DE2428967A1

DE2428967A1 - Electrostatic fuel atomisation carburettor - is parallel to conventional carburettor with selector flap to isolate one or the other

Info

Publication number: DE2428967A1
Application number: DE2428967A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Saeufferer; Karl Dr Willmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-06-15
Filing date: 1974-06-15
Publication date: 1976-01-02

Abstract

The electro static carburettor as in 2401047, contains an electrically insulated venturi insert (8) with arms to carry a cone shaped wire mesh basket (18) surrounding the main fuel jets (16). An electrical potential from an impulse generator is fed to the wire basket to help fuel atomisation. The system is further improved by providing a conventional carburettor parallel to the electro static one end joined to the same engine intake manifold (5). A pivotable flap (41) is provided at the junction of the two carburettors which in its first extreme position is able to isolate the electro static carburettor and in its second extreme position is able to isolate the conventional carburettor.

Description

Einrichtung zur elektrostatischen Kraftstofivernebelung Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 24 ol o47.7) Das I-Iauptpatent . ... ... (Patentanmeldung P 24 ol o47.7) hat eine Einrichtung zur Erzeugung eines Luft/Kraftstoffgemisches für eine gemischansaugende Verbrennungskraftmaschine zum Gegenstand, mit einem von der angesaugten Luft durchströmten mit wenigstens einer in den Luftleitkanal mündenden Icraftstoffdüae versehenen Kraftstoffzerstäuber und mit auf unterschiedliche elektrische Potentiale gelegten im Strömungsweg des Gemisches angeordneten Flächen, wobei im Kraftstoffzerstäuber im Abstand vor Jeder Kraftstoffdüse eine gegenüber der oder den Kraftstoffdüsen des Zerstäubers elektrisch isoliert angebrachte vorzugsweise strömungsdurchlässige Elektrode angeordnet ist und wobei die Potenialdifferenz zwischen der oder den Elektrode(n) einerseits und den Kraftstoffdüsen anererseits angelegt.Device for electrostatic fuel atomization addition to Patent. ... ... (Patent application P 24 ol o47.7) The main patent. ... ... (patent application P 24 ol o47.7) has a device for generating an air / fuel mixture for a mixture-sucking internal combustion engine on the subject, with one of of the sucked in air flowed through with at least one opening into the air duct Icraftstoffdüae provided fuel atomizers and with on different electrical ones Potentials placed in the flow path of the mixture arranged areas, where im Fuel atomizer at a distance in front of each fuel nozzle one opposite the or preferably electrically insulated from the fuel nozzles of the atomizer flow-permeable electrode is arranged and wherein the potential difference between applied to the electrode (s) on the one hand and the fuel nozzles on the other hand.

ist.is.

