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Zerstäuber für Benzinmotoren Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber
für Benzinmotoren mit einem mitDurchbrechungen versehenen beiderseits offenen konischen
Trichter, in welchem über die ganze Achsausdehnung schraubenartig gewundene, radial
nach innen sich erstreckende Flügel angeordnet sind, und wobei der größte Durchmesser
des Trichters kleiner ist als der lichte Durchmesser des Ansaugrohres und der Trichter
über Stege mit einem Flansch, der z. B. zwischen die Flansche des Ansaugstutzens
und des Vergasers gespannt ist, verbunden ist, derart, daß zwischen dem Trichter
und dem Ansaugrohr ein freier ringförmiger Durchströmquerschnitt verbleibt.
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Es sind Benzinzerstäuber bekannt, in welchen kein eigentlicher Trichter,
sondern ein zylindrisches Trennrohr zwischen entgegengesetzt gewundenen, innerhalb
bzw. außerhalb des Trennrohres angebrachten Flügelsätzen angebracht ist. Dadurch
entstehen hinter dem Zerstäuber zwei konzentrische, entgegengesetzt rotierende Gasströme,
welche sich vermischen. Diese bekannten Zerstäuber haben den Nachtei-1, daß an den
vielen vorgesehenen Flügeln starke Reibungsverluste auftreten, so daß auch in diesen
Falle eine starke Stauung eintritt. Außerdem ist eine genügende Vermischung der
aus dem Zerstäuber austretenden Gasströme nur zu erwarten, wenn hinter .dem Zerstäuber
ein verhältnismäßig langes gerades Rohrstück anschließt.
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Es sind ferner Zerstäuber bekanntgeworden, welche aus einem oder mehreren
koaxial ineinandergelegten, bis an die Wandungen des Ansaugstutzens reichenden Trichtern
bestehen, welche durch Ausstanzen von Material mit schlitzartigen Durchbrechungen
versehen sind. Obwohl bei diesen Zerstäubern die einzelnen Durchbrechungen im
wesentlichen
parallel zur. -Trichterachse verlaufen, ergibt sich eine sehr hohe Stauung, weil
die gesamte Durchtrittsfläche, verglichen mit dem Querschnitt des Ansaugstutzens,
sehr klein ist und weilinsbesondere der oder die Trichter bis an - die Stutzenwände-
reichen. Werden zwei oder mehr "Trichter ineäiK.ridergeschachtelt, so wird erfahrungsgemäß
die erzielte bessere Durchmischung durch die hohe Stauung wertlos gemacht.
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Es. sind auch Brennstoffzerstäuber bekannt; welche am einen Ende geschlossene
Trichter aufweisen, in welchen keine Leitflügel vorgesehen sind. Dafür ist nach
dem Trichter im Ansaugstutzen ein Ventilator angeordnet; welcher eine restlose Zerstäubung
und Durchwirbeltmg des Gemisches ergeben soll. Obwohl der Trichter mit in Strömungsrichtung
der Gase gerichteten Öffnungen versehen ist, ergibt sich dadurch eine hohe Stauung,
daß der Trichter einseitig ganz .geschlossen ist. Dieser mit Ventilator ausgerüstete
Zerstäuber ist außerdem viel zu teuer in der Herstellung und zu empfindlich im Betrieb.
-Bei den hier angeführten bekannten Zerstäubern mit Trichtern wurde grundsätzlich
von der Auffassung ausgegangen, der Zerstäubungstrichter müßte in der Axialprojektion
des Ansaugstutzens möglichst viel Fläche bieten, auf welcher sich die Brennstofftröpfchen
festsetzen und anschließend verdunsten können. Es läßt sich aber bei dieser Lösung
des Problems eine untragbar hohe- Stauung nicht vermeiden.
