DE3511094A1 - Device for feeding an auxiliary gas flow into the intake port of a spark ignition engine - Google Patents

Device for feeding an auxiliary gas flow into the intake port of a spark ignition engine

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Abstract

The device has one or more, preferably two admission ports (7a, 7b), which downstream of the throttle valve (2) situated in the intake port (39) of the spark ignition engine open tangentially into the intake port where they generate a rotary flow due to mixing with the main flow. <IMAGE>

Description

Beschreibung description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Vorrichtung ist aus der WO 84/04134 bekannt Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Öffnungen in der Ansaugkanalwand, aus welchen die zusätzlichen Gasströme in den Ansaugkanal eintreten, einander diametral gegenüberliegende Schlitze, welche sich in Umfangsrichtung des Ansaugkanals über einen Umfangwinkel von weniger als 1800 erstrekken. Diesen Schlitzen wird das zusätzliche Gas durch eine oder mehrere Zuleitungen in Abhängigkeit von dem im Ansaugkanal herrschenden Unterdruck zugeführt. Durch die Formgebung der Schlitze und die Führung der Zuleitungen zu den Schlitzen bedingt tritt bei der bekannten Vorrichtung das zusätzliche Gas überwiegend in radialer Richtung aus den Schlitzen aus; die aus den Schlitzen austretenden zusätzlichen Gasströme treffen im Bereich der Achse des Ansaugkanals aufeinander und bewirken dort eine intensive Verwirbelung mit dem Hauptstrom des Brennstoff/Luftgemisches. The invention is based on a device with the preamble of claim 1 specified features. Such a device is off of WO 84/04134 known In this known device, the openings in the Intake duct wall from which the additional gas flows enter the intake duct, diametrically opposed slots, which extend in the circumferential direction of the Extend the intake duct over a circumferential angle of less than 1800. These slots is the additional gas through one or more feed lines depending on supplied to the negative pressure prevailing in the intake duct. Due to the shape of the slots and the routing of the leads to the slots occurs conditionally with the known Device the additional gas predominantly in the radial direction from the slots the end; the additional gas flows emerging from the slots meet in the area the axis of the intake duct on each other and cause an intense turbulence there with the main flow of the fuel / air mixture.

Das aus den Schlitzen mit hoher Geschwindigkeit ausströmende zusätzliche Gas löst von der Ansaugkanalwand den dort kondensierten Brennstoff ab, zerstäubt ihn und homogenisiert das Brennstoff- Luft-Gemisch.The extra flowing out of the slots at high speed Gas removes the condensed fuel from the intake duct wall, atomises it it and homogenizes the fuel-air mixture.

Die bekannte Vorrichtung ermöglicht es, dass praktisch über den gesamten Drehzahlbereich des Motors ein relativ mageres Gemisch verbrannt wird. Der Luftüberschuß in dem Gemisch, welches dem Motor zugeführt wird, kann in der Größenordnung von etwa 20% liegen.The known device makes it possible that practically over the entire Speed range of the engine a relatively lean mixture is burned. The excess air in the mixture that is fed to the engine can be of the order of about 20%.

Außerdem wird eine Verringerung der Stickoxidanteile im Abgas erreicht, und zwar insbesondere dann, wenn ein Teil der Abgase des Motors durch die Schlitze in der Ansaugkanalwand zurückgeführt wird.In addition, a reduction in the nitrogen oxide content in the exhaust gas is achieved, especially when some of the exhaust gases from the engine pass through the slots is returned in the intake duct wall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen der eingangs genannten Art dahingehend wei- terzuentwickeln, dass dem Motor ein noch stärker abgemagertes Gemisch aus Luft und Brennstoff zugeführt werden kann, ohne dass die Zündfähigkeit des Gemisches darunter leidet. Solche noch stärker abgemagerten Gemische haben nämlich den Vorteil, dass sie zu besonders geringen Anteilen von Stickoxiden und Kohlenmonoxid im Abgas führen. The invention is based on the object of providing devices from the above mentioned type in this regard to develop that the engine is even more emaciated Mixture of air and fuel can be supplied without affecting the ignitability of the mixture suffers. Such even more emaciated mixtures have namely the advantage that they contain particularly low levels of nitrogen oxides and carbon monoxide lead in the exhaust gas.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit dem im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. This object is achieved by a device with that in claim 1 specified features.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further developments of the invention are the subject of the subclaims.