Diese Anordnung wurde gemäß dem Hauptpatent zur Verbesserung der Gemischqualität gewählt. Bei ausreichend hoher Feldstärke wird nämlich bei vorgegebener Tröpfchengröfle ein Punkt erreicht sein, bei dem die zertrennend wirkenden elektrostatischen Kräfte gegenüber den zusammenhaltenden Kräften aufgrund der Oberflächenspannung úberwiegen; dann zerfällt das Tröpfchen in wenigstens zwei kleinere Tröpfchen, bei denen dann aufgrund der geringeren Tröpichendurchmesser die zusammenhaltenden Kräfte aufgrund der Oberflächenspannung gegenüber den elektrostatischen I;räf -ten wieder überwiegen. Beim Durchströnen eines Luft/Kraftstoffgemisches durch das elektrostatische Feld wird also die Tröpfchengröße verringert und so das Gemisch verbessetzt. Aufgrund der geringeren Tröpfchengröße verdampfsxn und verbrennen diese schneller und die Verbrennung eines solchen Gemisches ergibt eine bessere Kraftstoffausnutzung und bessere Abgase. Gemaß der Lehrc des SIauptpatentes sind die beiden tröpfchenerzeugenden £rscheinungen, nämlich Luftstrom und elektrostatisches Feld am Entstehungsort der Kraftstofftröpfchen funktionell parallel nebeneinander angeordnet. Beide Einflüsse sind unabhängig voneinander veränderbar und es kann dementsprechend auf das Elischungsverhältnis des Gemisches auf unterschiedliche Weise Einfluß genommen werden. Nämlich zum einen durch die Größe des Saugluftstromes und zum anderen unabhängig vom ersteren durch das elektrostatische Feld.This arrangement was made according to the main patent to improve the mixture quality chosen. If the field strength is sufficiently high, for a given droplet size a point must be reached at which the separating electrostatic forces predominate over the cohesive forces due to surface tension; then the droplet breaks up into at least two smaller droplets, which then due to the smaller droplet diameter the cohesive forces are due The surface tension would outweigh the electrostatic I; would again. When an air / fuel mixture flows through the electrostatic field So the droplet size is reduced and the mixture is improved. Because of the smaller droplet size evaporate and burn these faster and the Combustion of such a mixture results in better fuel economy and better exhaust. According to the teaching of the main patent, the two are droplet-generating Phenomena, namely air flow and electrostatic field at the point of origin of the Functionally arranged fuel droplets parallel to each other. Both influences can be changed independently of each other and it can be adjusted accordingly to the elimination ratio the mixture can be influenced in different ways. For one thing by the size of the suction air flow and, on the other hand, independently of the former the electrostatic field.

Es ist in dem Hauptpatent schon darauf hingewiesen worden, daß durch die Feldstärke, d.h. durch Veränderung eines Potentiometerabgriffes die Größe des Luft/Kraftstoffverhältnisses beeinflußt werden kann, und zwar unabhängig von der Größe des Luftstromes, so daß hier in einfacher Weise die Gemischfettigkeit in allen möglichen Betriebszuständen, insbesondere auch beim otorstart optimiert werden kann, ohne daß dafür komplizierte Anreicherungs- oder Abmagerungseinrichtungen an den Venturivergasern vorgesehen werden müßten.It has already been pointed out in the main patent that by the field strength, i.e. by changing a potentiometer tap the size of the Air / fuel ratio can be influenced, regardless of the size of the air flow, so that here in a simple manner the mixture richness in all possible ways Operating states, especially when starting the engine, can be optimized without that there are complicated enrichment or leaning devices on the Venturi gasifiers should be provided.

Nun ist - solange die strengen Abgasbestimmungen noch nicht in Kraft sind - der Entwicklwigsstand der herkömmlichen Venturi-Vergaser so hoch, daß er weitgehend zufriedenstellende ,ergebnisse erbringt. Jedoch ist er aufgrund dieser Entwicklung auch recht kompliziert. Aufgabe der Erfindung ist es, dazu beizutragen, daß herkömmliche Venturi-Vergaser vereinrecht werden können und dennoch ihren Anforderungen möglichst noch besser als bisher entsprechen können.Now - as long as the strict emissions regulations are not yet in force are - the level of development of conventional Venturi carburettors is so high that it largely satisfactory results. However, it is because of this Development also quite complicated. The object of the invention is to help that conventional Venturi carburetors can be agreed and still meet their requirements as much as possible better than before.

