[0001] Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren
mit einem rotationssymmetrischen Düsenkörper, der zusammen mit einem in ihm verschiebbaren
rotationssymmetrischen Drosselkörper eine konvergent-divergente Düse bildet, die in
ein Saugrohr des Verbrennungsmotors mündet, wobei ein um die konvergent-divergente
Düse umlaufender Kraftstoffluftspalt mit einer umlaufenden Spaltöffnung in die Düse
mündet und aus der Spaltöffnung mit Luft vermischter Kraftstoff annahernd quer zur
Richtung des Hauptluftmassenstromes in die Düse eingespritzt wird. Eine derartige
Gemischbildungsvorrichtung ist aus der DE 36 43 882 A1 bekannt.
[0002] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannte Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung
für Verbrennungsmotoren so weiter zu bilden, daß bei dieser eine einfache Führung
und Betätigung des Drosselkörpers bei kompakter Bauweise der Vorrichtung gegeben ist.
[0003] Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Führung des Drosselkörpers mittels eines
zentrisch zur Düse im Gehäuse der Gemischbil dungsvorrichtung gelagerten Führungsrohres
erfolgt, auf dem der Drosselkörper axial verschieblich gelagert ist, wobei das Stellmittel
zum Verschieben des Drosselkörpers innerhalb des Führungsrohres angeordnet ist. Die
Führung und Betätigung des Drosselkörpers erfolgt damit im wesentlichen über zwei
Elemente, nämlich das Führungsrohr und das Stellmittel. Beide Elemente durchsetzen
den zentralen Bereich des Drosselkörpers, durch die zentrische Anordnung des Führungsrohres
ist die zentrische Position des Drosselkörpers in allen Drosselkörperstellungen sichergestellt,
wobei eine optimale Führungslänge gewährleistet ist, da das Stellmittel unabhängig
von der Funktion des Führungsrohres durch dieses geführt ist.
[0004] Gemäß einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Drosselkörper
im Anströmbereich des Hauptluftmassenstromes erweitert und in dessen Abströmbereich
verjüngt ausgebildet ist, wobei das Führungsrohr des Drosselkörpers in dem dem Anströmbereich
des Drosselkörpers zugeordneten Bereich des Gehäuses der Gemischbildungsvorrichtung
gelagert ist. Der erweiterte Bereich des Drosselkörpers wird somit vorzugsweise zur
Lagerung des Drosselkörpers verwandt, eine Ausnehmung im Drosselkörper nimmt das Führungsrohr
auf, durch dieses erstreckt sich das Stellmittel, das vorteilhaft im verjüngt ausgebildeten
Bereich des Drosselkörpers angreift.
[0005] Vorteilhaft ist das Stellmittel als fest mit dem Drosselkörper verbundene Stange
ausgebildet, womit auf dem Drosselkörper sowohl Druck- als auch Zugkräfte zu dessen
Schließen bzw. Öffnen aufgebracht werden können. Die Stange kann beispielsweise in
eine in das Innere des Drosselkörpers eingebrachte und sich an die Bohrung für das
Führungsrohr anschließende Ausnehmung eingelötet sein. Zweckmäßig erfolgt die Betätigung
der Stange über einen im Anströmbereich des Drosselkörpers im Gehäuse der Gemischbildungsvorrichtung
gelagerten Hebel. Da bei der Betätigung des Hebels zweck axialer Verschiebung des
Drosselkörpers der Befestigungspunkt der Stange am Hebel um den Drehpunkt des Hebels
einen Kreisbogen beschreibt und somit der Befestigungspunkt nicht nur in axialer
sondern auch in radialer Richtung verschoben wird, sollte die Stange zweckmäßig biegeweich
ausgeführt sein.
[0006] Vorteilhafterweise sollte die Lage des Hebeldrehpunktes zur Lage des Befestigunspunktes
der Stange am Drösselkörper so gewählt sein, daß die Gesamtradialverschiebung des
Befestigunspunktes auf je zwei gleiche Weglängen, bezogen auf die Stangenbefestigung
am Drosselkörper, aufgeteilt ist. Dadurch ist es möglich, zusätzlich die Radialkräfte
auf die Drosselkörperführung klein zu halten.
