DE3805927A1 - Vorrichtung zur verbesserung der gemischverteilung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Verbesserung der Gemischverteilung in einem Saugrohr einer mehrzylindrigen Brenn­ kraftmaschine eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Hauptan­ spruchs. Es ist schon eine Vorrichtung bekannt, welche die Homogeni­ sierung eines aus einer Gemischbildungsstelle durch das Saugrohr zu der Brennkraftmaschine strömenden Luft-Kraftstoff-Gemisches verbes­ sert. Die Vorrichtung befindet sich im Saugrohr vornehmlich an einer Stelle des größten Wandniederschlages einzelner Kraftstofftröpfchen. Die Vorrichtung besteht aus einem Deckel im Saugrohr, der Grund­ fläche, aus dem einzelne stachelartige Erhebungen heraus- und in das Saugrohr hineinragen. In der Literatur wird diese Vorrichtung häufig als "Fakir-Vorwärmdeckel" bezeichnet. Die Vorrichtung wird üblicher­ weise elektrisch beheizt und dient zur Verringerung einer Kraft­ stoffwandfilmbildung, insbesondere während des Kaltstarts und in der Warmlaufphase. Die stachelartigen Erhebungen haben keinen oder nur einen untergeordneten Einfluß auf die Strömungsverhältnisse im Saug­ rohr. Sie sind nicht in der Lage, die Strömung des Luft-Kraft­ stoff-Gemisch in Richtung einzelner Zylinder zu beeinflussen.

Andererseits gibt es bereits Rippen mit einer Höhe von ca. 3 mm, welche innerhalb des Saugrohres an einer Saugrohrwandung angeordnet sind. Diese können so angebracht werden, daß sie je nach Bedarf zur Umleitung des Wandfilmes dienen können, oder sie können den Wandfilm zum Abreißen bringen. Auch diese Rippen haben keinen nennenswerten Einfluß auf die Strömungsverhältnisse im Saugrohr.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verbesserung der Gemischvertei­ lung in einem Saugrohr mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt­ anspruches hat demgegenüber zwei wesentliche Vorteile. Der eine Vor­ teil ist, daß ein aus dem Luft-Kraftstoff-Gemisch auf die Vorrich­ tung auftreffendes Kraftstofftröpfchen umgehend verdampft wird, wo­ durch der Kraftstoffwandfilm wirkungsvoll verhindert wird. Der an­ dere Vorteil ist, daß durch die mindestens eine Leitwand das Luft-Kraftstoff-Gemisch vorbestimmbar gelenkt werden kann. Durch An­ bringen der Leitwand zwischen den Erhebungen wird die Leitwand aus­ reichend beheizt, so daß sich daran keine Kraftstofftröpfchen ab­ setzen können, und desweiteren hat die Leitwand eine optimale posi­ tion, in der die Verteilung des aus der Gemischbildungsstelle aus­ tretenden Gemisches wirkungsvoll in vorbestimmbarer Weise beeinflußt werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch genannten Vorrichtung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Fig. 1 und 4 zeigen einen Längsschnitt durch einen Saugrohr­ abschnitt mit je einer beispielhaft dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Fig. 2, 3, 5, 6 und 7 zeigen einen Blick von oben auf einen aufgeschnittenen Saugrohrabschnitt mit der Vorrich­ tung, die beispielhaft in fünf verschiedenen Ausführungsformen in einem stets gleich ausgeführten Saugrohrabschnitt, teilweise nur ausschnittweise, dargestellt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1 bis 7 sind gleiche und gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Saugrohrabschnitt eines Saugrohres 1 einer Mehrzylinder­ brennkraftmaschine. An einem Ende des Saugrohres befindet sich eine Zulauföffnung 2, die sich nach oben hin öffnet. Über der Zulauföff­ nung 2 und mit dem Saugrohr 1 verbunden befindet sich eine Gemisch­ bildungsstelle 4. Diese kann entweder ein Vergaser oder eine zen­ trale Einspritzeinheit sein. An der Gemischbildungsstelle 4 befindet sich eine Zulaufstelle für Luft 5 und eine Zulaufstelle für Kraft­ stoff 6. Im unteren Bereich des Saugrohres 1, dem Saugrohrboden 10, ist in einer Bodenöffnung 11 eine erfindungsgemäße Vorrichtung 12 zur Verbesserung der Gemischverteilung so angeordnet, daß die Boden­ öffnung 11 durch die Vorrichtung 12 verschlossen wird. Ein in der Gemischbildungsstelle 4 gebildetes Luft-Kraftstoff-Gemisch strömt durch die Zulauföffnung 2 in das Saugrohr 1, dann mindestens teil­ weise durch den Wirkbereich der Vorrichtung 12, und an nachfolgenden Verzweigungen 7 teilt sich das Gemisch in mehrere Saugleitungsarme 8. Die Strömung des Gemisches in Saugleitungsarme 8 (Fig. 2) wird in der Zeichnung durch Pfeile 9 symbolisiert.

