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Vorrichtung zum Homogenisieren des vom Vergaser einer Brennkraftmaschine
kommenden Brennstoff-Luft-Gemisches Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Homogenisieren des vom Vergaser einer Brennkraftmaschine kommenden Brennstoff-Luft-Gemisches.
Diese Vorrichtung besteht aus einem hohlen Drehkörper, der sich von der Gemisch-Eintrittsseite
aus fortschreitend verjüngt und ein geschlossenes Ende aufweist. Außerdem ist er
mit regelmäßig in achsnormalen Ebenen angeordneten Reihen von Öffnungen versehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die homogenisierende Wirkung
einer derartigen Vorrichtung in solcher Weise zu verbessern, daß eine wesentliche
Erhöhung der Nutzung des Wärmeinhaltes des flüssigen Brennstoffes durch vollständigere
Verbrennung ermöglicht wird. Bei weitgehend reduziertem Gehalt an CO im Abgas der
Brennkraftmaschine soll gleichzeitig eine Senkung des Brennstoffverbrauches und
eine Leistungserhöhung im gleichen Drehzahlbereich erreicht werden.
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Bei den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art ist diese Aufgabe
nicht lösbar. Die Anbringung von feinen Löchern in der Drehkörperwandung verhindert
zwar weitgehend den Durchtritt noch flüssiger Partikelchen. Der Strömung wird jedoch
ein nicht unbeträchtlicher Widerstand entgegengesetzt, der auch nicht durch einen
weiteren Luftstrom kompensierbar ist. Die Folge dieser Vorrichtung ist ein Absinken
der Leistung bzw. ein Mehrverbrauch an Brennstoff.
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Andererseits wird die Homogenisierung nur unvollständig erreicht,
wenn der Drehkörper in bekannter Weise mit größeren Schlitzen versehen ist, die
sich in Umfangsrichtung erstrecken.
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Schließlich sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen der Drehkörper
am Ende offen ist. Hierbei ist das Eindringen von Flüssigkeitspartikeln von noch
erheblicher Größe in den Gemischstrom unvermeidlich.
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Die Erfindung löst die obengenannte Aufgabe, indem die Achsen der
Öffnungen in den aufeinanderfolgenden Reihen im Hauptabschnitt des Drehkörpers gleichsinnig
und in achsnormalen Ebenen gegensinnig geneigte Projektionen haben.
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Dadurch wird der Strömung je Öffnungsreihe eine zirkulare Komponente
verliehen, deren Vorzeichen von Öffnungsreihe zu Öffnungsreihe abwechseln, so daß
eine Durchwirbelung erfolgt, ohne daß eine entgegengesetzt zur Strömungsrichtung
verlaufende Komponente auftritt. Trotz vorzüglicher Homogenisierung wird kein wesentlicher
Strömungswiderstand erzeugt.
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Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung wird daher erreicht, daß sich
die durch die Öffnungen mit gegensinniger Neigung gebildeten Strahlen des Brennstoff-Luft-Gemisches
außerhalb des Drehkörpers schneiden. Dies führt zu einer turbulenten Verwirbelung
außerhalb der hülsenartigen Trennwand, die in hohem Maße zur Vergleichmäßigung des
Brennstoff-Luft-Gemsiches und zur Feinverteilung des Brennstoffes in der Luft beiträgt.
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Durch den Umstand, daß das stirnseitige, in der Strömungsrichtung
hinten liegende Ende des Drehkörpers vollends geschlossen ist und einen sackartigen
Abschluß bildet, ist das durch die Trennwand strömende Gemisch beim Aufprall auf
die Abschlußwand einer weiteren Verwirbelung ausgesetzt, die zu einer weiteren Feinverteilung
des Brennstoffes beiträgt. Dies gilt insbesondere für die Flüssigkeitströpfchen.
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Das schmale Drehkörperende wird daher zweckmäßigerweise mit einer
ebenen Stirnwand und besonders vorteilhaft mit einer nach innen konvex gekrümmten
Stirnwand versehen.
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Gegenüber bekannten Vorichtungen ist durch die Erfindung insbesondere
die Leistung in gleichen Drehzahlbereichen erhöhbar. So ist diese insbesondere bei
hohen Drehzahlen von über etwa 3000 U/min um beinahe 10% größer als bei einer vergleichbaren
Vorrichtung
ohne die erfindungsgemäße Ausbildung der Öffnungen. Das bedeutet; daß bei gleich
geringerem Anteil an CO im Abgas der Brennstoffverbrauch pro PS nicht wesentlich
gegenüber Brennkraftmaschinen angestiegen ist, die ohne jegliche Zusatzeinrichtungen
dieser Art arbeiten.
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Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann die Trennwand
der Vorrichtung unmittelbar vor dem Ansaugventil jedes Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine
angeordnet sein. Bei den bekannten Vorrichtungen ähnlicher Ausbildung sind deren
Trennwände in der Regel vor oder unmittelbar hinter dem Vergaser angeordnet. Die
Anordnung der Trennwand unmittelbar vor dem Ansaugventil hat den Vorteil, daß die
in dem Brennstoffnebel in Suspension befindlichen Brennstoffteilchen auf dem kurzen
Weg zwischen der Trennwand und dem Brennraum keine ausreichende Zeit haben, um sich
wieder zu größeren Teilchen zusammenzuschließen. Diese Gefahr besteht bei den bekannten
Vorrichtungen, bei denen der Weg zwischen dem Vergaser und der unmittelbar daran
angeordneten Vorrichtung einerseits und dem Brennraum andererseits verhältnismäßig
lang ist.