Diese Aufgabe wird gemäß dem vorliegenden zusutzlichen Erfindungsgedanken dadurch erfüllt, daß der Kraftstoffzerstäuber gemäß dem Ilauptpatent funktionell parallel zu einem anderen Kraftstoffzerstäuber an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet dd mit Luftabsperrklappen und/oder Kraftstoffabsperrventilen versehen ist, derart, daß er wahlweise zusatzlich zum anderen oder an dessen Stelle eingeschaltet oder aber wirkungslos gemacht werden kann. Erfindungsgemäß wird also ein elektrostatischer Vergaser zusätzlich zu einem Venturi-Vcrgaser vorgesehen. Hierbei kommt dem Venturi-Vergaser die Hauptfunktion und dem elektrostatischen Vergaser eine Hilfsfunktion zu. Gedacht ist dabei in erster Linie an eine Verbesserung der Gemischaufbereitung beim Motorstart und eine Vereinfachung des Venturi-Vergasers hinsichtlich seiner Startcinrichtungen (wegfall der Startordüse).This object is achieved in accordance with the present additional inventive concept fulfilled by the fact that the fuel atomizer according to the main patent is functional parallel to another fuel atomizer on the internal combustion engine arranged dd provided with air shut-off valves and / or fuel shut-off valves is in such a way that it is optionally switched on in addition to the other or in its place or can be rendered ineffective. According to the invention, an electrostatic Carburetor provided in addition to a Venturi carburetor. This is where the venturi carburetor comes in the main function and the electrostatic carburetor an auxiliary function. Thought is primarily aimed at improving the mixture preparation when starting the engine and a simplification of the venturi gasifier in terms of its starting devices (omission of the starter nozzle).

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden näher erlautert; dabei zeigt die Figur den Querschnitt durch die beiden besonders einfach ausgebildeten erfindungsgemäß angeordneten Benzinzerstäuber und ihre Zuordnung zu einem Verbrennungsmotor.The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail below; the figure shows the cross section through the two gasoline atomizer and particularly simply designed according to the invention their assignment to an internal combustion engine.

In der Figur ist eine Verbrennungskraftmaschine 1 teilweise dargestellt mit Kolben 2, Arbeitsraum 3, Zylinderkopf 4, Ansaugrohr 5 und Auspuffrohr 6. Zu dem Motor 1 gehört eine Xraftstoffzerstäubereinrichtung 7. Diese weist ein Paar von jeweils mit einem die Strömungsgeschwindigkeit erhöhenden Einsatz 8 bzw. mit einer Rohrverengung 8' versehenen Hauptrohren 9 bzw. 9' auf, in denen jeweils koaxial ein sogenannter Vergaserstock lo bzw. lo' angeordnet ist. Die Vergaserstöcke sind von der Schwimmerkammer 13 aus (Schwimmer 14, Schwimmerventil 15) über die Leitung 11 und die Düse 12 mit Benzin versorgt, das über jeweils einen Kranz von radial angeordneten Zerstäuberdüsen i6 in die Zerstäuberzone eintreten kann.In the figure, an internal combustion engine 1 is partially shown with piston 2, working space 3, cylinder head 4, intake pipe 5 and exhaust pipe 6. To the engine 1 includes a fuel atomizer device 7. These have a pair each with an insert 8 or with increasing the flow rate a pipe constriction 8 'provided main pipes 9 and 9', in each of which coaxially a so-called carburetor stick lo or lo 'is arranged. The carburetor rods are from the float chamber 13 (float 14, float valve 15) via the line 11 and the nozzle 12 is supplied with gasoline, each via a ring of radially arranged atomizer nozzles i6 can enter the atomizer zone.

Der Einsatz 8 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus elektrisch gut isolierendem Kunststoff ausgebildet und mit im Querschnitt strömungsgünstig gestalteten Armen 17 versehen. Die Arme tragen einen kegelförmigen weitmaschigen Korb 18 aus einem Geflecht oder einem Gewebe dünner metallischer Drähte. Über das Innere eines Armes ist ein mit einer Abschirmung 19 versehener metallischer elektrisch leitend mit dem Korb verbundener Leiter 20 aus dem Innern des Rohres 9 herausgeführt. Der Korb ist konzentrisch zu dem Düsenkranz 16 angeordnet und die Kegelspitze weist der Strömungsrichtung (Pfeile 21) entgegen. Auf der Außenseite des Einsatzes 8 sind Zapfen 22 angeordnet, die ihn in der Rohrwandung festhalten.The insert 8 is in the illustrated embodiment from electrical Well-insulating plastic formed and with good flow in cross-section designed arms 17 provided. The arms carry a cone-shaped wide-meshed Basket 18 made of a mesh or a fabric of thin metallic wires. About the Inside an arm is a metallic electrically provided with a shield 19 Conductor 20, which is conductively connected to the basket, is led out of the interior of the tube 9. The basket is arranged concentrically to the nozzle ring 16 and has the cone tip counter to the direction of flow (arrows 21). On the outside of the Use 8 pins 22 are arranged, which hold it in the pipe wall.