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Die Erfindung geht nun von einem anderen Grundsatz aus, welcher Konstruktionen
mit niedrigerer Stauung gestatten, indem das Brennstoff-Luft-Gemisch mit relativ
großer Geschwindigkeit durch einen beidseitig offenen Trichter mit schraubenartig
gewundenen Flügeln durchgeleitet wird. Dabei wird der zentrale, durch den Trichter
Teil der Strömung, welcher den Hauptteil des Brennstoffes führt, in rasche Rotation
versetzt, und die Brennstofftröpfchen werden #gegen.die seitlichen Trichterwände
geschleudert, -,vo sie- haften bleiben und-anschließend verdunsten. Zwischen-dem
Trichter und der Befestigungsvorrichtung des Zerstäubers sind Durchbrechungen vorgesehen,
die den äußeren Gasstrom an den Stutzenwänden, welcher ohnehin wenig Brennstoff
-führt, unbehindert durchtreten lassen.
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Derartige Zerstäuber sind auch bekannt, bei welchen der Trichter aus
einem siebartig gelochten Blech besteht. Die kreisrunden Durchbrechungen sind in
geraden Reihen auf Mantellinien des Trichters angeordnet und werden daher teilweise
durch die im Trichter angeordneten Flügel überdeckt, wodurch die Durchtrittsfläche
vermindert wird. Der Durchmesser dieser Durchbrechüngen ist, verglichen mit der
Wandstärke der Trichter, klein, und da. die Achsen der Durchbrechungen senkrecht
zur Trichterfläohe, also annähernd senkrecht zur Strömungsrichtung der Gase gerichtet
sind, werden die durch die Durchbrechungen durchtretenden Gase sehr stark umgelenkt,
was zu Wirbelbildung und zu untragbar hoher Stauung führt. . Beim Zerstäuber--gemäß
vorliegender Erfindung kann dagegen eine Dürchrnischung des Brennstoffes und der
Brennluft bei geringer Stauung dadurch -.grreicht werden, daß der konische Trichter
aus einem Netzwerk von schraubenförmigen Rippen 6, von welchen mindestens ein Teil,
z. B. drei zu den schraubenförmig gewundenen, radial nach innen sich erstreckenden
Flügeln 8 ausgebildet sind, und diese Rippen quer verbindenden, mit ihrer Hochkante
annähernd in Achsrichtung verlaufenden Teilen mit geringer radialer Breite, z. B.
ringförmigen Bändern 7, die in parallelen Ebenen zum Flansch3'angeördnet sind, besteht,
so daß zwischen Rippen 6 und Bändern 7 annähernd zur Trichterachse parallele Durchströmöffnungen
9 gebildet werden. Auf diese Aft kann die zwischen den Flügeln vorhandene Fläche
vollausgenutzt werden. Zwischen den Flügeln und Rippen sind also mindestens annähernd
parallel zur Trichterachse stehende Mantelflächenteile vorgesehen, welche den Gasstrom
auch durch die Trichterwände praktisch unabgelenkt, d. h.. in axialer Richtung durchtreten
lassen. Die in der-erwähnten Weise in -der Wirbelströmung nach außen geschleuderten
Brennstofftröpfchen setzen sich auf den Mantelflächenteilen fest, wo sie nachher
verdunsten. Eine Stauung tritt daher im erfindungsgemäßen Zerstäuber kaum auf. Dagegen
wird eine sehr guteDurchmischung derangesaugten Luft mit dem eingespritzten Brennstoff
und eine ausreichendeZerstäubung größerer Brennstofftröpfchen erzielt. Vorzugsweise
werden mindestens die von dem Gemisch angeströmten Kanten des Netzwerkes und der
zwischen dem Trichter und dem Flansch angeordneten Stege geschärft, um Wirbelverluste
zu vermeiden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Draufsicht auf das dem Vergaser zugekehrte
Ende des Zerstäubers und Fig. 2 einen Schnitt durch den Zerstäuber nach der Linie
II-II in Fig. i.