Durch das tangentiale Einführen des Zusatzgasstroms wird im Ansaugkanal des Ottomotors eine Drehströmung erzeugt, die im weiteren Verlauf infolge der inneren Reibung mit einer Wirbelbildung verknüpft ist. Wie mit der aus der WO 84/04134 bekannten Vorrichtung gelingt es auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, einen Brennstofffilm, welcher sich bevorzugt im Bereich der Drosselklappe auf der Ansaugkanalwandung niederschlägt, abzuheben und zu zerstäuben und das Gemisch im Bereich stromab der Drosselklappe zu homogenisieren. Überraschenderweise hat es sich jedoch gezeigt, dass der Grad der Homogenisierung infolge der Ausbildung einer Drehströmung im Ansaugrohr größer ist, als wenn man wie bisher die zusätzlichen Gasströme unter dem Gesichtspunkt einer starken Verwirbelung überwiegend radial einleitet. Es wird vermutet, dass einer der Gründe für die verbesserte Gemischaufbereitung darin liegt, dass sich durch die Ausbildung einer Drehströmung der Weg des Gemisches durch das Ansaugrohr verlängert. As a result of the tangential introduction of the additional gas flow, in the intake duct of the gasoline engine generates a rotary flow, which in the further course as a result of the inner Friction is linked to the formation of eddies. As with that known from WO 84/04134 The device also succeeds with the device according to the invention, a fuel film, which is preferably reflected in the area of the throttle valve on the intake duct wall, lift off and atomize and the mixture in the area downstream of the throttle valve to homogenize. Surprisingly, however, it has been shown that the degree the homogenization is greater due to the formation of a rotary flow in the intake pipe is as if, as before, the additional gas flows from the point of view a strong turbulence mainly radially initiates. it is supposed that One of the reasons for the improved mixture preparation is that the path of the mixture through the intake pipe through the formation of a rotary flow extended.

Die verbesserte, homogenere Gemischaufbereitung ermöglicht es, den Luftüberschuß im Gemisch bei guter Zündfähigkeit auf über 20% zu erhöhen, was im Ergebnis zu einer vollständigeren Verbrennung mit verringertem Schadstoffausstoß bei verringertem Verbrauch führt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sie mit einer sehr einfachen Vorrichtung erreicht wird, die insbesondere frei von beweglichen Teilen ist, wenn man von Organen (Ventilen oder Drosselklappen) absieht, die zum Steuern der Menge des Zusatzgasstroms in ähnlicher Weise wie bei der aus der WO 84/04134 bekannten Vorrichtung gebraucht werden. The improved, more homogeneous mixture preparation enables the To increase excess air in the mixture with good ignitability to over 20%, which in the The result is more complete combustion with reduced emissions with reduced consumption. Another advantage of the invention is that it is achieved with a very simple device that is particularly free moving parts is when organs (valves or throttle valves) disregards that for controlling the amount of make-up gas flow in a manner similar to that in the device known from WO 84/04134 are used.

Wie beim Gegenstand der WO 84/04134 kann der Zusatzgasstrom aus Luft, aus rückgeführten Abgas, aus katalytisch erzeugtem Spaltgas oder aus einer Mischung dieser Substanzen bestehen. As with the subject matter of WO 84/04134, the additional gas stream can consist of air, from recirculated exhaust gas, from catalytically generated cracked gas or from a mixture these substances exist.

Grundsätzlich kann eine Drehströmung bereits durch eine einzige, tangential in den Ansaugkanal einmündende Düse erzeugt werden. Zur Erzeugung einer ausgeprägten, intensiven Drehströmung wird jedoch bevorzugt, zwei Düsen vorzusehen, die zweckmässigerweise in einer gemeinsamen Ebene einander diametral gegenüberliegend so angeordnet sind, dass die beiden aus ihnen austretenden Zusatzgasströme aus entgegengesetzten Richtungen kommend in den Ansaugkanal eintreten. In principle, a rotary flow can already be achieved through a single, A nozzle opening tangentially into the intake duct can be generated. To generate a pronounced, intense rotary flow, however, it is preferred to provide two nozzles, which are conveniently diametrically opposed to one another in a common plane are arranged in such a way that the two additional gas flows emerging from them come from opposite directions Directions coming into the intake duct.

Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch durchaus möglich, mehr als zwei Düsen für den Zusatzgasstrom vorzusehen, und diese Düsen müssen auch nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen, sondern können über einen längeren Abschnitt des Ansaugrohrs verteilt werden.In the context of the invention, however, it is also quite possible to use more than to provide two nozzles for the additional gas flow, and these nozzles do not have to lie in a common plane, but can be over a longer section of the suction pipe.

Zum Erzielen einer kräftigen Drehströmung wird angestrebt, das zusätzliche Gas mit möglichst hoher Geschwindigkeit in den Ansaugkanal eintreten zulassen. In order to achieve a strong rotary current, the aim is to use the additional Allow gas to enter the intake duct at the highest possible speed.

Zweckmäßigerweise stimmt man deshalb den Mündungsquerschnitt der Düsen und den Querschnitt der Zuleitungen, die das zusätzliche Gas den Düsen zuführen, so aufeinander ab, dass der Durchsatz durch den kleineren Mündungsquerschnitt der Düsen bestimmt wird. Insbesondere empfiehlt es sich, die Anströmkanäle, aus welchen das zusätzliche Gas in den Ansaugkanal eintritt, als Überschalldüsen auszubilden, sodass der Zusatzgasstrom mit Überschallgeschwindigkeit in den Ansaugkanal eintritt.It is therefore expedient to adjust the mouth cross-section of the nozzles and the cross-section of the supply lines that feed the additional gas to the nozzles, so that the throughput through the smaller mouth cross-section the nozzle is determined. In particular, it is advisable to use the inflow channels which the additional gas enters the intake duct as supersonic nozzles, so that the additional gas flow enters the intake duct at supersonic speed.

Da infolge der Ausbildung einer Drehströmung das durch den Ansaugkanal strömende Gemisch einer verstärkten Wechselwirkung mit der Ansaugkanalwand unterliegt, wird es bevorzugt, die Ansaugkanalwand beheizbar auszubilden, um insbesondere bei noch kaltem Motor die Homogenisierung des Gemisches zu begünstigen bzw. eine Kondensation des Brennstoffs auf der Ansaugkanalwand zu unterbinden. Außerdem kann die Ansaugkanalwand mit Vorteil dazu herangezogen werden, den Bereich, in welchem sich eine Drehströmung ausbildet, zu verlängern, indem man auf der Innenwand des Ansaugkanals niedrige Leitelemente, beispielsweise wendelförmig verlaufende Rippen anordnet. Because as a result of the formation of a rotary flow through the intake port the flowing mixture is subject to increased interaction with the intake duct wall, it is preferred to design the intake duct wall so that it can be heated, in particular for to promote the homogenization of the mixture or condensation when the engine is still cold of the fuel on the intake duct wall. In addition, the intake duct wall can advantageously be used for this purpose, the area in which there is a rotary flow trains to lengthen by placing low on the inner wall of the intake duct Guide elements, for example, arranged helically extending ribs.

Die Erfindung eignet sich besonders für Vergasermotoren und dort insbesondere auch für deren nachträgliche Ausrüstung mit einer solchen Vorrichtung. The invention is particularly suitable for carburetor engines and there especially for their subsequent equipment with such a device.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. An embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawings Drawings shown.

Fig- 1 zeigt eine Vorrichtung zum Zuführen eines Zusatzgasstroms in den Ansaugkanal eines Ottomotors, und zwar einen Schnitt gemäß der Linie 1-1 in Fig. 2, und Fig. 2 zeigt den Längsschnitt ll-ll durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung. Fig. 1 shows a device for supplying an additional gas stream in the intake duct of a gasoline engine, namely a section along the line 1-1 in FIG. 2 and FIG. 2 shows the longitudinal section II-II through the one shown in FIG Contraption.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an die Unterseite eines Vergasers 1 des Ottomotors ein flaches Zusatzteil 3 angeflanscht, in welchem ein im Querschnitt kreisförmiger Durchgang 39a als Fortsetzung des im Vergaser 1 liegenden Ansaugkanals 39 vorgesehen ist. In the illustrated embodiment is on the underside of a Carburetor 1 of the gasoline engine flanged a flat additional part 3, in which a Passage 39a, which is circular in cross section, as a continuation of the passage 39a in the carburetor 1 Intake channel 39 is provided.

