DE7804922U1 - Vergaser - Google Patents

Description

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PATENTANWALT

HANS-JOACHIM KÄNTNER""

DIPLOM-INGENIEUR 6070 langen, 17- Februar 1978

DARMSTÄDTER STRASSE 8 Ktr./ha TELEPHON: <O6IO3) 23029

PATENTANWALT DlPL-INC. H-J. KANTNER * TELECRAMM_:KANTNERPATENTE |

D'iRMSTADTER STR.fl. 607 LANGEN/HESSEN LANGENHESSEN

Günther Bernecker

Montvale, New Jersey 07645, USA

Vergaser

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser und betrifft insbesondere einen Vergaser zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Brennstoff/Luft-Gemisch.

Es besteht ein großer Bedarf für Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, welche einen wirkungsvolleren Kraftstoffverbrauch aufweisen, der in einer größeren spezifischen Wegleistung, d.h. einer größeren Wegstrecke pro Volumenmenge Kraftstoff, gemessen in Meilen pro Gallone bzw. Kilometer pro Liter Kraftstoff, und weniger Abgabe von Kohlenwasserstoffen im Abgas resultiert. Darüber hinaus sind Maschinen mit geringeren Gestehungskosten höchst erwünscht.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser | für eine verbesserte Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, welchei j sehr viel einfacher und weniger kostenaufwendig ist als Vergaser ] nach dem Stande der Technik und welcher als günstige Eolge einen ] wirkungsvolleren Kraftstoffverbrauch mit daraus resultierender |

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BANKKONTO: DRESDNER BANK AC. FRANKFURT AM MAIN NR 4-112 5I9

NR. 285560 FRANKFURT

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größerer spezifischer Wegleistung und einem geringeren Geaalt an Kohlenwasserstoffen im Abgas mit sich bringt.

Dies wird nach der Erfindung in überraschend einfacher Weise durch einen Vergaser zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Brennstoff/Luft-Gemisch bewirkt, welcher sich durch ein Gehäuse mit einem in diesem enthaltenen porösen Material, eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in das Gehäuse und auf das poröse Material, mittels derer eine vollständige Verdampfung des Kraftstoffes bewirkbar ist, bevor dieser das Gehäuse verlaßt, eine Einrichtung zur gleichzeitig mit der Einspritzung des Kraftstoffes erfolgenden Zuleitung von Luft ins Gehäuseinnere, um ein Gemisch mit dem verdampften Kraftstoff zu bilden, und eine Einrichtung zum Ableiten dieses Gemisches aus dem Gehäuse zur Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine kennzeichnet. Der hier benutzte Ausdruck "Vergaser" bedeutet eine Vorrichtung, welche ein Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und-Luft bildet. Es ist aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ohne weiteres zu entnehmen, daß es sich bei einer solchen Vorrichtung nicht um einen herkömmlichen Vergaser in dem Sinne handelt, in dem dieser Ausdruck häufiger benutzt wird und der eine Vorrichtung bezeichnet, bei welcher Kraftstoff mittels einer Venturi-Düse in einen Luftstrom tröpfchenmäßig verstäubt wird. Das poröse Material nach der Erfindung ist typischerweise ein poröses Mineral oder hitzebeständiges Material wie beispielsweise poröse (unglasierte) Keramik, Ziegelbruch, Schlackenstücke oder Lava-oder dergleichen. Grundsätzlich können jedoch auch -poröse metallische oder andere poröse Materialien, wie beispielsweise gesinterte metallische Kompositionen, zur Verwendung kommen, welche physikalisch und chemisch dem heißen Kraftstoff, der heißen Luft und dem heißen Gemisch aus Kraftstoff und Luft im Vergaser zu widerstehen vermögen.

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Die Einspritzeinrichtung weist typischerweise Düsen oder Strahlen auf, welche den Kraftstoff aussprühen. Durch die

I Erfindung lassen sich komplizierte Pumpen- und Injektor-

f ' Systeme, wie diese in herkömmlichen Kraftstoffeinspritz-I

I Systemen üblich sind, und komplizierte Strukturen und konstruktive Ausbildungen, wie diese in herkömmlichen Vergasern j . üblich sind, vermeiden. Bei der vorliegenden Erfindung können

f zwei Einspritzeinheiten für eine Sechs- oder Achtzylinder-Maschine

\ und eine einzelne Einspritzeinheit für eine Vierzylinder-Maschine

i ausreichen.

i Gemäß einem die Erfindung in nicht naheliegender Weise fortbil-

|: denden untergeordneten Erfindungsgedanken kann der Kraftstoff

f mit Vorzug auf einen zumindest teilweise dampfförmigen Zustand

I aufgeheizt werden, "bevor er zur Einspritzung gebracht wird. Zu

I diesem Zwecke kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der

1 Erfindung eine Einrichtung zur tJbertragung von Wärme auf den

jj^: Kraftstoff vor der Ableitung des Gemisches desselben mit der

I Verbrennungsluft aus dem Gehäuse vorgesehen sein. Mit Vorzug

I kann hierfür eine Einrichtung zur Übertragung von Wärme von den

if Abgasen der Verbrennungskraftmaschine an den Kraftstoff vor dessen

I Einspritzung ins Gehäuseinnere oder eine Einrichtung zur "uoer-

I tragung von Wärme vom Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine

{ an den Kraftstoff vor dessen Einspritzung ins Gehäuseinnere vorge-

] sehen sein.

