DE69010912T2

DE69010912T2 - Dosiereinrichtung für vergaser.

Info

Publication number: DE69010912T2
Application number: DE69010912T
Authority: DE
Inventors: John Rendell Conrad Pedersen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2010-09-05
Also published as: WO1991003635A1; EP0490953A1; US5598816A; US5384074A; JPH05500253A; AU644102B2; AU6358790A; ES2057588T3; EP0490953B1; US5207207A; CA2066579A1; ATE108869T1; DE69010912D1

Description

Diese Erfindung betrifft Dosiereinrichtungen für Vergaser sowie Dochte hierfür zum Absorbieren von flüssigem Kraftstoff für die Verdampfung in einen Luftstrom hinein.
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen arbeiten selten mit voller Leistung, so daß der Teillastbetrieb von größter Bedeutung ist. Dies erfordert eine präzise Dosierung des Kraftstoffs über einen sehr breiten Bereich von Strömungsdurchsätzen. Man hat behauptet, daß der einzige Grund für eine Überlebenschance eines herkömmlichen Vergasers darin besteht, daß Brennkraftmaschinen gegenüber einem reichen Gemisch sehr tolerant sind. Die herkömmliche Einrichtung, die keine präzise Dosierung über einen breiten Durchsatzbereich liefern kann, ist daher so ausgelegt, daß sie an Betriebspunkten wie z.B. bei geringer Last, wenn das Gemisch nicht präzise ist, ein reicheres Gemisch als das Idealgemisch liefert. Diese Lösung ist für heutige Bedingungen, unter denen Emissionen und Kraftstoffverbrauch gesetzlichen Bestimmungen unterliegen, nicht adäquat.
Bekanntlich lassen sich erhebliche Vorteile hinsichtlich geringen Kraftstoffverbrauchs unter Teillast und einer verringerten Abgasverschmutzung dadurch erreichen, daß eine fremd gezündete Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff/Luft-Gemisch betrieben wird, das mehr Luft enthält, als für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes erforderlich ist, d.h. mit einem mageren Kraftstoff/Luft-Gemisch. Bei einer Abmagerung des Gemisches sinkt die Kohlenstoffmonoxid-Emissionsrate rasch auf einen niedrigen Wert ab und bleibt dann niedrig. Die NOx-Erzeugung ist am größten bei Luft/Kraftstoff-Verhältnissen von ungefähr 17:1 (14,7:1 ist chemisch korrekt), wonach sie fortschreitend abfällt. Unverbrannte Kohlenwasserstoffe fallen bei einer Abmagerung des Gemisches auf ein Minimum ab, worauf sie wieder zunehmen. Diese Zunahme wird verursacht entweder durch eine sehr langsame Verbrennung, was zu einer Flammenauslöschung vör Beendigung führt, oder durch gelegentliche Fehlzündungen. Versuche zeigen, daß eine verbesserte Zündung den gesamten Verbrennungsvorgang bis zu einem gewissen Grad beschleunigen und somit die Zunahme des magereren Gemisches verzögern kann. Eine verbesserte Zündung minimiert auch die Gefahr von Fehlzündungen.
Herkömmliche Brennkraftmaschinen können ohne weiteres überschüssigen Kraftstoff in dem Kraftstoff/Luft-Gemisch bis zu einem erheblichen Grad verkraften. Ein Magergemischbetrieb erfordert jedoch eine präzise Steuerung des Mischungsverhältnisses, um eine zuverlässige Betriebsweise ohne Fehlzündungen sicherzustellen. Herkömmliche Vergasereinrichtungen sind daher im allgemeinen nicht in der Lage, Brennkraftmaschinen zu versorgen, die mit mageren Gemischen arbeiten.
Eine Vergasereinrichtung, die in der Lage ist, ein mageres Kraftstoff/Luft-Gemisch abzugeben, ist in der britischen Patentanmeldung Nr. 1,595,315 offenbart. Dieser Vergaser besitzt einen Verdampfer zum Verdampfen des Kraftstoffs in einen Luftstrom hinein und einen geschlossenen Regelkreis zum Aufrechterhalten des Mischungsverhältnisses auf einem Sollwert in Abhängigkeit von dem am Verdampfer gemessenen Temperaturabfall. Wenn auch ein solcher Vergaser in der Lage ist, in einem Magersystem zufriedenstellend zu arbeiten, hat er jedoch eine ziemlich langsame Ansprechzeit, typischerweise in der Größenordnung von 1/4 sec., was der Brennkraftmaschine ein ziemlich träges Betriebsverhalten verleihen kann. Es wäre daher von Vorteil, eine Dosiereinrichtung für einen Vergaser zu schaffen, die präzise Kraftstoff/Luft-Gemische, insbesondere magere Gemische liefert und das Gemisch in Abhängigkeit von Laständerungen über einen weiten Bereich von Luftdurchsätzen rasch verstellt.