In der Zerstäubereinrichtung 7 und zwar in der Teileinrichtung 7a ist noch - wie üblich - eine im Hauptrohr 9' angeordnete, mittels dem liebe 24 verschwenkbare Drosselklappe 25 vorgesehen. Durch eine mit einem Hebel 40 versehene Schwenkklappe 41 an der Vereinigungsstelle der beiden Hauptrohre 9 bzw. 9' kann wahlweise die eine oder die andere der beiden Teilzerstäubereinrichtungen 7a und 7b oder beide gemeinsam an die anschließende Saugleitung 5 und somit an den Motor l angeschlossen werden. Die die Vergaserstöcke io und to' mit Benzin versorgende Schwimmerkammer 13 wird von der aus dem Tank 26 ansaugenden Benzinpumpe 27 über das Nadelventil 15 mit Kraftstoff aufgefüllt. Bei Nadelventil-Schluß fließt die Förderung der Benzinpumpe 27 über die Drossel 38 in den Tank oder den Ansaugstutzen der Pumpe zurück.In the atomizer device 7, specifically in the sub-device 7a is still - as usual - one arranged in the main pipe 9 'and pivotable by means of the love 24 Throttle valve 25 is provided. By a hinged flap provided with a lever 40 41 at the junction of the two main pipes 9 and 9 'can optionally the one or the other of the two partial atomizing devices 7a and 7b or both jointly connected to the adjoining suction line 5 and thus to the motor l will. The float chamber that supplies the carburetor sticks with gasoline 13 is drawn from the fuel pump 27 from the tank 26 via the needle valve 15 filled with fuel. When the needle valve closes, the fuel pump feeds 27 back into the tank or the suction port of the pump via the throttle 38.

Die Hauptrohre 9 bzw. 9' sind elektrisch leitend mit den übrigen metallischen Teilen der Zerstäubereinrichtung 7, insbesondere mit der Schwimmerkammer 13 und den Düsen 16 verbunden. Die Metallteile der Zerstäubereinrichtung 7 und des Motors 1 sind über die Nasseleitung 28 an die elektrisch leitende Masse 29 des Fahrzeuges, d.h. auf das elektrostatische Potential Null gelegt. Zwischen der Masseleitung und der Ladeleitung.30 sind ein Ohm'scher Widerstand 31 und ein Kondensator 33 sehr hoher Durchschlagspannung und hoher Kapazität einander parallelgeschaltet; der Kondensator dient als iiochspannungsquelle. Er wird über die Ladeleitung 30 von einem nicht dargestellten Stoßgenerator, der z.B. ähnlich wie für die Gemischzündung erforderlich, Spannungsetöße hoher Spannung erzeugt, stoßweise aufgeladen bzw. geladen gehalten. Der Widerstand 32 in der Leitung 20 dient der Begrenzung des aus dem Kondensator 33 abfließenden Stromes auf so geringe vierte daß mit Sicherheit die Bildung eines Zündfunkens in der Zerstäubereinrichtung vermieden wird.The main pipes 9 and 9 'are electrically conductive with the other metallic ones Parts of the atomizer device 7, in particular with the float chamber 13 and the nozzles 16 connected. The metal parts of the atomizing device 7 and the motor 1 are via the wet line 28 to the electrically conductive ground 29 of the vehicle, i.e. set to zero electrostatic potential. Between the ground line and of the Ladeleitung.30 are an ohmic resistor 31 and a capacitor 33 very high breakdown voltage and high capacitance connected in parallel with each other; the capacitor serves as a high voltage source. He is not over the charging line 30 by one shock generator shown, which is e.g. similar to that required for mixture ignition, High voltage surges Voltage generated, charged in bursts or kept charged. The resistor 32 in the line 20 is used to limit the out the condenser 33 flowing current to such a low fourth that with certainty the formation of an ignition spark in the atomizer device is avoided.