[0007] Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß das Stellmittel als Stange ausgeführt
ist, es sind vielmehr die unterschiedlichsten Mittel zur Erzielung einer axialen
Veschiebung des Drosselkörpers denkbar, beispielsweise ein bandartiges Element, insbesondere
ein Metallband, ein seilartiges Element, insbesondere ein Zugseil, wobei jedoch zumindest
bei Stellmitteln, die nur zur Übertragung von Zugkräften geeignet sind, eine oder
mehrere Federelemente vorgesehen sein sollten, die den Drosselkörper in die entgegensetzte
Richtung vorspannen. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß das Stellmittel
als fest mit dem Drosselkörper verbundenes Zugelement, insbesondere Metallband, ausgebildet
ist, wobei das Zugelement um ein im Gehäuse der Gemischbildungsvorrichtung gelagertes
Umlenkelement umgelenkt wird und am dem Drosselkörper abgewandten Ende des Zugelementes
ein Hebelende eines im Gehäuse gelagerten Hebels angreift. Eine derartige Ausgestaltung
benötigt zwar wegen des zusätzlichen Umlenkelementes einen größeren Bauraum, beinhaltet
aber insbesondere dann, wenn bei in Schließstellung befindlichem Drosselkörper der
Hebel in der Verlängerung des zugeordneten Bereiches des Zugelementes positioniert
ist, den Vorteil, daß eine Schwenkbewegung des Hebels zu einer progressiven Bewegung
des Zugelementes und damit des Drosselkörpers führt, womit sich auch die Gemischbildungsvorrichtung
entsprechend nichtlinear regeln läßt.
[0008] Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren dargestellt,
wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen
erfindungswesentlich sind.
[0009] In den Figuren ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsformen verdeutlicht, ohne
hierauf beschränkt zu sein. Es zeigt:
Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung
für einen Ottomotor im Bereich von Düsenkörper und Drosselkörper sowie zugeordnetem
Gehäuseabschnitt, wobei die linke Hälfte der Figur die Vorrichtung bei in Leerlaufstellung
befindlichem Drosselkörper und die rechte Hälfte diesen in Vollaststellung verdeutlicht,
ferner
Figur 2 für eine zweite Ausführungsform eine schematische Darstellung der Vorrichtung
im Bereich des Stellmittels zum Verschieben des Drosselkörpers.
[0010] In Figur 1 ist eine gedachte Längsachse der Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung
für den Ottomotor, um die Teile dieser Gemischbildungsvorrichtung symmetrisch ausgebildet
sind, mit 1 bezeichnet. Im wesentlichen rotationssymmetrisch geformt ist ein Düsenkörper
2 mit seiner inneren Wandung 3. Der von der inneren Wandung begrenzte Innenraum in
dem Düsenkörper verjüngt sich von seinem unteren Bereich 4 nach oben stetig bis zu
einer Stelle engsten lichten Querschnitts. An diesen schließt sich nach oben ein Diffusor
5 an, der in ein nicht dargestelltes Saugrohr des Verbrennungsmotors mündet. Unten
wird die Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung über ein gleichfalls nicht dargestelltes
Luftfilter durch die Öffnungen 6 mit Luft beaufschlagt. Der Hauptluftmassenstrom
strömt also in Pfeilrichtung L von unten nach oben.
[0011] Zur Regelung des Hauptluftmassenstromes dient in Verbindung mit dem Düsenkörper 2
ein ebenfalls rotationssymmetrisch um die Längsachse geformter Drosselkörper 7, der
dazu in Richtung der Längsachse gemäß Doppelpfeil A einstellbar ist. Der Drosselkörper
ist im wesentlichen als Kegel mit nach oben gerichteter Spitze 8 ausgebildet, er weist
unten zusätzlich einen zylindrischen Ansatz 9 auf. Der Düsenkörper 2 bildet zusammen
mit dem Drosselkörper 7 eine konvergent-divergente Düse 10 mit einem aufgrund der
Verstellmöglichkeit des Drosselkörpers 7 variablen engsten Querschnitt.
[0012] Der Düsenkörper 2 ist im Bereich des veränderlichen engsten Düsenquerschnittes in
ein oberes Düsenkörperteil 2a und ein unteres Düsenkörperteil 2b geteilt. Zwischen
diesen ist ein um die Düse 10 umlaufender Kraftstoffluftspalt 11 gebildet, der über
eine umlaufende Spaltöffnung 12 in die Düse 10 mündet, wobei aus der Spaltöffnung
mit Luft vermischter Kraftstoff annahernd quer zur Richtung des Hauptluftmassenstromes
L in die Düse 10 eingespritzt wird. Zur Kraftstoffzufuhr in den Innenraum des Düsenkörpers
2 ist das untere Düsenkörperteil 2b mit einer Kraftstoffzuleitungsbohrung 13 versehen,
die in einen im Düsenkörperperteil 2b rotationssymmetrisch zur Längsachse 1 angeordneten
Kraftstoffringkanal 14 übergeht, der über einen hiermit verbundenen Kraftstoffspalt
15 in den Kraftstoffluftspalt 11 mündet. Die Luftzuführung erfolgt über mindestens
eine Bohrung 16 im oberen Düsenkörperteil 2a, die in einen gleichfalls rotationssymmetrisch
zur Längsachse 1 angeordneten Luftringkanal 17 mündet, der mit dem Kraftstoffluftspalt
11 in Verbindung steht.
