DE3504518C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden eines Gasge­ misches aus Kraftstoff und Luft für eine Brennkraftmaschine mittels Oberflächenvergasung des Kraftstoffs sowie eine Ge­ mischbildungseinrichtung zur Durchführung eine solchen Ver­ fahrens.

Bei den meisten bekannten Gemischbildungseinrichtungen, für welche sich die irreführende Bezeichnung "Vergaser" eingebür­ gert hat, wird durch Ansaugen des Kraftstoffs durch eine oder mehrere Düsen aus einer schwimmergeregelten Vorratskammer eine möglichst feine Vernebelung des Kraftstoffs in der Verbrennungs­ luft angestrebt. Durch Druckabsenkung im Bereich einer sog. Venturidüse im Ansaugluftkanal und dem anschließenden Saug­ rohr des Motors tritt eine teilweise Verdampfung des Kraft­ stoffs ein, die durch Wärmezufuhr noch gesteigert werden kann. Eine völlige Vergasung mit der Folge einer voneinander unab­ hängigen Ausbreitung der zu mischenden Komponenten unter dem Dalton'schen Gesetz, wie sie in der Pionierzeit der Motori­ sierung durch Abdampfen des Kraftstoffs auf großer Oberfläche erfolgte, findet jedoch nur bei einigen niedrigsiedenden Be­ standteilen des Kraftstoffs statt, so daß keine homogene Ver­ teilung der verdampften Kraftstoffbestandteile innerhalb der Verbrennungsluft entsteht. Die Folge davon ist, daß die Ver­ brennung der Kohlenwasserstoffe im Motor unvollständig ist.

Daneben sind aber auch bereits jüngere Vorschläge für das Bil­ den des Kraftstoff-Luftgemischs mittels Oberflächenvergasung des Kraftstoffs bekannt. Eine solche bekannte Gemischbildungs­ einrichtung (DE-AS 20 45 358) arbeitet mit einem porösen, von Kraftstoff getränkten Körper, der stromauf von einem Drossel­ schieber in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine beaufschlagt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bildung eines homogenen Gasgemisches aus Kraftstoff und Luft sowie eine Vor­ richtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaf­ fen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch, daß die Verbrennungsluft durch eine poröse mit dem Kraftstoff ge­ tränkte Balgoberfläche gesaugt wird, wobei die Balgoberfläche sowie die erforderliche Kraftstoffzufuhr an den Balg ent­ sprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ver­ änderbar sind.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines porösen Balges als Verteilungselement für den Kraftstoff werden Bedingungen ge­ schaffen, die dem Abdampfen des Kraftstoffs auf großer Ober­ fläche in der Pionierzeit der Motorisierung ähneln. Wie Ver­ suche bei einem modernen Personenkraftwagen ergeben haben, läßt sich dadurch eine mit einer Kraftstoffeinsparung von 8-15% verbundene Erhöhung des Wirkungsgrades erzielen, und zugleich sind die Abgase praktisch frei von Kohlenmono­ xyd.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich durch eine Gemisch­ bildeeinrichtung mit einem innerhalb des Gehäuses ausgebilde­ ten Ansaugkanal für die Verbrennungsluft von vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt, in welchem eine Zerstäuberdüse für den Kraftstoff querschnittsmittig mündet, dadurch beson­ ders vorteilhaft verwirklichen, daß die Düse auf der Luft­ eintrittsseite eines zur Achse des Ansaugkanals koaxialen harmonikaartigen Ausziehbalges aus saugfähigem Material an­ geordnet ist, der sich in Richtung des Luftstroms im Ansaug­ kanal konisch verjüngt, wobei das stromauf gelegene Ende des Ausziehbalges über das Gaspedal gegenüber dem Ansaugkanal dichtend verschieblich ist und das stromab gelegene Ende des Ausziehbalges innerhalb des Gehäuses festgelegt ist. Der Aus­ ziehbalg wirkt als großflächige poröse Membran, durch welche die Verbrennungsluft des Motors hindurchgesaugt wird, und wird von der in Strömungsrichtung der Luft davor befindlichen Zer­ stäuberdüse ständig den Betriebsanforderungen entsprechend mit neuem Kraftstoff getränkt, um den auf der Austrittsseite des Ausziehbalges entstehenden Tränkungsverlust auszugleichen. Da mit der Ausziehlänge die einzelnen Lagen des Balges immer weiter voneinander abheben, wird durch diese Maßnahme die wirk­ same Querschnittsfläche des Ausziehbalges mit zunehmendem Kraftstoffbedarf vergrößert oder umgekehrt. Als Textilmate­ rial für den Ausziehbalg kann beispielsweise Filz verwendet werden, wie er beispielsweise zu Filterzwecken auf den ver­ schiedensten Einsatzgebieten benutzt wird.