Hierfür kann der als Einrichtung zur Wärmeübertragung vorgesehene Wärmeaustauscher beispielsweise in Form eines Gehäuses, d.h. eines Gefäßes, und eines spulenartig geformten Segmentes der Kraftstoffleitung innerhalb dieses Gehäuses ausgeführt sein, durch welches die heißen Abgase oder das heiße Kühlmittel der Verbrennung kraftmaschine hindurchgeleitet werden bzw. wird.

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In ähnlicher Weise können zum gleichen Zweck der Unterstützung | der Gewährleistung vollständiger Verdampfung des Kraftstoffes I die.heißen Abgase oder das heiße Kühlmittel durch eine Einrichtung zur üb ertragung von Wärme von den heißen Abgasen oder dem heißen Kühlmittel an das Vergas er gehäuse und/oder das in diesem enthaltene poröse Material hindurchgeleitet werden. Demgemäß kennzeichnet sich eine entsprechende erfinderische Weiterbildung durch eine Einrichtung zur Übertragung von Wärme von den Abgasen der Verbrennungskraftmaschine an das Gehäuse und/oder das poröse Material, alternativ oder additiv zu welcher eine Einrichtung zur Übertragung von Wärme vom Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine an das Gehäuse und/oder das poröse Material vorgesehen sein kann. Die Übertragung der Wärme vom heißen Kühlmittel an das Gehäuse und an das poröse Material in diesem und/oder an die Kraftstoffleitung ist im allgemeinen praktisch nur darm wirksam, wenn das Kühlmittel der Maschine Wasser oder eine andere Flüssigkeit ist, und nicht, wenn die Maschine mit Luft gekühlt wird.

Wahlweise kann gemäß einem anderen untergeordneten Erfindungsgedanken demgemäß auch eine Einrichtung zur elektrischen Zusatzbeheizung der Kraftstoffzuführungsleitung zur Einrichtung zum Einspritzen des Kraftstoffes ins Gehäuse und/oder eine Einrichtung zur elektrischen Zusatzbeheizung des Gehäuses und/oder des porösen Materials insbesondere während des Anfahrzustandes der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein, um eine Hilfsheizung für die Kraftstoffleitung und/oder für den Vergaser zu schaffen. In weiterer zweckmäßiger Fortbildung dieses Erfindungsgedanksns kann bei einem solchen Vergaser mit einer Einrichtung zur Übertragung von Wärme von den Abgasen oder vom Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine auf das Gehäuse und/oder das poröse Material ferner vorgesehen sein, daß die Einrichtung zur 'elektrischen Zusatzbeheizung des Gehäuses und/oder des porösen Materials ihre ^ Wärme über die Führungsleitung bzw. Führungsleitungen für die Abgase oder das Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine im

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Bereich des Gehäuses und/oder des porösen Materials an dieses übertragene!angeordnet sind, und zwar vorzugsweise so, daß sie "diese Führungsleitung bzw. IPührungsleitungen umggibt, um jede durch die Abgase oder das Kühlmittel vorgesehene Beheizung in dem Zeitraum zu verstärken, in dem die Abgase oder das Kühlmittel noch nicht seine bzw. ihre normale Temperatur erreicht haben bzw. hat, welche sie bzw. es während des Betriebes der Maschine einnehmen bzw. einnimmt. Eine solche Heizeinrichtung kann thermostatisch so gesteuert bzw. geregelt werden, daß sie sich selbst abschaltet, wenn die Abgase oder das Kühlmittel die Betriebstemperatur erreicht haben.

Bei dem am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Wirkungsgrad des Maschinenbetriebes, die Praktikabilität und die Anpaßbarkeit der Erfindung am größten siad, wird die Beheizung des Kraftstoffes, des Vergasergehäuses und des in diesem enthaltenen porösen Materials allein mit Hilfe von Wärmeübertragung von den Abgasen an die Kraftstoffleii/ung und an das Gehäuse sowie das in diesem enthaltene poröse Material bewirkt. Unter den Vorteilen dieser bevorzugten Anordnung ist deren besonders leichte und unkomplizierte Anpaßbarkeit an eine luftgekühlte Verbrennungskraftmaschine wie auch an eine flüssigkeitsgekühlte Maschine besonders hervorzuheben. Ein anderer besonderer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß dann, wenn die Maschine ihre normale Betriebstemperatur erreicht hat, schnell, und bequem eine ausreichende Wärmemenge von den Abgasen an die Kraftstoffleitung übertragen werden kann, um zu gewährleisten, daß Kraftstoff sich in einem praktisch vollständig verdampften Zustand befindet, wenn er in das Gehäuse eingespritzt wird. Die verhältnismäßig kühlere Luft, welche in das Gehäuse eingezogen wird, kann möglicherweise einen Teil des verdampften Kraftstoffes wieder zur Kondensierüng bringen. Die erfindungsgemäß vorgesehene Einrichtung zur Übertragung von Wärme von den Abgasen an das Gehäusi

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und das in diesem enthaltene poröse Material gewährleistet jedoch, eine Wiederverdampfung jeder kondensierten Kraftstoff menge. Mit Vorzug werden die hierfür "benötigten Abgase vom Auslaßverteiler der Maschine abgezweigt UD.d zur Vorheizung des Kraftstoffes mittels des vorgenannten Typs von Wärmeaustauscher oder eines Äquivalentes desselben "benutzt und dann der Einrichtung zur Übertragung der Wärme von den heißen Abgasen an das Gehäuse und das in diesem enthaltene poröse Material zugeführt. Mit Vorzug kann gemäß einer zweckmäßigen Fortbildung des auf die Verwendung einer Einrichtung zur übertragung von Wärme von den Abgasen der Verbrennungskraftmaschine an. das Gehäuse und/oder das poröse Material gerichteten Erfindungsgedankens vorsehen sein, daß das Gehäuse eine Bodenplatte aufweist und daß die Einrichtung zur Übertragung der Wärme von den Abgasen an das Gehäuse und/oder das in diesem enthaltene poröse Material Strömungspassagen in der Bodenplatte des Getliuses zur Führung der Abgasströmung durch diese aufweist.

