Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren

Abstract

 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 bildet, die in ein Saugrohr des Verbrennungsmo­tors mündet, wobei ein um die konvergent-divergente Düse umlaufender Kraftstoffluftspalt (17) mit einer umlaufenden Spaltöffnung (18) in die Düse mündet und mit einer Kraftstoffzu­führung (11) sowie einer Luftzuführung (19) in Verbiindung steht, so daß aus der Spaltöffnung mit Luft vermischter Kraft­stoff annähernd quer zur Richtung des Hauptluftmassenstromes (L) in die Düse eingespritzt wird.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine derartige Vorrich­tung so weiter zu bilden, daß bei ihr eine gleichmäßige, störungs- und im wesentlichen aufheizungsfreie Verteilung des Kraftstoffes am Umfang der Düse sichergestellt ist. Erfindungs­gemäß wird hierzu vorgeschlagen, daß die Kraftstoffzuführung als radial verlaufende Zuführkanäle (11) ausgebildet 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 ein 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 mit einer Kraftstoffzuführung sowie einer Luftzufüh­rung in Verbindung steht, so daß aus der Spaltöffnung mit Luft vermischter Kraftstoff annähernd quer zur Richtung des Hauptluft­massenstromes in die Düse eingespritzt wird.

[0002] Eine derartige Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung ist aus der DE 36 43 882 A1 bekannt. Bei dieser ist die Kraftstoff­zuführung als umlaufender Kraftstoffspalt ausgebildet, über den Kraftstoff gleichmäßig der Luftzuführung zugeführt wird, die als umlaufender Ringkanal ausgebildet ist. Über die Mündung des rotationssymmetrisch zur Düse angeordneten Kraftstoffluftspaltes strömt der mit Luft vorgemischte Kraftstoff im Bereich des engsten Querschnittes der Düse quer zur Hauptströmungsrichtung in die mit hoher Geschwindikeit strömende Verbrennungsluft aus, so daß in der Folge ein homogenes Kraftstoffluftgemisch mit feinsten Kraftstofftröpfchen entsteht.

[0003] Nachteilig ist dabei, daß die Höhe des umlaufenden Kraftstoff­spaltes, der in Art einer Laminardrossel wirkt, sehr klein gehalten werden muß, was bei nur wenig veränderlichen Höhenun­terschieden des Kraftstoffspaltes über seinem Umfang eine progressiv ungleichmäßige Verteilung des Kraftstoffes am Umfang der konvergent-divergenten Düse hervorruft, ferner den Kraft­stoff übermäßig aufheizt und damit die Dampfblasenbildung fördert und schließlich schon durch relativ kleine Schmutzteil­chen zu örtlichen Verstopfungen der Lamidardrossel führen kann.

[0004] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Kraftstoff-Luft - Gemischbildungsvorrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der eine gleichmäßige, störungs- und im wesentlichen aufheizungs­freie Verteilung des Kraftstoffes am Umfang der Düse sicherge­stellt ist.

[0005] Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Kraftstoffzuführung als radial verlaufende Zuführkanäle ausgebildet ist. Die radial verlaufenden Zuführkanäle bewirken, daß der Kraftstoff in gleichmäßigen Strömen radial - unter Vermischung mit der Luft-­dem Kraftstoffluftspalt zugeführt wird. Nach dem Austritt aus den Zuführkanälen verteilt er sich und tritt aus der Mündung des Kraftstoffluftspaltes über dessen gesamten Umfang gleichmäßig aus. Unterstützt wird die gleichmäßige Gemischverteilung dadurch, daß die Kraftstoffzuführkanäle vorzugsweise gleichmäßig verteilt am Umfang der Düse angeordnet sind, somit rosettenför­mig die Düse umschließen. Die Anzahl der Kraftstoffzuführkanäle sollte größer sein als die Anzahl der Zylinder des Verbrennungs­ motors und vorzugsweise ein Vielfaches betragen.

[0006] Um eine optimale Vermischung von Kraftstoff und Luft zu erzielen ist vorgesehen, daß die Luftzuführung als um die Düse umlaufen­der Ringkanal ausgebildet ist. Die Kraftstoffzuführkanäle sollten unmittelbar in den Kraftstoffluftspalt münden.

[0007] Die erfindungsgemäßen, radial verlaufenden Zuführkanäle können auf unterschiedliche Art und Weise gebildet sein. So beispiels­weise durch Radialbohrungen im Düsenkörper oder eine radiale Spaltbildung zwischen einzelnen Bauteilen des Düsenkörpers. Entscheidend ist nur, daß die Zuführung des Kraftstoffes nicht - wie beim Stand der Technik - über einen in der Höhe klein zu haltenden, als Laminardrossel fungierenden umlaufenden Kraft­stoffspalt erfolgt, sondern über mehrere radial verlaufende Zuführkanäle, die bei gleichem Kraftstoffmengendurchsatz eine größere Höhe aufweisen können bzw. bezüglich deren Kraftstoff­durchtrittsquerschnitte(Breite und Höhe des jeweiligen Zuführka­nales) optimiert sind.