Da mit der Vergrößerung des Balgquerschnitts auch die Menge an Kraftstoff wächst, die an der Austrittsseite des Balges ver­ dampft, muß für eine entsprechende Erhöhung der Kraftstoffzu­ fuhr gesorgt werden. Dies erfolgt nach einem weiteren Ausge­ staltungsmerkmal der erfindungsgemäßen Gemischbildungseinrich­ tung dadurch, daß die Zerstäuberdüse von einer Anzahl schrau­ benförmig verlaufender Schlitze in der Wandung eines Düsen­ rohrs besteht, deren Länge von einem axial darin verschieb­ lichen Steuerrohr veränderbar ist, wobei zweckmäßig das Düsen­ rohr aus einem Innenrohr und einem Außenrohr bestehen kann, die mit der gleichen Schlitzanordnung versehen und zur Ein­ stellung der Schlitzbreite relativ zueinander einstellbar sind.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die im Fallstrom­ prinzip arbeitende Gemischbildungseinrich­ tung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Einrichtung nach Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des doppelwandigen Düsenrohrs mit seiner Halterung und dem Steuerrohr und

Fig. 5 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in der Leerlauf­ stellung der Gemischbildungseinrichtung.

Die in der Zeichnung dargestellte Gemischbildungseinrich­ tung weist ein Gehäuse 10 auf, das einen Saugkanal 12 um­ schließt.

Kernstück der Gemischbildungseinrichtung ist ein konischer Ausziehbalg 64, der sich innerhalb des zylindrischen Ge­ häuseteils 14 und koaxial zu diesem zwischen einem festste­ henden Halteteil 66 und einer mit Gleitsitz innerhalb des Gehäuseteils 14 verschieblichen Hülse 68 erstreckt. Der Ausziehbalg 64 besteht aus einer Anzahl unterschiedlich großer Ringscheiben 70 aus porösem und dadurch saugfähigem Textilmaterial wie insbesondere Filz, die abwechselnd innen und außen durch Nähen, Kleben oder auf andere geeignete Weise miteinander verbunden und von metallenen Bördelringen 72 eingefaßt sind. Die Bördelringe 72 sind derart ausge­ legt, daß sie sich bei zusammengeschobenem Ausziehbalg einander in radialer Richtung überlappen und den Luftdurch­ tritt durch die Ausziehbalg 64 stark drosseln. Über die Kopfschraube erfolgt mittels eines Verbindungsrohrs 82 die Brennstoffzufuhr. Zwei Zentrierschrauben 84 im Gehäuseab­ schnitt 14 sorgen für die Zentrierung des Steuerrohrs 94, das sich in das Innere des Ausziehbalges 64 erstreckt.

Die Hülse 68 ist verhältnismäßig dickwandig ausgebildet und weist an der unteren und der oberen Stirnseite Gewinde­ bohrungen 96 bzw. 98 auf. Die unteren Gewindebohrungen 96 nehmen Schrauben 100 auf, mit denen die oberste Ringschei­ be 70 a des Ausziehbalgs 64 zwischen einem Haltering 102 und der Unterseite der Hülse 68 festgelegt ist. Die oberen Gewindebohrungen in der Hülse 68 dienen der Befestigung einer ebenen Lochscheibe 104, welche den Durchtritt der angesaugten Verbrennungsluft ermöglicht.