In analoger Weise kann bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß deren auf die Verwendung einer Einrihtung zur Übertragung von Wärme vom Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine an das Gehäuse und/oder das poröse Material mit Vorteil vorgesehen sein, daß das Gehäuse in oder an seinem Mantel und/oder seiner Deckplatte und/oder einer etwaigen Bodenplatte mindestens eine Durchfluß-

passage für die Führung des warmen Kühlmittels der Verbrennungskraftmaschine aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, rein beispielsweise näher beschrieben. Dabei 2eLgen:

Pig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen Vergaser nach der Erfindung,

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Fig. 2 in gleicher Querschnittsdarstellung einen Teil eines anderen Ausführuiigsbeispieles eines Vergasers nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Deckfläche eines der Elemente des Ausführungs"beispiels gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Unterseite des Elementes gemäß 3,

Pig. 5 eine Draufsicht auf die Deckfläche eines anderen Elementes des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2,

Fig. 6 eine Ansicht der Unterseite des Elementes gemäß Fig. 5

Fig. 7 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer anderen Anordnung nach der Erfindung, bei welcher die Elemente gemäß Fig. 3 "bis 6 Verwendung finden.

Der Vergaser 10 hat die Form eines Gehäuses mit einer zylindrischen Seiten- bzw. Mantelwandung 11, das mit einem oberen Verschluß in Form einer Deckplatte 12 und einem unteren Verschluß in Form einer Bodenplatte 13 versehen ist. Mit einer Einlaßöffnung im oberen Bereich der Wandung 11 steht ein Lufteinlaßnippel 14-in. Strömungsverbindung. Ein Sieb 15 ist über der Einlaßöffnung zum Ausfiltern von Feststoffpartikeln vorgesehen. Eine Drosselklappe 16 ist im Lufteinlaßnippel 14 angeordnet. Das vordere bzw. Einströmende des Einlaßnippels 14 ist an eine Luftzuführungsleitung 17 angeschlossen.

Mit einer Auslaßöffnung in der Bodenplatte 13 in Strömungsverbindung befindet sich ein Auslaßnippel 18. Ein Sieb 19 ist über der Auslaßöffnung zum Zurückhalten der nachfolgend noch beschriebenen Materialpartikel im Gehäuse vorgesehen, wobei es andererseits dem im Vergaser gebildeten Gemisch aus verdampftem

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Kraftstoff und Luft die Möglichkeit gibt, abzuströmen. Eine | Drosselklappe 20 ist im Auslaßnippel 18 angeordnet. Das ab- f strömseitige Ende des Auslaßnippels 18 kommuniziert mit dem \ Einströmverteiler der Verbrennungskraftmaschine, welcher nicht
dargestellt ist.

Die Kraftstoffleitung 21 steht mit einem Paar konventioneller
Kraftstoffinjektoren 22 und 25 in Strömungsverbindung, welche
von entsprechenden öffnungen in der oberen Deckplatte 12 aufgenommen sind. Die Spitzen bzw. Abströmenden der Injektoren ragen
ein wenig in das Gehäuse 11 hinein. Die Injektoren 22 und 23
sind an das (nicht dargestellte) elektrische System des Saftfahrzeuges mittels herkömmlicher Steckerverbindungen 22a bzw.
23a angeschlossen.

Das Gehäuse ist praktisch mit einem oberen Bett kleiner poröser ,^: Keramikteile P und einem unteren Bett kleinerer poröser Keramik- I teile P¹ gefüllt. }

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Eine bei Bedarf einsetzbare Ausgestaltung der Erfindung besteht
in einer Hilfsheizeinrichtung für den den Injektoren 22 und 23
durch die Kraftstoffleitung 21 zugeführten Kraftstoff und für
das keramische Material im Gehäuse. Ein Wärmetauscher 24- mit einem zylindrischen Gehäuse 25 ist vorgesehen, mit dessen Innerem durch _: eine Endwandung 26 dieses Gehäuses eine Einlaßleitung 27 und
oTurch die gegenüberliegende Endwandung 28 desselben eine Auslaßleitung 29 kommunizieren, wobei die Auslaßleitung 29 geringeren
Innendurchmesser als die Einlaßleitung 27 aufweist. Ein Teil
der Kraftstoffleitung 21 ist in die Form einer schraubenförmigen
Windung 21a gebracht, welche innerhalb des Gehäuses 25 und
praktisch koaxial zu diesem angeordnet ist und dessen EinlaSende
durch Einführen der Kraftstoffleitung 21 in das Gehäuse 25
durch eine Öffnung 25a in dessen Wandung nahe der Endwandung 26
gebildet ist und dessen Auslaßende mit dem Breich der