Die Vorrichtung 12 umfaßt einen Flansch 14, ein zylindrisches Teil 16, eine Grundfläche 17, stachelartige Erhebungen 18, mindestens eine Leitwand 20, ein oder mehrere Heizelemente 21, eine elektrische Zuleitung 23 und eine Abdeckung 24. Der zylindrische Teil 16 befin­ det sich innerhalb der Bodenöffnung 11. Die Länge des zylindrischen Teiles 16 ist so bemessen, daß der Flansch 14 an einer Unterseite 27 des Saugrohres 1 einerseits zur Anlage kommt, und andererseits eine Oberfläche 28 der Grundfläche 17 mit einer inneren Bodenfläche 30 des Saugrohres in etwa in einer Ebene liegt. Aus der Grundfläche 17 erheben sich in bekannter Weise die stachelartigen Erhebungen 18. Bei den Erhebungen 18 handelt es sich um relativ lange stiftartige, meist runde Gebilde mit relativ kleinem Durchmesser. Die Erhebungen 18 ragen aus der Grundfläche 17 in das Saugrohrinnere 31 hinein. An einer der Oberfläche 28 gegenüberliegenden Unterseite 33 der Grund­ fläche 17 sind die Heizelemente 21 angeordnet. Anstatt mit den Heiz­ elementen 21 kann die Vorrichtung 12 auch mit Abgas oder mit Kühl­ wasser beheizt werden, was jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Über die elektrische Zuleitung 23 werden die Heizelemente 21 mit elektrischer Energie versorgt. Als Schutz vor äußeren Einflüssen werden die Heizelemente 21 mit der Abdeckung 24 abgedeckt. Die Vor­ richtung 12 ist zusammen mit der Abdeckung 24 mit dem Saugrohr 1 mit Hilfe geeigneter Verbindungselemente, üblicherweise mit Schrauben, verbunden. Zwecks Übersichtlichkeit sind die Verbindungselemente in der Zeichnung nicht dargestellt. Bei einer Fallstromsaugrohranlage befindet sich die Vorrichtung günstigerweise, wie in der Zeichnung dargestellt, im Bereich senkrecht unter der Gemischbildungsstelle 4. Im Bereich zwischen den Erhebungen 18 befindet sich die Leitwand 20. Diese kann je nach Bedarf mit dem übrigen Teil der Vorrichtung ver­ bunden sein. Einige der Möglichkeiten sind hier aufgeführt: Einklem­ men zwischen den Erhebungen 18, Verschweißen oder Verkleben mit der Grundfläche 17 an einer oder mehreren Stellen, Verschweißen oder Verkleben mit einer oder mit mehreren der Erhebungen 18, Verbinden mit der Grundfläche 17 oder mit den Erhebungen 18 durch geeignete Verbindungselemente, z. B. mit Schrauben. Die Leitwand kann aber auch zusammen