[0008] Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Düsenkörper quer zur Richtung des Hauptmas­senstromes geteilt ausgebildet und zwischen den beiden Düsenkör­perteilen eine ringförmige Scheibe angeordnet ist, die die Kraftstoffzuführkanäle aufweist. Zweckmäßig sind die Kraftstoff­zuführkanäle in der Scheibe durch zum Ringinneren offene Schlitze gebildet und die Ringscheibe als Kreisringscheibe ausgebildet, das heißt sie weist neben der durch die Düse vorgege­benen inneren Kreisringkontur auch eine äußere Kreisringkontur auf. Die Scheibe kann damit einfach in eine zwischen den beiden Düsenkörperteilen gebildete Ausnehmung eingelegt werden, wobei die Zentrierung der Scheibe an derem äußeren Umfang erfolgt. Zwischen den seitlichen Begrenzungen der in der Scheibe befind­ lichen Schlitze und den in Anlage mit der Scheibe gelangenden jeweiligen Wandungen der Düsenkörperteile werden dann die einzelnen Zuführkanäle gebildet. In Weiterbildung sollten die Ringscheibe und der Ringkanal für die Luft konzentrisch zur Düse angeordnet sein, bei einem mindestens so großen Innendurchmesser der Ringscheibe wie der Außendurchmesser des Luftringkanals.

[0009] Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.

[0010] In den Figuren ist die Erfindung anhand einer Ausführungsform 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 (Schnitt B-B gemäß Figur 2) und

Figur 2 einen Querschnitt im Bereich von Düsenkörper und Drosselkörper (Schnitt A-A gemäß Figur 1) in verein­fachter Darstellung.

[0011] In Figur 1 ist eine gedachte Längsachse der Kraftstoff-Luft-­Gemischbildungsvorrichtung, 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 in seinem oberen Bereich 4 nach unten stetig bis zu einer Stelle engsten lichten Querschnitts 5. An diesen schließt sich nach unten ein gerader Diffusor 6 an, der in ein nicht dargestelltes Saugrohr des Verbrennungsmotors mündet. Oben wird die Kraftstoff-Luft-­Gemischbildungsvorrichtung über ein nicht dargestelltes Luftfil­ ter mit Luft beaufschlagt. Der Hauptluftmassenstrom strömt also in Pfeilrichtung L von oben nach unten.

[0012] Zur Regelung des Hauptluftmassenstromes dient in Verbindung mit em Düsenkörper 2 ein ebenfalls rotationssymmetrisch um die Längsachse geformter Drosselkörper 7, der dazu in Richtung der Längsachse gemäß Doppelpfeil C einstellbar ist. Ein oberer Teil des Drosselkörpers erweitert sich von oben stetig und mündet in einen wesentlichen unteren Teil des Drosselkörpers, der sich von oben nach unten stetig verjüngt. Der Durchlaß für den Luftmas­senstrom zwischen dem Düsenkörper 2 und dem Drosselkörper 7 wird also umso mehr verengt, je weiter der Drosselkörper nach unten verschoben ist. Der Düsenkörper bildet zusammen mit dem Drossel­körper eine konvergent-divergente Düse.

[0013] Der Düsenkörper 2 ist im Bereich des engsten Querschnittes 8 der konvergent-divergenten Düse in ein oberes Düsenkörperteil 2a und ein unteres Düsenkörperteil 2b geteilt. Zwischen den beiden Düsenkörpertei­len ist eine Kreisringscheibe 9 angeordnet, die beim Verbinden der beiden Düsenkörperteile zwischen diesen eingeklemmt wird. Die Kreisringscheibe 9 stützt sich an ihrem äußeren Umfang an einem Zentrieransatz 10 des oberen Düsenkörperteiles 2a ab. Der Innendurchmesser der Kreisringscheibe 9 ist größer als der Durchmesser der Düse in ihrem engsten Querschnitt.

[0014] Die Kreisringscheibe selbst ist mit zwölf radial verlaufenden, jeweils um einen Winkel von 30° zueinander versetzt angeordneten Schlitzen 11 versehen, die im Bereich ihres jeweiligen, der Düse zugewandten Endes 12 offen, hingegen im Bereich des entgegenge­setzten Endes 13 verschlossen sind.