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Kraftstoffleitung 21 in Strömungsverbindung steht, welcher au© dem Gehäuse 25 durch eine öffnung 25b in .diesem austritt. Die Einlaßleitung 27 verbindet das Gehäuse 25 mit einem (nicht dargestellten) herkömmlichen Kühlsystem des Kraftfahrzeuges und insbesondere mit der die Kühlflüssigkeit, nämlich typischerweise Wasser oder eine wässrige Lösung eines herkömmlichen organischen Mittels zum Herabdrücken des Schmelzpunktes von Wasser und zur Erhöhung des Verdampfungspunktes desselben, führenden Kühlmittelleitung. Zur Vereinfachung wird im folgenden das Kühlmittel lediglich noch mit "Wasser" bezeichnet werden. Ein Bereich 29a der Auslaßleitung 29 führt diametral durch das Innere des Gehäuses hindurch, indem er durch eine in der Wandung 11 des Gehäuses für diesen Zweck vorgesehene öffnung in dieses eintritt und durch eine andere dieser in geeigjaöter Weise zugeordnete Öffnung aus diesem wieder austritt. Eine elektrische Heizwendel 30 ist schraubenförmig um den Rohr- bzw. Leitungsbereich 29a gewickelt und an eine elektrische Leitungsverbindung 31 angeschlossen, die ihrerseits an das (nicht dargestellte) herkömmliche elektrische System des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist, wodurch die Heizwendel 30 von dem elektrischen System elektrische Energie bezieht. Alternativ hierzu kann, wie in Fig.1 in gestrichelten Linien dargestellt, eine elektrische Heizwendel 30' schraubenförmig um einen Bereich der Kraftstoffleitung 21 nahe den Injektoren 22 und 23 gewickelt und an eine elektrische Leitungsverbindung 31' angeschlossen sein, welche ihrerseits an das herkömmliche elektrische System des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist, wodurch die'Wendel 30' mit elektrischer Energie vom elektrischen System gespeist wird. Im übrigen ist die Kraftstoffleitung 21 mit (nicht dargestellter) Wärmeisolierung abgedeckt, welche auch die Außenoberfläche der Heizwendel 30' überdeckt, wobei der Stecker 31' natürlich durch diese Wärmeisolierung hindurchdringt oder gänzlich außerhalb des Isoliermaterial angeordnet ist, um die notwendige Verbindung mit dem elektrischen System des Kraftfahrzeuges zu gestatten.

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Wenn die Zündung angeschaltet wird, wird Kraftstoff durch die Leitung 21 zu den Injektoren 22 und 23 gepumpt, welche abwechselnd den Kraftstoff auf die porösen Keramikteilchen P aufsprühen. Zwei Injektoren sind gewöhnlich erforderlich, um eine ausreichende Kraftstoffversorgung für eine Sechs- oder Achtzylinder-Maschine zu erbringen, während ein Injektor für eine Vierzylinder-Mascbine angemessen sein kann. Die Keramikteilchen P bewirken insbesondere aufgrund ihrer Porosität, daß der Kraftstoff über einem extrem großen Oberflächenbereich verteilt wird, woraus eine im wesentlichen vollständige Verdampfung des Kraftstoffes resultiert, und zwar dies insbesondere dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine warmgelaufen ist. Sollte es vorkommen, daß ein Teil des Kraftstoffes nicht auf den Keramikteilen P verdampft, sondern nach f unten durch die Packung der Keramikteilchen P und auf die Keramikteilchen P¹ abtropft, so wird doch gewährleistet, daß es zu der gewünschten Verdampfung kommt, und zwar dies insbesondere des-

wegen, weil auch diese porös sind und aufgrund der Tatsache, daß sie kleiner sind als die Teilchen P, eine noch größere spezifische Oberfläche aufweisen, durch welche die Verdampfung, des Kraftstoffes bewirkt wird, der vorher nicht verdampft ist.

Bevor die Verbrennungskraftmaschine ihre normale erhöhte Betriebstemperatur⁷, und zwar typischerweise etwa 80 C bis 85 C (175

bei welcher Verdampfung des Kraftstoffes schneller auftritt, kann eine zusätzliche Beheizung des Verdampfers erwünscht sein, um die Verdampfung des Kraftstoffes zu erleichtern.

Wenn die Maschine ihre normale erhöhte Betriebstemperatur erreichhat, kann es erwünscht sein, eine Zusatzbeheizung des Vergasers vorzusehen, um zu gewährleisten, daß die von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Wärme wirkungsvoll auf die Keramikstücke und -teile übertragen wird, an denen die Vervollständigung

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der Verdampfung des Kraftstoffes oder die WMerverdampfung von Kraftstoff, der kondensiert war, stattfinden soll. Ferner I können, um dabei behilflich zu sein, die vollständige Verdampfung I des Kraftstoffes zu gewährleisten, Mittel für die Vorwärmung des •| Kraftstoffes vorgesehen sein, b&vor dieser in den Vergaser ein-'*■ tritt. Einrichtungen zur Bewirkung aller dieser vorstehend geil schilderten Maßnahmen sind in dem rein beispielsweise im folgenden I beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen. I Das Kühlwasser der Verbrennungskraftmaschine wird durch das Ge-

* häuse 25 des Wärmetauschers 24- hindurchgeführt. Da die Aulaß- l leitung 29 ab dem Gehäuse 25 einen kleineren Innendurchmesser ,. aufweist als die in das Gehäuse 25 führende Einlaßleitung 27,