mit der Grundfläche 17 aus einem Bauteil gefertigt sein, z. B. durch spanende Bearbeitung, durch Umformen oder durch Gießen. Die Leitwand erstreckt sich ebenso wie die Erhebungen 18 mehr oder weniger in das Saugrohrinnere 31 hinein. Die Leitwand 20 kann sich gleichweit, weniger weit oder weiter als die Erhebungen 18 in das Saugrohrinnere 31 hinein erstrecken. Bei Bedarf können sich die Leitwand 20 und/oder die Erhebungen 18 über den gesamten Quer­ schnitt des Saugrohrinneren 31 erstrecken, so daß nur einzelne, ge­ zielt gewählte Lücken verbleiben. Vorzugsweise hat die Leitwand 20, von der Oberfläche 28 aus gemessen, eine Höhe von etwa 3 mm bis 30 mm. Die Leitwand 20 kann so angeordnet sein, daß zwischen der Leitwand 20 und der Oberfläche 28 der Grundfläche 17 an keiner Stel­ le ein Zwischenraum verbleibt oder so, daß an einzelnen Stellen ein Zwischenraum bleibt oder aber so, daß an keiner Stelle zwischen der Leitwand 20 und der Oberfläche 28 der Grundfläche 17 eine direkte Verbindung besteht. Bei auf die Oberfläche 28 senkrecht gerichtetem Blick, wie ihn die Fig. 2, 3 und 5 bis 7 zeigen, kann die Leit­ wand 20 verschieden aussehen. Sie kann entweder, wie in Fig. 3 dar­ gestellt, gerade sein oder einfach gekrümmt, z.B. V-förmig wie in Fig. 2 oder, wie nicht dargestellt, kann sie auch mehrfach gekrümmt sein. Die Leitwand 20 muß nicht unbedingt, wie in den Fig. 1 bis 3, 6 und 7 dargestellt, senkrecht auf der Oberfläche 28 der Grund­ fläche 17 stehen, sondern sie kann auch schief stehen, wie es z. B. in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Die Leitwand 20 kann sich, wie in der Draufsicht der Fig. 2, 3 und 5 dargestellt, nur im Bereich zwischen den Erhebungen 18 befinden oder, wie in der Drauf­ sicht der Fig. 6 dargestellt, mehr oder weniger aus diesem Bereich hinausragen. Statt nur einer Leitwand 20, können, wie es die Fig. 7 zeigt, auch zwei Leitwände oder, wie nicht dargestellt, mehr als zwei Leitwände angeordnet werden. Bei mehreren Leitwänden müssen nicht alle gleich aussehen und gleichartig angeordnet sein. Je nach Bedarf kann die mindestens eine Leitwand 20 eine Platte mit überall in etwa gleicher Dicke sein, oder sie kann strömungsgünstig geformt sein und/oder sie kann, besonders bei gußtechnischer Fertigung, mit zunehmender Distanz zum Grundkörper dünner werden.

