DE3805927C2 - - Google Patents
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- F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
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Description
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 (Th. Bohn, Band 2:
Verdrängermaschinen, Teil II, 1983, Seiten 170 und 171), welche die
Homogenisierung eines aus einer Gemischbildungsstelle durch das
Saugrohr zu der Brennkraftmaschine strömenden Luft-Kraftstoff-Gemisches
verbessert. Die Vorrichtung befindet sich im Saugrohr vornehm
lich an einer Stelle des größten Wandniederschlages einzelner Kraft
stofftröpfchen. Die Vorrichtung besteht aus einem Deckel im Saug
rohr, der Grundfläche, aus dem einzelne stachelartige Erhebungen
heraus- und in das Saugrohr hineinragen. In der Literatur wird diese
Vorrichtung häufig als "Fakir-Vorwärmdeckel" bezeichnet. Die Vor
richtung wird üblicherweise elektrisch beheizt und dient zur Verrin
gerung einer Kraftstoffwandfilmbildung, insbesondere während des
Kaltstarts und in der Warmlaufphase. Die stachelartigen Erhebungen
haben keinen oder nur einen untergeordneten Einfluß auf die Strö
mungsverhältnisse im Saugrohr. Sie sind nicht in der Lage, die Strö
mung des Luft-Kraftstoff-Gemisches 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 (VDI Fortschrittberichte, Reihe 12, Nr. 62, Seiten 62 bis 64 und
187 bis 190). 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.
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 des weiteren 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.
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.
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.
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