Dieser kreisförmige Durchgang 39a ist teilweise umgeben von zwei sich gegenüberliegenden und sich in Umfangsrichtung des Durchgangs 39a erstreckenden, kreissegmentförmigen Schlitzen 9 und 10, denen ein Gas, z.B.This circular passage 39a is partially surrounded by two opposite and extending in the circumferential direction of the passage 39a, circular segment-shaped slots 9 and 10 to which a gas, e.g.

Luft, Abgas oder ein Spaltgas zugeführt wird. Die Zuführung geschieht durch ein Rohr 6, welches in einen am Zusatzteil 3 angebauten Anschlußstutzen 4 einmündet, in welchem sich zur Steuerung des Durchsatzes des Zusatzgasstroms eine Drosselklappe 5 befindet. Der Anschlußstutzen mündet in einen flachen, im Zusatzteil 3 verlaufenden Kanal 7, welcher in die zu den beiden Schlitzen 9 und 10 führenden Anströmkanäle 7b bzw. 7a verzweigt ist, die in tangentialer Richtung in den Durchgang 39a einmünden.Air, exhaust gas or a cracked gas is supplied. The feed happens through a pipe 6, which is inserted into a connecting piece 4 attached to the additional part 3 opens, in which to control the throughput of the additional gas flow a Throttle valve 5 is located. The connecting piece opens into a flat one in the additional part 3 running channel 7, which in the leading to the two slots 9 and 10 Inflow channels 7b and 7a are branched, which in the tangential direction into the passage 39a merge.

Die Drosselklappe 5 ist bei Leerlaufbetrieb des Ottomotors geschlossen; ihre Stellung hängt von Unterdruck im Ansaugkanal 39 ab und kann zu diesem Zweck mit der Drosselklappe 2 des Vergasers in der Weise in mechanischer Verbindung stehen, dass sie geöffnet wird, wenn die Drosselklappe 2 beim Übergang vom Leerlaufbetrieb zum Teillast- und Volllastbetrieb geöffnet wird. The throttle valve 5 is closed when the gasoline engine is idling; their position depends on the negative pressure in the intake duct 39 and can be used for this purpose are in mechanical connection with the throttle valve 2 of the carburetor in such a way that that it is opened when the throttle valve 2 is transitioning from idling operation is opened for partial load and full load operation.

Man könnte die Drosselklappe 5 aber auch mit einer Unterdruckdose steuern, welche auf den Unterdruck im Ansaugkanal 39 anspricht. Die Drosselklappe 2 des Vergasers befindet sich stromauf der Schlitze 9, 10 nahe bei diesen im Ansaugkanal 39. You could also use the throttle valve 5 with a vacuum unit control which responds to the negative pressure in the intake duct 39. The throttle 2 of the carburetor is upstream of the slots 9, 10 close to these in the intake duct 39.