[0015] Zur Kraftstoffzufuhr in den Innenraum des Düsenkörpers 2 ist eine Wandung 14 des unteren Düsenkörperteils 2b mit einer Kraftstoffzuleitungsbohrung 15 versehen, die in einen im Düsenkörperteil 2b rotationssymmetrisch zur Längsachse 1 angeord­neten Kraftstoffringkanal 16 übergeht, der im Bereich der Enden 13 der Schlitze 11 in Fließverbindung mit diesen steht. Der Kraftstoff tritt somit durch die Kraftstoffzuleitungsbohrung 15 in den Kraftstoffringkanal 16 und verteilt sich von dort auf die einzelnen Schlitze, die in radialer Richtung gemäß Pfeil D zum Düsenkörperinneren hin durchströmt werden. Dort tritt der Kraftstoff aus den Schlitzen 11 aus, in einen zwischen dem oberen Düsenkörperteil 2a und dem unteren Düsenkörperteil 2b gebildeten Spalt 17, der im Bereich des engsten Querschnittes 8 der Düse um diese umläuft und eine zu dem Innenraum des Düsen­körpers 2 gerichtete Spaltöffnung 18 aufweist, die sich wie der Spalt 17 über 360° erstreckt. Zur gleichmäßigen Verteilung des in den Düsenkörper 2 eintretenden Kraftstoffstroms ist der Kraftstoffringkanal 16 mit einem verhältnismäßig kleinen Strömungswiderstand ausgebildet, während die Schlitze 11 einen verhältnismäßig hohen Strömungswiderstand aufweisen. Die Querschnitte der Schlitze sind so abgestimmt, daß die Strömung des Kraftstoffs vorwiegend laminar ist, die Höhe ist insbesondere so bemessen, daß bei üblichen feinen Filtern eine Verstopfung durch Schmutzteilchen nicht auftritt.

[0016] In den Spalt 17 wird benachbart zu den jeweiligen Schlitzenden 12 Luft unter höherem Druck ,annähernd unter Umgebungsdruck, eingeleitet. Hierzu steht der Spalt 17 über einen zur Längsachse 1 gleichfalls rotationssymmetrischen, im oberen Düsenkörperteil 2 angeordneten Luftringkanal 19 sowie mindestens eine Bohrung 20 mit einem nicht näher gezeigten Innenraumabschnitt in dem Düsenkörperteil 2a in Verbindung, in dem praktisch der Luftdruck der Umgebung herrscht, während in der Spaltöffnung 18 ein Luftdruck bis etwa zur Hälfte des Umgebungsdruckes herrscht und die Luft an dieser Stelle Schallgeschwindigkeit erreichen kann. Im Spalt 17, präziser dem Kraftstoffluftspalt entsteht eine Kraftstoff/Luft-Emulsion, die durch den Druckunterschied zwischen Luftringkanal 19 und dem Bereich des engsten Quer­schnittes der konvergent-divergenten Düse in den Hauptluft­massenstrom L eingebracht wird, wobei stromabwärts ein homo­genes Kraftstoff-Luftgemisch entsteht.

Bezugszeichenliste

[0017] 

1 Längsachse

2 Düsenkörper

2a oberes Düsenkörperteil

2b unteres Düsenkörperteil

3 innere Wandung

4 oberer Bereich

5 engster Querschnitt des Düsenkörpers

6 Diffusor

7 Drosselkörper

8 engster Querschnitt der Düse

9 Kreisringscheibe

10 Zentrieransatz

11 Schlitz

12 Ende

13 Ende

14 Wandung

15 Kraftstoffzuleitungsbohrung

16 Kraftstoffringkanal

17 Spalt/Kraftstoffluftspalt

18 Spaltöffnung

19 Luftringkanal

20 Bohrung

Ansprüche

1. Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung für Verbrennungs­motoren mit einem rotationssymmetrischen Düsenkörper (2), der zusammen mit einem in ihm verschiebbaren rotationssymme­trischen Drosselkörper (7) eine konvergent-divergente Düse bildet, die in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors mündet, wobei ein um die konvergent-divergente Düse umlaufender Kraftstoffluftspalt (17) mit einer umlaufenden Spaltöffnung (18) in die Düse mündet und mit einer Kraftstoffzuführung (11) sowie einer Luftzuführung (19) in Verbindung steht, so daß aus der Spaltöffnung (18) mit Luft vermischter Kraft­stoff annähernd der zur Richtung des Hauptluftmassenstromes (L) in die Düse eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführung (11) als radial verlaufende Zuführ­kanäle (11) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführkanäle (11) gleichmäßig verteilt am Umfang der Düse angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kraftstoffzuführkanäle (11) größer ist als die Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors, vorzugs­weise ein Vielfaches beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführung (19) als um die Düse umlaufender Ringkanal (19) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführkanäle (11) unmit­ telbar in den Kraftstoffluftspalt (17) münden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (2) quer zur Richtung des Hauptluftmassenstroms (L) geteilt ausgebildet und zwischen den beiden Düsenkörperteilen (2a, 2b) eine ringförmige Scheibe (9) angeordnet ist, die die Kraftstoffzuführkanäle (11) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführkanäle (11) in der Scheibe (9) durch zum Ringinneren offene Schlitze (11) gebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (9) als Kreisringscheibe ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (9) und der Ringkanal (19) für die Luft konzentrisch zur Düse angeordnet sind und der Innendurchmesser der Ringscheibe (9) mindestens so groß ist wie der Außendurchmesser des Luftringkanals (19).

Zeichnung