Bei Mehrzylindermotoren, bei denen von der Gemischbildungsstelle 4 mehr als ein Zylinder versorgt werden müssen, treten zum Teil erheb­ liche Unterschiede in der Kraftstoffversorgung der einzelnen Zylin­ der auf. Neben der unterschiedlichen Mengenverteilung auf die Zylin­ der, gibt es innerhalb dieser Mengen qualitative Unterschiede. Diese sind dadurch bedingt, daß der Anteil Dampftropfen und Film wegen ihres Siedeverhaltens aus verschiedenen Kraftstoffkomponenten be­ stehen. Um die Aufteilung des Kraftstoffgemisches in die einzelnen Zylinder beeinflussen zu können, sollte die Vorrichtung 12 vor der Aufteilung des Saugrohres in einzelne Saugleitungsarme 8 angeordnet werden. Bisher schon hat man eine Beheizungseinrichtung bei Fall­ stromsaugrohren im Saugrohr 1 am Saugrohrboden 10 gegenüber der Zu­ lauföffnung 2 unterhalb der Gemischbildungsstelle 4 angeordnet. Dies ist aber auch die Stelle, an der die Gemischaufteilung durch eine oder mehrere Leitwände wirkungsvoll beeinflußt werden kann. Beson­ ders günstig ist, daß durch die beschriebene Anordnung der minde­ stens einen Leitwand 20 diese auch beheizt wird, wodurch die auf die Leitwand auftreffenden Kraftstofftropfen mitverdampft werden. Die günstigste Form für die Leitwand hängt von mehreren Faktoren ab, z. B. von der Form und Ausgestaltung des Saugrohres 1 mit den Saug­ leitungsarmen 8, von der Anzahl der Zylinder und von der Zündfolge der einzelnen Zylinder. Die Form und Anzahl der mindestens einen Leitwand 20 muß deshalb für jeden Motor und jedes Saugrohr separat festgelegt werden. Es ist günstig die mindestens eine Leitwand 20 so anzuordnen, daß ein eventuell sich bildender Kraftstoffwandfilm stromaufwärts vor der Leitwand 20 nicht aufgestaut werden kann.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen befin­ det sich die Vorrichtung 12 teilweise in der Bodenöffnung 11 des Saugrohres 1. Es sind aber auch Ausführungsformen möglich, bei denen sich die Vorrichtung 12 in einer Vertiefung am Saugrohrboden 10 be­ findet, ohne daß der Saugrohrboden nach außen hin geöffnet sein muß, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Günstig ist es, der Vorrichtung eine Gestalt zu verleihen, die einen versehentlichen Falscheinbau der Vorrichtung nicht zuläßt. Bei den gezeichneten Ausführungsbeispielen wird dies durch eine vorstehende Nase 41 am Grundkörper 17, die in eine Kerbe 42 in der Bodenöffnung 11 greift, erreicht.

Besonders vorteilhaft ist es, den Grundkörper 17, die stachelartigen Erhebungen 18 und die mindestens eine Leitwand 20 aus einem gut wärmeleitenden Material mit einer den Wärmeübergang begünstigenden Oberfläche herzustellen und diese Teile gleichzeitig gegenüber dem Saugrohr 1 thermisch möglichst weitgehend abzukoppeln.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Verbesserung der Gemischverteilung in einem Saug­ rohrabschnitt eines Saugrohres für eine Brennkraftmaschine mit aus einem Grundkörper herausragenden, relativ steilen, einzeln stehen­ den, in das Saugrohr hineinragenden, stachelartigen Erhebungen und mit einer mit der Vorrichtung verbundenen Beheizung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Saugrohrabschnitt mindestens eine Leitwand (20) angeordnet und mit der Vorrichtung (12) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens einem Teil der Erhebungen (18) mindestens eine Leitwand (20) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (20) zwischen mindestens einem Teil der Erhebungen (18) eingeklemmt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (20) an mindestens einer Stelle mit mindestens einer Erhebung (18) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (20) an mindestens einer Stelle mit dem Grundkörper (17) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Leitwand (20) zusammen mit dem Grundkörper (17) aus einem Werkstück gefertigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Leitwand (20) und dem Grundkörper (17) kein Zwischen­ raum verbleibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Leitwand (20) und dem Grundkörper (17) zumindest stel­ lenweise ein freier Zwischenraum verbleibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Leitwand (20) die Form einer Platte besitzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Leitwand (20) die Form einer gekrümmten Platte be­ sitzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke mindestens einer Leitwand (20) ungleichmäßig gestaltet ist.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß bei mehreren Leitwänden (20) nicht alle Leitwände die gleiche Größe und Gestalt aufweisen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Leitwand (20) auf einer Oberfläche (28) des Grund­ körpers (17) geneigt steht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Saugrohrabschnitt, im Bereich stromaufwärts der Vorrichtung eine Gemischbildungsstelle (4) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (20) von einer Oberfläche (28) des Grundkörpers (17) aus gemessen eine Höhe von 3 mm bis 30 mm hat.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (20) aus einem gut wärmeleitenden Material besteht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (20) eine den Wärmeübergang begünstigende Oberfläche besitzt.