Die Bohrung der Gewindebuchse 110 nimmt eine durch Drehen verstellbare, geschlitzte Stellschraube 114 auf, die durch eine Kontermutter 116 an der Gewindebuchse 110 gegen Dre­ hung festlegbar ist. Die Stellschraube 114 hat am Schaft­ ende einen gewindelosen Ansatz 118 von gleichem Durchmesser wie das Steuerrohr 94, der mit einer radialen Gewindeboh­ rung 120 zur Aufnahme einer Klemmschraube 122 versehen ist. Auf den Ansatz 128 sind mit engem Sitz zwei konzentrische Düsenrohre 124, 126 aufgeschoben, die einander spielfrei umschließen. Das innere Rohr 126 enthält eine der Klemm­ schraube 122 angepaßte runde Bohrung 127, während das äuße­ re Rohr 126 stattdessen ein Langloch 128 enthält, das ein begrenztes Verschieben des äußeren Düsenrohrs 126 gegenüber dem inneren Düsenrohr 124 und der Stellschraube 114 bei gelöster Klemmschraube 122 gestattet. Ein Sicherungsring 130 sichert die Klemmschraube 122 nach dem Festziehen.

Die Düsenrohre 124, 126 sind mit mehreren schräg verlaufen­ den engen Schlitzen 132 bzw. 134 in übereinstimmender An­ zahl und Anordnung versehen, die fischgrätenartig an den Düsenrohren 124, 126 verteilt sind. Durch das vorerwähnte Verschieben des äußeren Düsenrohrs 126 gegenüber dem inne­ ren Düsenrohr 124 können die Schlitze 124, 126 mehr oder weniger in Deckung gebracht werden, um ihre wirksame Brei­ te einzustellen. In das innere Düsenrohr 124 ragt spielfrei das Steuerrohr 94 und dringt beim Absenken der Hülse 68 immer tiefer in die Düsenrohre 124, 126 ein, wodurch die Düsenschlitze 132, 134 zunehmend bis auf eine Restlänge für den Leerlaufbetrieb verschlossen werden. Diese Restlän­ ge kann mit Hilfe der Stellschraube 114 nach Lösen der Kon­ termutter 116 leicht verstellt werden.

In die Hülse 68 sind, wie Fig. 2 zeigt, diametral zuein­ ander zwei Bolzen 136 eingesetzt, die vertikale Schlitze 138 im Gehäuseoberteil 14 durchsetzen und von einem Gabel­ hebel 140 erfaßt werden, der an einem Lageransatz 142 an der Außenseite des Gehäuseoberteils 14 mittels einer Schwenkachse 144 verschwenkbar ist. Der Gabelhebel 140 ist mittels eines in Fig. 1 nur schematisch angedeuteten Gestän­ ges 146 mit dem Gaspedal 148 des Vergasermotors verbunden und kann durch Niederdrücken desselben gegen die Kraft ei­ ner Rückstellfeder 150 derart verschwenkt werden, daß die Hülse 68 aus der in Fig. 5 gezeigten Leerlaufstellung in die in Fig. 1 gezeigte Vollaststellung bewegt wird und da­ durch der Ausziehbalg 64 ausgezogen und gleichzeitig die Düsenschlitze 132, 134 zunehmend geöffnet werden.

Die dargestellte und beschriebene Gemischbildungseinrich­ tung arbeitet wie folgt:

Mit dem Andrehen des Motors saugt dieser Luft durch den Luftfilter in das Innere des Gehäuses 10, die den einge­ spritzten Kraftstoff mitnimmt und auf der Innenseite des Ausziehbalges 64 niederschlägt und diesen damit tränkt.

Mit der Tränkung des Ausziehbalges wächst dessen Strömungs­ widerstand für die hindurchgesaugte Luft, und es bildet sich an der Außenseite des Balges ein Unterdruck, der dort zur Verdampfung des Kraftstoffes und damit zur Bildung ei­ nes Kraftstoff-Luft-Gemisches führt, das sich nach Errei­ chen der Zylinder des Motors unter den Zündimpulsen der Zündkerzen entzündet und dadurch den Betrieb des Motors von selbst aufrechterhält.

