(19)
(11) EP 0 416 200 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
13.03.1991  Patentblatt  1991/11

(21) Anmeldenummer: 90106340.4

(22) Anmeldetag:  03.04.1990
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)5F02M 9/133
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE ES FR GB IT SE

(30) Priorität: 08.09.1989 DE 3929841

(71) Anmelder: VDO Adolf Schindling AG
D-60487 Frankfurt (DE)

(72) Erfinder:
  • Neutzer, Uwe
    D-6000 Frankfurt/M. (DE)

(74) Vertreter: Klein, Thomas, Dipl.-Ing. (FH) 
Sodener Strasse 9
65824 Schwalbach/Ts.
65824 Schwalbach/Ts. (DE)

   


(54) Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren


(57) Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvor­richtung für Verbrennungsmotoren mit einem rotationssymmetri­schen Düsenkörper (2), der zusammen mit einem in ihm verschieb­baren rotationssymmetrischen Drosselkörper (7) eine konvergent-­divergente Düse (10) bildet, die in ein Saugrohr des Verbren­nungsmotors mündet, wobei ein um die konvergent-divergente Düse umlaufender Kraftstoffluftspalt (11) mit einer umlaufenden Spaltöffnung (12) in die Düse mündet und aus der Spaltöffnung mit Luft vermischter Kraftstoff annähernd quer zur Richtung des Hauptluftmassenstromes (L) in die Düse eingespritzt wird.
Damit bei der genannten Vorrichtung eine einfache Führung und Betätigung des Drosselkörpers bei kompakter Bauweise gegeben ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Führung des Drosselkörpers mittels eines zentrisch zur Düse im Gehäuse (2b) der Gemischbildungsvorrichtung gelagerten Führungsrohres (18) erfolgt, auf dem der Drosselkörper axial verschieblich gelagert ist, wobei das Stellmittel (20) zum Verschieben des Drosselkör­pers innerhalb des Führungsrohres angeordnet ist.




Beschreibung


[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




Ansprüche

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.
 




Zeichnung