• ist es einfach, die Dimensionierung des Systems so vorzunehmen, daß im stetigen Betriebszustand das Gehäuse 25 mit zirkulierendem Kühlwasser gefüllt bleibt. Sobald die Maschine warmgelaufen

; ist, wird das Kühlwasser heiß sein und den die Windung 21a im i Gehäuse 25 durchströmenden Kraftstoff aufheizen. Demgemäß wird der j Kraftstoff in das Vergasergehäuse in einem vorgewärmten, insbe-I sondere seinem Verdampfungszustand eingespritzt. Der Kraftstoff I ist typischerweise Fremdzündungskraftstoff, der im Deutschen als I Benzin bezeichnet wird (Gasoline), und das Vorwärmen erfolgt bis I zu einer Temperatur von etwa 8O⁰C bis 85°C (etwa 175 his i;^wa Ϊ 185°F). Da der Leitungsbereich 29a eine Verlängerung der Auslaß-

I ■ leitung 29 ist, wird ferner auch Heißwasser durch auch diesen § Leitungsbereich fließen und das Aufheizen des keramischen Materials I im Vergasergehäuse typischerweise auf eine Temperatur von etwa <³ 8O⁰C (etwa 175⁰F) unterstützen, und zwar dies insbesondere bei den sich in Kontakt mit oder in der Nähe von dem Leitungshereich 29a befindenden Keramikpartikeln. Die elektrische Heizwendel 30 kann dafür benutzt werden, eine wirkungsvollere Zusatzbeheizung des keramischen Materials während der Anfangsperiode des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine, bevor die Haschine ihre normale erhöhte Betriebstemperatur erreicht hat, vorzusehen. Im speziellen kann die Heizwendel 30 thermostatisch so gesteuert bzw. geregelt . werden, daß sie nur dann angeschaltet ist, wenn sich die

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Verbrennungskraftmaschine vniterlialb ihrer normalen Betriebstemperatur befindet. Alternativ hierzu kann es zu bevorzugen sein^ daß die Heizwendel stattdessen zum Vorwärmen des^. Kraftstoffes außerhalb des Vergasers benutzt wird, um jegliche Möglichkeit von Verbrennungs- bzw. Oxydationserscheinungen zu vermeiden, die im Vergaser auftreten könnten, obgleich die Keramikpartikel im allgemeinen die Wirkung zu haben pflegen, daß sie Kraftstoffdämpfe davon abhalten, in solchen Mengen mit der Heizwendel in Kontakt zu kommen, die eine kritische Gefahr für Verbrennungserscheinungen darstellen würden. Auch hier ist es zu bevorzugen, wenn die Heizwendel thermostatisch so gesteuert bzw. geregelt wird, daß sie nur dann an Energie liegt, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine unterhalb ihrer normalen Betriebstemperatur befindet. Die alternative Anordnung ist als Heizwendel 30' mit ihrem elektrischen Verbindungsteil 31' in Fig. 1 in gestrichelten Linien dargestellt, wobei die Heizwendel 30' vorzugsweise schraubenförmig um einen Bereich der Kraftstoffleitung 21 sehr nahe den Injektoren 22 und 23 gewickelt ist, so daß praktisch keine Wärmeverluste über den Kraftstoff auftreten, bevor dieser eingespritzt wird. Typischerweise wird der Thermostat für die Heizwendel 30 oder 30' so eingestellt, daß er die Heizwendel bei einer Maschinen-, d.h. bei einer Maschinenkühlmittel-Temperatur von etwa 80⁰C (175⁰E¹) abschaltet.

Die Zuführung von Luft durch die Luftzuführungsleitung 17 und den Lufteinlaßnippel 14- in das Vergasergehäuse ,wird durch die Drosselklappe 16 im Lufteinlaßnippel 14 reguliert. Das Sieb filtert Peststoffmaterial aus der Luft aus, bevor dieses in das Vergasergehäuse gelangen kann. Die Strömung des Gemisches aus Luft und verdampftem Kraftstoff, die im Vergasergehäuse gebildet wird, aus dem Vergasergehäuse heraus in den Einlaßverteiler der Verbrennungskraftmaschine wird durch eine Drosselklappe im Auslaßnippel 18 geregelt, an welchen der Einlaßverteiler angeschlossen ist. Das Sieb 19 verhindert, daß keramisches Material

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aus dem Vergasergeliau.se herausgeblasen wird. Die Drosselklappen 16 und 20 werden durch, einfache Drosselgestänge "betätigt, welche die Drosselklappe 20 kurz vor der Drosselklappe 16 öffnen, um eine freie Passage des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Einlaßsammler tzw. -verteiler zu ermöglichen, wenn das Gemisch gebildet ist. Je weiter die Bedienungsperson des Kraftfahrzeuges das Gaspedal niederdrückt, umso größer ist der Grad der Kraftstoffeinspritzung durch die Injektoren 22 und 23 und desto weiter öffnen die Ventile 16 und 20, wodurch, der Grad der Gemischbildung von Luft und verdampftem Kraftstoff progressiv vergrößert wird. Selbst dann, wenn die Ventilevund 20 ganz geschlossen sind, d.h., wenn das Gaspedal überhaupt nicht niedergedrückt wird, schließen die Klappen 16 und 20 den Einlaßnippel 14· und den Kraftstoff-Luft-Gemisch-Auslaßnippel 18 keineswegs vollständig ab, so daß die Verbrennungskraftmaschine sogar gestartet werden kann,- ohne daß notwendigerweise das Gaspedal niedergedrückt zu werden brauchte. Bei Prüfstandversuchen, bei denen eine Standardausführung eines Automobilmotors mit 1200 Umdrehungen pro Minute verwandt wurde, verbrauchte der Vergaser nach der Erfindung lediglich ein Drittel des Betrages an Kraftstoff, der bei Verwendung eines herkömmlichen Standard-Vergasers verbraucht wurde. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bis 6 sind die untere Abschlußplatte 13 mit Sieb 19, welche den Boden des Vergasergehäuses bilden, und der Nippel 18, in dem die Drosselklappe 20 angeordnet ist, durch eins Einrichtung 40 zur Übertragung von Wärme von den Abgasen der Verbrennungskraft-f maschine an das Gehäuse und das in diesem enthaltene poröse Material sowie eine Bodenplatte 13' ersetzt, in v/elcher die Drosselklappe 20 angeordnet ist. Der Wärmetauscher 24, die Einlaßleitung 27 zu diesem, die Auslaßleitung 29 von diesem und die Heizwendeln 30 und 30' mit ihren elektrischen Anschlußeinrichtungen 31 und 31' erübrigen sich dabei.