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Falls es notwendig sein sollte, kann man einen Drehkörper mit von
einer Heizflüssigkeit durchflossener Doppelwand verwenden, um auf das Verbrennungsgemisch
Wärme zu übertragen, die die Vergasung der noch flüssigen Brennstoffteilchen erleichtert.
Für den Fall, daß' der als Trennwand wirkende Drehkörper im Inneren eines Zylinderkopfes
montiert wird, kann die Heizflüssigkeit vorteilhafterweise Kühlwasser aus dem Zylinderkopf
selbst sein.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt und stellt eine Ausführungsform des Bodens der
Trennwand dar; F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt mit einer Abwandlungsform des Bodens
der Trennwand; F i g. 4 zeigt die Ansicht einer gekrümmten Ausführungsform; F i
g. 5 zeigt den Einbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß F i g. 4 in dem
Ausgangskanal im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine.
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Die Trennwand gemäß der Erfindung, wie in F i g. 1 dargestellt, ist
zum Einbau in eine Gemischleitung in der Nähe des Verwendungspunktes des Gemisches
bestimmt. Sie weist am Eintritt einen Flansch 1 entsprechend dem Durchmesser der
Leitung, in die sie eingebaut werden soll, und eine in Strömungsrichtung nach unten
längsgestreckte Wandfläche auf. Die Wand, die im wesentlichen kegelstumpfförmig
verläuft, weist eine erste, nicht mit Öffnungen versehene Zone 2, dann eine von
Öffnungen durchbrochene Zone 3 auf und ist eine nicht mit Öffnungen versehene Zone
4 verlängert, die an ihrem Ende durch einen bei. dieser Ausführungsform eben ausgebildeten
Boden 5 verschlossen ist.
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Im vorliegenden Fall kann der am Eintritt in die Trennwand liegende,
nicht mit Öffnungen versehene Abschnitt -2 einen Innenwulst aufweisen, um beim Durchströmen
des Gemisches eine Kompression zu bewirken und die därauffolgende Expansion durch
die Öffnungen. zu begünstigen. Die Öffnungen sind in aufeinanderfolgenden. Reihen
angeordnet und in je zwei aufeinanderfolgenden Reihen in entgegengesetztem Sinne
geneigt zur Umfangsrichtung ausgerichtet, wobei die Öffnungen 6 dem durchströmenden
Medium eine kreisende Bewegung um die Strömungsachse in einem Sinne und die Öffnungen
7 eine kreisende Bewegung im entgegengesetzten Sinne übertragen.
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Der größte Teil des an die Trennwand gelangenden Verbrennungsgemisches
durchströmt sie direkt durch die Öffnungen 6 und 7 und bildet dabei entgegengesetzt
gerichtete Teilströme, die eine die Homogenisierung begünstigende Turbulenz bewirken.
Die im Strom suspendierten flüssigen Teilchen prallen, infolge der kinetischen Energie
gegen die Innenwand des Bodens 5, an der sie zerstäubt und dabei in den Gemischstrom
zurückgeführt werden, in den sie sich einmischen. Es ist einleuchtend, daß die Vorrichtung
vernachlässigbaren Strömungsverlust bewirkt, da der Gesamtquerschnitt der Öffnungen
im Verhältnis zu dem Querschnitt der Strömungsleitung ausreichend ausgebildet ist.
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In F i g. 2 ist ein Schnitt durch den Boden einer Trennwand dargestellt,
die einen mit Öffnungen versehenen Teil 8 und einen nicht mit Öffnungen versehenen
Abschlußteil 9 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Innenfläche 10 des
Bodens in einer konvex vorspringenden Form dargestellt.
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In F i g. 3 ist eine Abwandlungsform des Bodens der Trennwand dargestellt,
die einen mit Öffnungen versehenen Abschnitt 11 und einen nicht mit öffnungen versehenen
Endabschnitt 12 aufweist. In diesem Beispiel wird durch eine Kugel 13 ein nach innen
konvex vorspringender Abschluß am Boden der Trennwand gebildet. -F i g. 4 zeigt
eine Trennwand 14, die mit gleichem Aufbau, aber im ganzen gekrümmt ausgebildet
ist, um sich einer besonderen Form der Leitung, z. B. der gekrümmten Form eines
Ansaugkanals im Zylinderkopf, anzupassen. Am Ende des nicht mit Löchern versehenen
geschlossenen Teiles der Trennwand ist eine Nase 15 dargestellt, die an einer
genauen Stelle liegen kann, um die exakte Lage der Vorrichtung im Zylinderkopf durch
Anlage der Nase gegen die Wandfläche des in dem Zylinderkopf ausgebildeten Ansaugkanals
zu bestimmen.
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F i g. 5 zeigt schematisch im Schnitt einen Zylinderkopf 16 mit Kühlräumen
17. Im Zylinderkopf ist ein Einlaßventil18, dessen Teller mit einem Sitz zwischen
demAnsaugkanal19 und dem Verbrennungsraum 20 zusammenwirkt. Im Inneren des Ansaugkanals
19, an der die Gemischansaugleitung anschließt, ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung
21 angebracht, die an ihrem Ende im Bereich des geschlossenen Bodens mit einer Stützmasse
22 versehen ist, die sich gegen die Ventilführung 23 anlegt.