[0013] Die Führung des Drosselkörpers 7 erfolgt über ein konzentrisch zur Längsachse 1 angeordnetes
Führungsrohr 18, das fest mit einem den Düsenkörper 2 aufnehmenden Gehäuseteil 34
verbunden ist, welches sich unterhalb des Drosselkörpers 7 und der Öffnungen 6 für
den Hauptluftmassenstrom L befindet und Teil des Gehäuses der Gemischbildungsvorrichtung
bildet. Im Detail ist das Gehäuseteil 34 mit einer konzentrisch zur Längsachse 1 angeordneten
Bohrung versehen, in die das Führungsrohr 18 eingepreßt ist. Die konisch zulaufende
Hälfte des Drosselkörpers 7 ist mit einer entsprechenden Bohrung 19 versehen, die
das Führungsrohr 18 durchsetzt, derart, daß der Drosselkörper 7 zwischen den beiden
in der Figur 1 gezeigten Positionen auf dem Führungsrohr 18 verschoben werden kann.
Im Bereich der Spitze 8 weist der Drosselkörper 7, ausgehend von der Bohrung 19 eine
zentrische Bohrung auf, in die eine biegeweiche Stange 20 eingesteckt und mit dem
Drosselkörper 7 verlötet ist. Das der Spitze 8 des Drosselkörpers 7 abgewandte Ende
der Stange 20 ist mit einem Hebel 21 gelenkig verbunden, der unterhalb der Austrittsöffnung
des Führungsrohres 8 beabstandet zur Längsachse 1 im Gehäuseteil 34 schwenkbar gelagert
ist. Mit den Bezugsziffern 22 und 23 sind die Befestigungspunkte von Stange und Hebel
bzw. Hebel und Düsenkörperunterteil bezeichnet.
[0014] Die beschriebene Ausbildung der Vorrichtung ermöglicht damit eine axiale Verschiebung
des Drosselkörpers 7 auf dem Führungsrohr 18 mittels der fest mit dem Drosselkörper
7 verbundenen Stange 20, die durch den Hebel 21 über nicht gezeigte Kraftmittel betätigt
wird. Bei der Betätigung des Hebels 21 beschreibt der Befestigungspunkt 22 der Stange
20 einen Kreisbogen um den Befestigungspunkt 23 des Hebels, womit der Befestigungspunkt
22 der Stange nicht nur in axialer sondern auch in radialer Richtung verschoben wird,
wobei dieser Bewegung die Stange 20 wegen deren biegeweichen Eigenschaft folgt. Die
Lage des Befestigungspunktes 23 des Hebels 21 ist bezüglich des Befestigungspunktes
22 der Stange 20 so gewählt, daß die Gesamtradialverschiebung x des Befestigungspunktes
22 auf je zwei gleiche Weglängen Δx, bezogen auf die Stangenbefestigung am Drosselkörper
7 aufgeteilt ist. Es können damit die in die Führung des Drosselkörpers 7 eingeleiteten
Radialkräfte klein gehalten werden.
[0015] Wie der Darstellung der Figur 1 ferner zu entnehmen ist, weist das Gehäuseteil 34
konzentrisch zur Längsachse 1 in Abstand zum Führungsrohr 18 ein Flanschelement 24
auf, das in jeder Betriebsstellung des Drosselkörpers 7 dessen zylindrischen Ansatz
9 innen überdeckt. Zwischen dem Flanschelement 24 und dem Gehäuseteil 34 ist ein Ende
einer Rollmembrane 25 eingespannt, deren anderes Ende zwischen dem zylindrischen Ansatz
9 und einem diesen umschließenden Klammerring 26 fixiert ist. Die Abdichtung des unteren,
offenen Endes des Drosselkörpers 7 mittels der Rollmembrane 25 dient im Zusammenwirken
mit einer in den konischen Bereich des Drosselkörpers 7 eingebrachten, in den Innenraum
27 des Drosselkörpers 7 mündenden Bohrung 28 der Druckentlastung des Drosselkörpers
7 bei den variablen durch den Unterdruck im System hervorgerufenen Schließkräften.
Zwei im Inneren des Drosselkörpers 7 angeordnete, redundante Federn 29, die sich einerseits
innen am Drosselkörper 7, andererseits am Flanschelement 24 abstützen, stellen sicher,
daß bei Entlastung des Gaspedals die Gemischmenge, die durch die Gemischbildungsvorrichtung
dem Ottomotor zur Verfügung gestellt wird, entsprechend der Gaspedalstellung zurückgenommen
wird.