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Die Wärmeüb ertragungs einrichtung 40 weist eine Platte 41 und eine Verteilerplatte 42 auf, die von der Platte 41 abgestützt ist In die nach oben weisende Oberfläche der Verteilerplatte 42 ist spanabhebend eine Vielzahl konzentrischer kreisförmiger Rippen 42a eingearbeitet, die durch eine Vielzahl konzentrischer kreisförmiger Hillen 42b voneinander getrennt werden. Durch die Rillen 42b hindurchgebohrt ist eine Vielzahl dünner Durchgangslöcher 42c, welche jedoch die Passage sogar feinster Bestandteile des porösen Mäerials im Gehäuse nicht gestatten= An der Peripherie der nach unten weisenden Fläche der Verteilerplatte 42 eingearbeitet ist eine ringförmige Lippe 42d, welche eine Anreicherungskammer 42e zwischen dieser nach unten weisenden Fläche der Verteile-.Tplatte 42 und der nach oben weisenden Fläche der Platte 41 bildet, wobei die Anreicherungskammer 42e mit der durch das Zentrum der Platte ⁴M hindurch eingeformten Auslaßöffnung kommuniziert.

Die Platte 41 wird durch eine sich nach oben erstreckende Scheibe 41a gebildet, die an einem flachen quadratischen Bodenteil 41b angearbeitet ist. Zur Führung heißer Abgase von der Verbrennungskraftmaschine sind in die Scheibe 41a Kanäle 41c, 41d, 41e -und 41f gebohrt, wobei die Scheibe 41a einen Abgaseinlaß 41g auf ihrer zylindrischen Seitenwandung und einen Abgasauslaß 41h auf der nach unten weisenden Fläche der Platte 41 aufweist. Ein Satz Löcher 41i ist durch die Platte 41 in kreisförmiger Anordnung und Zuordnung zueinander nahe der Peripherie der Scheibe 41a eingebohrt, um (nicht dargestellte) Schrauben zur Befestigung der Platte 41 an der zylindrischen Seitenwandung 11 des Gehäuses aufzunehmen, welches mit (nicht dargestellten) Gewindelöchern zur Aufnahme der Schrauben versehen ist. Nahe jeder Ecke der Platte 41 ist ein \ Durchgangsloch 41 j eingebohrt, welches dafür benutzt werden kann, Bolzen oder Schrauben zur Befestigung des Basisteils 41 an einem anderen (nicht dargestellten) Bauteil aufzunehmen, falls erwünscht, j

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Die Bodenplatte 13' ist an. der Platte 41 festgelegt, und zwar mit-solchen Mitteln, wie "beispielsweise (nicht dargestellten) Schrauben. In die Bodenplatte 13' eingebohrt ist ein Kanal 41k. Das Einlaßende des Kanals 4Ik ist eine Öffnung 41m in der nach oben weisenden Fläche der Platte 13', die sich in fluchtender Ausrichtung mit dem Abgasauslaß 41h auf der nach unten weisenden Fläche der Platte 41 "befindet. Das Auslaßende des K^xals 41k ist eine Öffnung 41n in der Wandung der Mittelbohrung 13a¹ der Platte 13'i i¹¹ welcher die Drosselklappe 20 angeordnet ist, unterhalb dieser Drosselklappe 20.

Ein verhältnismäßig sebr geringer Teilbetrag der Abgase wird vom Auslaßverteiler abgezweigt und mittels einer Leitungseinrichtung der Einlaßöffnung 41g der Platte 41 zugeführt. Die Abgase strömen durch die Kanäle 41f, 41c, 41d und 41e, gelangen vom Abgasauslaß 41h in der Platte 41 in den Abgaseinlaß 41m in der Platte 13', strömen durch den Kanal 41k und treten durch die Auslaßöffnung 41n in die Bohrung 13a¹ aus, wo sie sich mit dem Gemisch aus Kraftstoff und Luft, welches gerade vom Vergaser nach der Erfindung in den Einlaßsammler eintreten will, mischen. Da die Öffnung 41n strömungsabwärts von der Drosselklappe 20 angeordnet ist, dient der normale Saugzug im Einlaßverteiler während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine dazu, die Abgase wirkungsvoll durch den vorstehend beschriebenen Strömungspfad hindurch abzuziehen. Die Hitze der Abgase heizt die Scheibe 41a auf, welche ihrerseits wiederum die zylindrische Seitenwandung 11 und das poröse Material aufwärmt. Darüber hinaus werden oeBÜ^cae nicht verdampften Tröpfchen flüssigen Kraftstoffes im Gemisch aus Luft und Kraftstoff, welche durch die Löcher in der Verteilerplatte 42 hindurchtreten, in der Anreicherungskammer 42e und auf der nach oben weisenden Oberfläche der beheizten Scheibe 41a zur Verdampfung gebracht.