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Der Zerstäuber besteht im wesentlichen aus einem kegelstumpfförmigen-bed"seitigoffenenTrichter
i, welcher mittels Stegen 2 an einem Flansch 3 aufgehängt ist. Der Flansch 3 wird
in der in Fit. 2 angedeuteten Weise zwischen den Vergaser 4. und den Ansaugstutzen
5 des .Motors: eingesetzt.- Der Trichter 3-Ist geflechtartig aus Rippen '6 und ringförmig:en
Bändern 7 aufgebaut. Drei der Rippen sind als Flügel 8 ausgebildet,' die sich schraubenartig
gewunden über die ganze Tiefe des Trichters erstrecken. Die Rippen 6 verlaufen im
wesentlichen parallel zu diesen Flügeln, so daß die durch die Rippen 6 und die Bänder
7 begrenzten Durchbrechungen 9 auf Schraubenlinien ärageordnet sind. Um den Strömungswiderstand
des Zerstäubers auf ein Minimum herabzusetzen, sind alle quer zur Trichterachse,
d. h. quer zur Strömungsrichtung der Gase stehenden Kanten der Flügel und des Trichters
geschärft.
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Zwischen dem Trichter -r und dem Flansch 3 ist eine kreisringförmige
Aussparung io vorgesehen, durch welche die Gase frei durchströmen können:
Es
ist dabei zur Vermeidung von Wirbelverlusten wesentlich, daß der Außendurchmesser
dieser Aussparungen mit dem Innendurchmesser des Vergasers 4 und des Ansaugstutzens
5 übereinstimmt. Es hat sich gezeigt, daß ein bestimmtes optimales Verhältnis zwischen
derBreite dieserAussparungen und dem Trichterradius besteht, welches ungefähr i
: q. beträgt.
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Der ganze Zerstäuber wird vorzugsweise als Spritzgußstück hergestellt.
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Der Zerstäuber wird von den vom Motor angesaugten Gasen in der durch
den Pfeil in Fig. 2 angedeuteten Richtung durchströmt. Ein Teil der Gase strömt
durch die Aussparung io durch, ohne durch den Zerstäuber vorerst beeinflußt zu werden.
Die restlichen Gase strömen durch den Trichter i und werden dabei durch die gewundenen
Flügel 8 in Rotation versetzt. Brennstoff, der noch in flüssiger Form in den Zerstäuber
gelangt, wird dabei nach außen durch die Durchbrechungen g im Trichter geschleudert,
zerstäubt und mit der durch die Aussparungen io durchfließenden Luft vermischt und
darin verdampft. DerBrennstoff setzt sich auch auf dem Gitterwerk des Trichters
ab und wird nachträglich verdampft. Die Gase, die nicht durch die Durchbrechungen
g durchströmen, treten aus der engeren Öffnung des Trichters in Form eines kräftigen
Wirbels aus und vermischen sich im Ansaugstutzen 5 mit der Luft, die durch die Aussparungen
io hindurchgeströmt ist.
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Durch den oben beschriebenen Zerstäuber wird eine vollständige Durchmischung
der in den Motor eintretenden Gase erreicht, ohne daß dabei durch Stauung ein erheblicher
Leistungsabfall des Motors eintreten würde. Zum Beispiel bei einem Volkswagen wurde
bei Normaleinstellung des Vergasers durch Einsetzen des Zerstäubers kein Leistungsabfall
verursacht. Durch die mit dem Zerstäuber erreichte absolut gleichmäßige Aufladung
der Zylinder bei allen Drehzahlen wird aber ein ruhiger Lauf des Motors ohne »Aussetzer«
selbst bei sehr niedrigen Drehzahlen und vor allem ein durchaus störungsfreier,
rascher Übergang von kleinen zu großen Drehzahlen gewährleistet. Der Zerstäuber
bringt außerdem den Vorteil mit sich, daß die Verbrennung im Motor verbessert, und
dadurch die Verrußung desselben herabgesetzt wird.