Die beiden Schlitze 9, 10 sind einander diametral gegenüberliegend angeordnet und zwar symmetrisch zu der durch Verschiebung der Längsachse der Drosselklappenwelle 21 parallel zu sich selbst entlang der Längsmittellinie des Ansaugkanals 39 erzeugten, gedachten Teilungsfläche des Ansaugkanals 39, welche bei üblicherweise zylindrisch ausgebildeten Ansaugkanal eine Ebene ist. Stromab der Drosselklappe 2 schlägt sich an jenen Bereichen der Wandung des Ansaugkanals 39, wo sich im Teillastbetrieb, also bei geringerer Öffnung bis ungefähr zu einer Dreiviertel-Öffnung der Drosselklappe 2 die größte Weite der sichelförmigen Durchgänge für das Brennstoff-Luftgemisch befindet, der größte Anteil an Brennstoffkondensat nieder, und gerade in diesen Bereichen sind die beiden Schlitze 9 und 10 angeordnet, sodass das sich bevorzugt in diesem Bereich niederschlagende Brennstoffkondensat 30 durch den mit hoher Geschwindigkeit aus den Schlitzen 9 und 10 austretenden Zusatzgasstrom von der Wand des Ansaugkanals 39 abgehoben und vernebelt wird. Die Ausströmgeschwindigkeit des Zusatzgasstromes ist dann besonders hoch, wenn schon ab einer geringeren Drehzahl des Ottomotors die Drosselklappe 5 einen größeren Durchgang freigibt als die Schlitze, sodass die Schlitze 9 und 10 als einzige Begrenzung (Meßquerschnitt) für den Zusatzgasstrom wirken. Durch die Überlagerung des vom Vergaser kommenden Hauptgasstromes mit dem tangential aus den Schlitzen 9 und 10 eintretenden Zusatzgasstrom bildet sich stromab der Schlitze 9 und 10 der erfindungsgemäß gewollte wendelförmige Strömungsverlauf aus, welcher im unteren Teil der Fig. 2 schematisch angedeutet ist. The two slots 9, 10 are diametrically opposite one another arranged symmetrically to the displacement of the longitudinal axis of the throttle valve shaft 21 generated parallel to itself along the longitudinal center line of the intake duct 39, imaginary dividing surface of the intake duct 39, which is usually cylindrical trained intake duct is a level. Downstream of the throttle valve 2 strikes at those areas of the wall of the intake duct 39 where, in partial load operation, So with a smaller opening up to about three quarters of the opening of the throttle valve 2 the largest width of the crescent-shaped passages for the fuel-air mixture is located, the largest proportion of fuel condensate settled, and especially in this The two slots 9 and 10 are arranged in areas so that this is preferred In this area precipitating fuel condensate 30 by the at high speed additional gas flow emerging from the slots 9 and 10 from the wall of the intake duct 39 is lifted and nebulized. The outflow velocity of the additional gas flow is particularly high, if at a lower speed of the gasoline engine the throttle valve 5 releases a larger passage than the slots, so that the Slits 9 and 10 as the only limitation (measuring cross section) for the additional gas flow works. By superimposing the main gas flow coming from the carburetor with the The additional gas stream entering tangentially from the slots 9 and 10 is formed downstream of the slots 9 and 10 the helical flow course desired according to the invention from, which is indicated schematically in the lower part of FIG.

Claims (5)

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Zuführen eines aus rückgeführtem Abgas und/oder Frischluft und/oder Spaltgas bestehenden Zusatzgasstroms in den Ansaugkanal eines Ottomotors stromab der Drosselklappe quer zur Längsrichtung des Ansaugkanals, durch einen oder mehrere Anströmkanäle, die durch in der Ansaugkanalwand liegende Öffnungen in den Ansaugkanal münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmkanäle (7a, 7b) zur Erzeugung einer Drehströmung im Ansaugkanal (39) tangential oder annähernd tangential in den Ansaugkanal (39) münden.Claims 1. Device for feeding one from recycled Exhaust gas and / or fresh air and / or cracked gas existing additional gas flow into the intake duct of a gasoline engine downstream of the throttle valve transversely to the longitudinal direction of the intake duct, through one or more inflow channels, the through lying in the intake channel wall Openings open into the intake duct, characterized in that the inflow ducts (7a, 7b) for generating a rotary flow in the intake duct (39) tangentially or approximately open tangentially into the suction channel (39). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmkanäle (7a, 7b) für den Zusatzgasstrom als Überschalldüsen ausgebildet sind. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inflow channels (7a, 7b) are designed as supersonic nozzles for the additional gas flow. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Anströmkanäle (7a, 7b) vorgesehen sind, die an einander gegenüberliegenden Stellen aus einander entgegengesetzten Richtungen kommend in den Ansaugkanal (39) münden. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that exactly two inflow channels (7a, 7b) are provided which are located on opposite sides Places coming from opposite directions into the suction channel (39) flow out. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugkanalwandung von außen beheizt ist. 4. The device according to claim 1, characterized in that the The intake duct wall is heated from the outside. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugkanalwand auf ihrer Innenseite wendelförmig verlaufende Rippen hat. 5. Apparatus according to claim 1 or 4, characterized in that the intake duct wall has helically extending ribs on its inside.
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