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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7* welches das am meisten \. bevorzugte Ausführungslbeispiel ist, sind genau die gleichen 1 Bezugszeichen überall dort verwandt worden, wo die Teile | genau die gleichen sind, wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, In solchen Fällen wird es nicht für er- ; forderlich gehalten, nochmals sämtliche entsprechenden Bauteile j bezüglich ihrer entsprechenden Bezugszeichen, zu erläutern. Hier ' ist im übrigen der Vergaser selbst einschließlich der Wärmeübertragungseinrichtung 40, die in dessen Bodenplatte einbezogen ist, sowohl hinsichtlich des Aufbaus als auch der Funktionsweise exakt die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bis 6. In das Gehäuse 25' des Wärmetauschers 24' werden heiße Abgase vom Abgasverteiler 45 eingespeist. Der Abgasverteiler | 45 steht mit dem Gehäuse 25' über eine Leitung 44 in Strömungs- ? verbindung, welche mit dem Inneren des Auslaßverteilers 45 durch eine Wandung desselben kommuniziert, sowie über eine Einlaßleitung 27' zum Gehäuse 25', welche mit dem Inneren des Gehäuses 25' durch eine Endwandung 26' desselben hindurch kommuniziert, und schließlich über eine Leitungskupplung 43, welche die Leitungen 27' und 44 miteinander verbindet. Die Kupplung 43 ist herkömmlich. Die Enden der Leitung 27' und 44 weisen Außengewinde und die \ Kupplung 43 Innengewinde auf, so daß die Leitungen 27' und 44 «

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dadurch miteinander und voneinander getrennt werden können, indem It lediglich die Kupplung 43 gedreht wird. In Leitungsverbindung mit dem Inneren des Gehäuses 25' durch die andere Endwandung 28' desselben hindurch befindet sich eine Auslaßleitung 29' geringeren Innendurchmessers als die Einlaßleitung 27'· Der strömungsabwärts gelegene Endbereich 29a¹ der Leitung 29' ist an den Abgaseinlaß 41g in der Scheibe 41a im Vergasergehäuse angeschlossen, wobei eine (nicht dargestellte) Öffnung in der z^lincü sehen Wandung 11 des Gehäuses für den Durchtritt des Endbereiches 29a¹ der Leitung durch diese vorgesehen ist. Ss ist somit erkennbar, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Abgase sowohl dafür benutzt werden, den Kraftstoff, als auch das

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Vejjgasergehäuse und das poröse Material in diesem vorzuwärmen. Die Abgase sind so heiß, daß die Vorheizung des Kraftstoffes durch diese die Folge hat, daß der Kraftstoff praktisch vollständig verdampft ist, wenn er in das Vergasergehäuse gelangt. Die Einrichtung für die Wärmeübertragung von den Abgasen an ' das poröse Material und das Innere des Gehäuses gewährleistet, und zwar gleichfalls wegen der besonders großen Hitze der Abgase, eine besonders schnelle Verdampfung jeglichen unverdampften Kraftstoffes und Wiederverdampfung jeglichen bereits einmal verdampften Kraftstoffes, der kondensiert war.

Während in den Zeichnungen die Kraftstoffinjektoren so dargestellt sind, daß sie durch die obere Deckplatte 12 des Vergasers liindurchtreten, ist es gleichermaßen ebenso gut möglich, daß diese Injektoren mit dem Inneren des Gehäuses durch die Seiten- J wandung 11 hindurch in Verbindung stehen. Wie aus der vorstehenden! Beschreibung der Erfindung offenbar ist, braucht die Einrichtung | zur Einspritzung des Kraftstoffes keineswegs Injektoren aufzuweiser welche den Kraftstoff stoß- bzw. pulsartig zuführen.· Wenn elektri- j sehe Kraftstoffinjektoren, wie sie in den Zeichnungen dargestellt sind, bewußt und absichtlich ausgebaut werden, so daß die Injektoren zu einfachen Düsen werden, von welchen der Kraftstoff während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine kontinuierlich absprüht, leidet die Wirkungsweise des Vergasers nach der Erfindung keineswegs. Demgemäß kann die Einrichtung zur Kraftstoffeinspritzung bei der vorliegenden Erfindung durch irgendwelche Düsen oder Strahlen oder sonstigen Mittel gebildet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bis 7 br-aucht die Einrichtung zur Beheizung des porösen Materials und des Inneren des Gehäuses 10 im Bodenbereich desselben keineswegs die spezifische dargestellte Konstruktion aufzuweisen, sondern kann einfach funktionell äquivalent zu dieser sein. So kann beispielsweise die Platte 41 in Fortfall kommen, wobei die Platte 13' selbst als Verschlußteil für den Boden des Gehäuses 10 Verwendung findet und ein Sieb, wie beispielsweise das Sieb 19 des Ausführungsbeispiels

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gemäß Fig. 1, über der öffnung der Bohrung 13a angeordnet wird und ferner 'eine flache spiralige Windung eines in hohem Maße wäremeleitende Eigenschaften aufweisenden Itohrmaterials, wie beispielsweise Kupferrohr, oberhalb der Platte 13' anstelle der Platte 4-1 angeordnet wird. Das äußere Ende der Heizspirale ist durch eine öffnung in der Gehäusewandung 11 hindurch mit der Leitung 29' verbunden, und das innere Ende der Heizspirale ist an die Abgaseinlaßöffnung in der Platte 13' angeschlossen. Me vorstehenden und alle anderen Modifikationen und Variationen, welche von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung Gebrauch machen,·sind als von dieser mitumfaßt anzusehen.