[0016] Figur 2 zeigt eine auf dem gleichen Erfindungsprinzip beruhende Ausbildung der Gemischbildungsvorrichtung,
bei der jedoch statt einer Stange 20 ein Metallband 20a vorgesehen ist, das entsprechend
der Darstellung in Figur 1 das Führungsrohr 18 durchsetzt und mit der Spitze 8 des
Drosselkörpers 7 verbunden ist. Das Metallband 20a ist im rechten Winkel um eine Drehachse
30 gelagerte Rolle 31 geführt und es greift an dem dem Drosselkörper 7 abgewandten
Ende des Metallbandes 20a ein Hebelende 32 eines im Gehäuseteil 34 gelagerten Hebels
33 an. Gezeigt ist in der Figur 2 die Stellung des Hebels 33 für den geschlossenen
Drosselkörper, in dieser befindet sich die Längsachse des Hebels 33 in der Verlängerung
des zugeordneten Bereiches des Metallbandes 20a. Aufgrund der kinematischen Bedingungen
von Hebel 33 und Metallband 20a ergibt sich eine progressive Bewegung des Metallbandes
in x-Richtung bei einem Aus lenken des Hebels in α-Richtung.
Bezugszeichenliste
[0017]
1 Längsachse
2 Düsenkörper
2a oberes Düsenkörperteil
2b unteres Düsenkörperteil
3 Wandung
4 unterer Bereich
5 Diffusor
6 Öffnung
7 Drosselkörper
8 Spitze
9 zylindrischer Ansatz
10 Düse
11 Kraftstoffluftspalt
12 Spaltöffnung
13 Kraftstoffzuleitungsbohrung
14 Kraftstoffringkanal
15 Kraftstoffspalt
16 Bohrung
17 Luftringkanal
18 Führungsrohr
19 Bohrung
20 Stange
20a Metallband
21 Hebel
22 Befestigungspunkt
23 Befestigungspunkt
24 Flanschelement
25 Rollmembrane
26 Klemmring
27 Innenraum
28 Bohrung
29 Feder
30 Drehachse
31 Rolle
32 Hebelende
33 Hebel
34 Gehäuseteil
1. Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem rotationssymmetrischen
Düsenkörper, der zusammen mit einem in ihm verschiebbaren rotationssymmetrischen
Drosselkörper eine konvergent-divergente Düse bildet, die in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors
mündet, wobei ein um die konvergent-divergente Düse umlaufender Kraftstoffluftspalt
mit einer umlaufenden Spaltöffnung in die Düse mündet und aus der Spaltöffnung mit
Luft vermischter Kraftstoff annähernd quer zur Richtung des Hauptluftmassenstroms
in die Düse eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung des Drosselkörpers (7) mittels eines zentrisch zur Düse (10) im
Gehäuse (2b) der Gemischbildungsvorrichtung gelagerten Führungsrohres (18) erfolgt,
auf dem der Drosselkörper (7) axial verschieblich gelagert ist, wobei das Stellmittel
(20) zum Verschieben des Drosselkörpers (7) innerhalb des Führungsrohres (18) angeordnet
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (7) im Anströmbereich des Hauptluftmassenstromes (L) erweitert
und in dessen Abströmbereich verjüngt ausgebildet ist, wobei das Führungsrohr (18)
des Drosselkörpers (7) in dem dem Anströmbereich des Drosselkörpers (7) zugeordneten
Bereich des Gehäuses (2b) der Gemischbildungsvorrichtung gelagert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellmittel als fest mit dem Drosselkörper (7) verbundene Stange (20), insbesondere
biegeweiche Stange ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Stange (20) über einen im Anströmbereich des Drosselkörpers
(7) im Gehäuse (2b) der Gemischbildungsvorrichtung gelagerten Hebel (21) erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Hebeldrehpunktes (23) zur Lage des Befestigungspunktes der Stange
(20) am Drosselkörper (7) so gewählt ist, daß die Gesamtradialverschiebung des Befestigungspunktes
(22) der Stange (2) auf je zwei gleiche Weglängen ( Δx) des Drosselkörpers (7) aufgeteilt
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellmittel als fest mit dem Drosselkörper (7) verbundenes Zugelement, insbesondere
Metallband (20a), ausgebildet ist, wobei das Zugelement um ein im Gehäuse (2b) der
Gemischbildungsvorrichtung gelagertes Umlenkelement (31) umgelenkt wird und am dem
Drosselkörper (7) abgewandten Ende des Zugelements ein Hebelende (32) eines im Gehäuse
(2b) gelagerten Hebels (33) angreift.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Schließstellung befindlichem Drosselkörper (7) der Hebel (33) in der
Verlängerung des zugeordneten Bereiches des Zugelementes (20a) positioniert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (7) durch eine oder mehrere Federelemente (29) in Schließstellung
vorgespannt ist.