Da zwischen den Bördelringen 72 nur sehr enge Spalte beste­ hen, wird an ihnen ein verhältnismäßig großer Druckabfall auftreten mit der Folge, daß der Unterdruck an der Außensei­ te der Ringscheiben 70 des Ausziehbalges verhältnismäßig gering ist und dementsprechend auch nur geringe Mengen an Kraftstoff verdampfen. Gegebenenfalls kann die Spaltweite zwischen den Bördelringen 72 durch eine (nicht gezeigte) Anschlagschraube für den Gabelhebel 140 verstellt werden.

Soll nun der Motor beschleunigt werden, wird das Gaspedal 148 niedergedrückt und dadurch die Hülse 68 über das Gestän­ ge 146 und den Gabelhebel 140 angehoben. Dadurch wird auch der Ausziehbalg 64 zunehmend auseinandergezogen, und die Bördelringe 72 heben voneinander ab. Gleichzeitig verrin­ gert sich die Eindringtiefe des Steuerrohrs 94 in die Dü­ senrohre 124, 126 mit der Folge, daß die wirksame Länge der Schlitze 132, 134 vergrößert wird und mehr Kraftstoff in das Innere der Hülse eingespritzt wird. Mit der zuneh­ menden Kraftstoffmenge verdampft auch mehr Kraftstoff an der Außenseite des Ausziehbalges 64 und ergibt ein zunächst fetteres Gemisch, das den Motor beschleunigt. Die dadurch angesaugte größere Luftmenge gleicht jedoch die Übersätti­ gung des Gemisches mit Kraftstoff sofort wieder aus. Da sich die Spalte zwischen den Bördelringen 72 vergrößern, nimmt der zwischen ihnen erzeugte Druckabfall ab, und der vom Motor erzeugte Unterdruck wird immer stärker an der Außenseite der Ringscheiben 70 des Ausziehbalges 64 wirk­ sam, was zu einer optimalen Verdampfung des Kraftstoffes an dieser Stelle führt.

Es leuchtet ein, daß je nach der Stellung der Hülse 68 und des Ausziehbalges 64 sowie der Eindringtiefe des Steuer­ rohrs 94 in die Düsenrohre 124, 126 die Menge an Kraft­ stoff, die von der angesaugten Verbrennungsluft im verdampf­ ten Zustand aufgenommen wird, dem Luftstrom entsprechend angepaßt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zum Bilden eines Gasgemisches aus Kraftstoff und Luft für eine Brennkraftmaschine mittels Oberflächenver­ gasung des Kraftstoffs, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbrennungsluft durch eine poröse mit dem Kraftstoff getränkte Balgoberfläche ge­ saugt wird, wobei die Balgoberfläche sowie die erforder­ liche Kraftstoffzufuhr an den Balg entsprechend den Be­ triebsbedingungen der Brennkraftmaschine veränderbar sind.

2. Gemischbildungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem innerhalb eines Gehäuses aus­ gebildeten Ansaugkanal für die Verbrennungsluft von vor­ zugsweise kreisförmigem Querschnitt, in welchen eine Zer­ stäuberdüse für den Kraftstoff querschnittsmittig mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (132, 134) auf der Lufteintrittsseite eines zur Achse des Ansaugkanals (12) koaxialen harmonikaartigen Auszieh­ balges (64) aus saugfähigem Textilmaterial angeordnet ist, der sich in Richtung des Luftstroms im Ansaugkanal (12) konisch verjüngt, wobei das stromauf gelegene Ende des Ausziehbalges (64) über das Gaspedal (148) gegenüber dem Ansaugkanal (12) dichtend verschieblich ist und das strom­ ab gelegene Ende des Ausziehbalges (64) innerhalb des Ge­ häuses (10) festgelegt ist.

3. Gemischbildungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse von einer Anzahl schraubenförmig verlaufender Schlitze (132, 134) in der Wandung eines Düsenrohrs (124, 126) besteht, deren Länge von einem axial darin verschieblichen Steuer­ rohr (94) veränderbar ist.

4. Gemischbildungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr aus einem Innenrohr (124) und einem Außenrohr (126) besteht, die mit der gleichen Schlitzanordnung versehen und zur Einstellung der Schlitzbreite relativ zueinander einstellbar sind.