdampfte Brennstofftröpfchen werden im Sammelraum 15 gesammelt und durch die Kondensatpumpe 16 in den Verdampfer 18 bzw. 18' gefördert.

Der Fliehkraftabscheider nach F i g. 2 unterscheidet sich von der Ausführung nach F i g. 1 durch eine tangential einmündende Einführung 4' für das Brennstoff-Luft-Gemisch, die im Bereich eines zylindrischen Leitelementes 8' zur Ausbildung von kreisförmigen Wirbeln mündet.

Bei dem Fliehkraftabscheider nach Fig.3 steht eine axiale Einführung 4" einem Leitelement 8" von der Form eines schräggezahnten Zahnrades gegenüber. Das Gemisch strömt durch die Zahnlücken 20 dieses Leitelementes 8" hindurch und wird dadurch in die angestrebte Rotationswirbelbewegung versetzt. Der für eine vertikale Anordnung ausgelegte Fliehkraftabscheider nach Fi g. 4 hat eine tangcntiale einführung 4'. Die

ίο Abströmleitung IV ist nicht wie bei den vorhergehenden Ausführungen im Boden des Fliehkraftabscheiders, sondern an seinem Scheitel befestigt. Eine kegelförmige Ablenkvorrichtung 13' deckt die Sammelkammer 15 ab. Die Abströmleitung 11' ist in der Nähe ihrer öffnung 12 von einem konischen ringförmigen Ablenkelement 21 umgeben, das die Kraftstofftröpfchen abfängt und ihr Einsaugen in die Abströmleitung 11' verhindert. Die Tröpfchen können dadurch frei auf das Ablenkorgan 13' fallen, von denen sie in die Sammelkammer 15 fließen.

Bei dem Fliehkraftabscheider 31 nach Fig.5 strömt das Gemisch durch einen Kanal 32 in Richtung des Pfeiles 33. Ein zweiter, strichpunktiert dargestellter Fliehkraftabscheider 31' ist mit dem Abscheider 31 identisch und durch Bezugszeichen ergänzt mit ' gekennzeichnet. Der Einlaß in die Fliehkraftabscheider 31, 3Γ weist Lenkelemente auf, durch deren Neigung dem Gemisch beim Einströmen in den Abscheider eine Wirbelbewegung erteilt wird. Der Fliehkraftabscheider 31 ist von einem Mantel 34 umgeben, in dem heißes Fluid strömt, das zumindest teilweise aus Auspuffgasen besteht und dessen Durchsatz derart geregelt wird, daß die Wand des Fliehkraftabscheiders Temperaturen zwischen '00 und 250⁰C einnimmt. Diese Temperaturen gewährleisten eine vollständige Verdampfung des Brennstoffes im Gemisch, das in dem Kanal 35 in Richtung der Pfeile 36 oder 36' zu den Brennräumen 37 einer Brennkraftmaschine 38 strömt.

Das mit dieser Ausführung erhaltene homogene Gemisch ermöglichst eine weitgehende vollständige Verbrennung. Da eine Sammelkammer fehlt, verringern sich auch die Druckverluste.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Heizeinrichtung für das Brennstoff-Luft-Gemisch eines Vergasers, die stromab des Vergasers in s das Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine eingebaut ist und eine Kammer im Ansaugkanal aufweist, die von einem Heizmantel umgeben ist und in der Einbauten zur Strömungsleitung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrisehe Kammer (1) ais Fliehkraftabscheider ausgebildet ist, in dem das Brennstoff-Luft-Gemisch eine Rotation um die Längsachse der Kammer (1) ausführt.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am strömungsseitigen Ausgang aus der Kammer ein von Leitelementen M3, 14) begrenzter Kondensatsammler (15) angeordnet ist, der eine Kondensatrückführung (16, 17) zu einem getrennten Verdampfer(18,18') aufweist.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftabscheider bei axialer Gemischzufuhr einströmseitig Leitelemente (7, 8, 9; 8', 8"; 21) aufweist, die die Rotation des Gemisches um die Kammerlängsachse initiieren.

4. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftabscheider eine tangential in die Kammer (1) einmündende Gemischzuführung (4') aufweist.

5. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrstufigen Vergasern jeder Vergaserstufe eine getrennte Heizeinrichtung (34, 34') mit je einem Fliehkraftabscheider (31, 3Γ) zugeordnet ist, die in ihrer Wirkung als Fliehkraftabscheider unterschiedlich sind.