Der Widerstand 31 dient der Potentialeinstellung bzw. dem festen Potentialabgriff für verschiedene Stellen innerhalb der Anlage.The resistor 31 is used to set the potential or the fixed potential tap for different positions within the system.

In der Zerstäubereinrichtung 7 sind zwei Einzel zerstäubereinrichtungen 7a bzw. 7b unterschiedlichen Wirkungsprinzips nebeneinander angeordnet. Die eine, die linke arbeitet aufgrund hoher Relativgeschwindigkeiten zwischen Luftstrom und Benzinaustrittsdüse (sogenannter Venturi-Vergaser 7a) und die andere, die rechte Einrichtung arbeitet aufgrund der elektrostatisch bewirkten Reduzierung der Oberflac11enspannung des Kraftstoffes und eines dadurch bewirkten Tröpfchen zerfalles (elektrostatischer Vernebler 7b). Der elektrostatische Vernebler 7b ist hinsichtlich Gemischqualität (Tröpfchenfeinheit) und hinsichtlich des Luft/Kraftsto£fverhältnisses von der Strömungsgeschwindigkeit unabhängig; das Vernebelungsergebnis kann vielmehr am Potentiometer 31 eingestellt werden. Aus diesem Grunde kann der elektrostatische Vernebler dann alternativ oder zusätzlich zum Venturivergaser 7a eingesetzt werden, wenn Gemischqualität und/oder Luft/ Kraftstoffverhältnis aufgrund vorgegebener Strömungsgeschwindigkeit hinsichtlich des jeweiligen Betriebszustandes durch den Venturi-Vergaser nicht optimal gebildet werden können.In the atomizer device 7 there are two individual atomizer devices 7a and 7b arranged side by side with different operating principles. The one, the one on the left works due to the high relative speeds between airflow and Petrol outlet nozzle (so-called Venturi carburetor 7a) and the other, the one on the right The device works due to the electrostatic reduction of the surface voltage of the fuel and the resulting droplet breakdown (electrostatic Nebulizer 7b). The electrostatic nebulizer 7b is in terms of mixture quality (Droplet fineness) and, with regard to the air / fuel ratio, the flow velocity independent; rather, the result of the atomization can be set on the potentiometer 31 will. For this reason, the electrostatic nebulizer can then alternatively or can be used in addition to the venturi 7a if mixture quality and / or Air / fuel ratio based on a given flow rate with regard to of the respective operating state by the Venturi carburetor is not optimally formed can be.

Claims

claim

device for generating an air / fuel mixture for a Mixture intake internal combustion engine, with one of the intake air flowed through with at least one fuel nozzle opening into the air duct equipped fuel atomizer and with different electrical potentials laid in the flow path of the mixture arranged alignments, wherein in the fuel atomizer at a distance in front of each fuel nozzle one opposite the fuel nozzle (s) of the nebulizer, preferably electrically insulated, preferably flow-permeable Electrode is arranged and wherein the potential difference between the or the Electrode (s) on the one hand and the fuel nozzles on the other hand is applied according to the patent . ... ... (patent application P 24 o1 o47-7), d a -d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the fuel atomizer (7b) functionally parallel to another Fuel atomizer (7a) arranged on the internal combustion engine (1) and with Air shut-off valves (41) and / or fuel shut-off valves are provided in such a way that that it (7b) is switched on either in addition to the other (7a) or in its place or can be rendered ineffective.

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