Claims (11)

Anspruch, e:

1. Vergaser zur Versorgung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Brennstoff/Luft-Gemisch, gekennzeichnet durch, ein Gehäuse (11, 12, 13) mit einem in diesem enthaltenen porösen Material (8, 8¹), eine Einrichtung (22, 23 bzw. 22, 22a, 23, 23a) zum Einspritzen von Kraftstoff in das Gehäuse (11, 12, 13) und auf das poröse Material (8, 8'), mittels derer eine vollständige Verdampfung dos Kraftstoffes bewirkbar ist, bevor dieser das Gehäuse (11, 12, 13) verläßt, eine Einrichtung (14, 15) zur gleichzeitig mit der Einspritzung des Kraftstoffes erfolgenden Zuleitung von Luft ins Gehäuseinnere, um ein Gemisch mit dem verdampften Kraftstoff zu bilden, und eine Ein-■ richtung (18, 19) zum Ableiten dieses Gemisches aus dem Gehäuse f (11, 12, 13) zur Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine.

2. Vergaser nach Anspruch. 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24 bzw. 24' bzw. 30 bzw. 30' bzw. 41, 42) zur "Übertragung von Wärme auf den Kraftstoff vor der Ableitung des Gemisches des-

selben mit der Verbrennungsluft aus dem Gehäuse (11, 12, 13).

BANKKONTO: DRESDNER BANK AG. FRANKFURT AM MAIN NR 4-II2 5I9

ΓΟ NR. 285560 FRANKFURT

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3. Vergaser nach. Anspruch 2, gekennz ei ebnet durch, eine Einrichtung (24') zur Übertragung von Wärme von den Abgasen der Verbrennungskraftmaschine an: den Kraftstoff vor dessen Einspritzung ins Gehäuseinnere.

4-. Vergaser nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (4-1, 4-2) zur Übertragung von Wärme von den Abgasen der Verbrennungskraftmaschine an das Gehäuse (11, 12, 13) und/oder das poröse Material (8, 8')-

5· Vergaser nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11, 12, 13) eine Bodenplatte (4-1) aufweist und daß die Einrichtung (4-1, 4-2) zur Übertragung der Wärme von den Abgasen an das Gehäuse (11, 12, 13) und/oder das poröse Material (8, 8') Strömungspassagen (4-1g, 4-1c, 4-1d, 4-1e, 4-1f, 4-1h, 4-1m, 4-1k, 4-In) in der Bodenplatte (41) des Gehäuses (11, 12, 13) zur Führung der Abgasströmung durch diese aufweis \j ·

6. "Vergaser nach einem der Ansprüche 2 bis 5i gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24-) zur Übertragung von Wärme vom Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine an den Kraftstoff vor -dessen Einspritzung ins Gehäuseinnere.

7· Vergaser nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30) zur Übertragung von Wärme vom Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine an das Gehäuse (11, 12, 13) und/ oder das poröse Material (8, S¹)-

8. Vergaser nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11, 12, 13) in oder an seinen Mantel (11) und/oder seiner Deckplatte (12) und/oder einer etwaigen Bodenplatte (13) mindestens eine Durchflußpassage (29a) für die Führung des warmen Kühlmittels der Verbrennungskraftmaschine aufweist.

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9· Vergaser nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet

durch eine Einrichtung (3°') zur elektrischen Zusatzbe- |

heizung der Kraftstoffzuführungsleitung (21) zur Einrichtung f

zum Einspritzen des Kraftstoffes ins Gehäuse (11, 12, 13)· |

10. Vergaser nach einem der Ansprüche 2 bis 9i gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30) zur elektrischen Zusatzbeheizung
des Gehäuses (11, 12, 13) und/oder des porösen Materials I (8, 8') insbesondere während des Anfahrzustandes der Verbrennungskraftmaschine.

11. Vergaser nach Anspruch 10 mit einer Einrichtung zur Übertragung

von Wärme von den Abgasen oder vom Kühlmittel der Verbrennungsf kraftmaschine auf das Gehäuse und/oder das poröse Material, j dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (30) zur elektri- i sehen Zusatzbeheizung des Gehäuses (11, 12, 13) und/oder des
porösen Materials (8, 8¹) ihre Wärme über die Führungsleitung
(41g, 41c, 41d, 41e, 41f, 41h, 41m, 41k, 41n bzw. 29a) bzw.
Führungsleitungen für die Abgase oder das Kühlmittel der
Verbrennungskraftmaschine im Bereich des Gehäuses (11, 12, 13)
und/oder des porösen Materials (8, 8') an dieses übertragend,
vorzugsweise diese Führungsleitung (41g, 41c, 41d, 41e, 41f,
41h, 41m, 41k, 41n bzw. 29a) bzw. Führungsleitungen umgebend, f angeordnet ist. |

Patentanwalt

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