Die US-Patentanmeldung Nr. 4362143 offenbart einen Abgasnachbereiter, der das von einem Vergaser an das Saugrohr einer Brennkraftmaschine abgegebene Luft/Kraftstoff-Gemisch durch Einführen erwärmter Sekundärluft erwärmt und expandiert, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis soweit als möglich zu verringern. Die Menge der eingeführten Sekundärluft hängt von dem Saugrohrdruck ab. Die Art und Weise, in der die Zufuhr von Sekundärluft geregelt wird, hat jedoch die Tendenz, daß das Luft/Kraftstoff-Gemisch bei hohen Drehzahlen zu stark angereichert ist.
Im Hinblick auf das oben gesagte ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dosiereinrichtung für Vergaser zu schaffen, die in der Lage ist, den Kraftstoffstrom über einen weiten Bereich von Luftströmen und Gemischverhältnissen präzise zu steuern.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Dosiereinrichtung für Vergaser zur Verwendung bei der Zufuhr eines mageren Luft/Brennstoff-Gemisches unter Teillast und eines reicheren Luft/Brennstoff-Gemisches unter Vollast an eine Brennkraftmaschine, mit einer Leitung für die Zufuhr eines Luftstromes, einer Primärsteuereinrichtung zur Steuerung des Durchsatzes des Luftstromes, einer Verdampfungseinrichtung zum Verdampfen flüssigen Kraftstoffes in den Luftstrom, um ein Luft/Brennstoff-Gemisch von im wesentlichen konstanter Dosierung zu erzeugen, welche geeignet ist, um die Maschine unter Vollast laufen zu lassen, und einer Verdünnungseinrichtung, um heile Verdünnungsluft in den Luftstrom unter Teillast einzuführen, gekennzeichnet durch eine Sekundärsteuereinrichtung zur Steuerung des Durchsatzes an heißer Verdünnungsluft, welche mittels der Verdünnungseinrichtung in den Luftstrom in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine eingeführt wird, so daß ein ärmeres Luft/Brennstoff- Gemisch unter Teillast bereitgestellt wird durch die Verdünnung des Luftstromes durch den Zusatz einer Menge an heißer Verdünnungsluft und ein reicheres Luft/Brennstoff-Gemisch unter Vollast bereitgestellt wird durch das Unterbrechen dieser Verdünnung.
Zu besseren Verständnis der Erfindung wird ein Dosiersystem für Vergaser gemäß der Erfindung beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
Fig. 1 eine axiale Schnittansicht eines Kraftstoffventils zur Verwendung in der Dosiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Skizze des Kraftstoffventils der Fig. 1 in Verbindung mit einem Luftsteuerventil;
Fig. 3 eine andere Anordnung zum Dosieren von Kraftstoff und Luft, die in der Dosiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 4 eine schematische Skizze einer Gesamtanordnung einer Vergaser-Dosiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die insbesondere eine Anordnung zum Zuführen heißer Verdünnungsluft zeigt;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht der Dochtkammer der Fig. 4 im Detail;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Dochtmaterials der Dochtkammer der Fig. 5; und
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Wirbelkammer der Fig. 4 im Detail.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Das Kraftstoffventil 10 weist ein Nadel-Ventilglied 12 auf, das entlang einer Verstellachse 13 bezüglich eines Ventilsitzes 14 bewegbar ist. Das Ventil 10 hat eine kreisförmige Öffnung 15, durch die flüssiger Kraftstoff in einen Luftstrom eingespritzt wird. Das Ventilglied 12 hat eine äußere zylindrische Fläche 16 und ein schräg verlaufendes Ende, das eine kegelstumpfförmige Fläche 17 definiert. Der Ventilsitz 14 hat eine innere zylindrische Fläche 18 und eine kegelstumpfförmige Fläche 19, die die kegelstumpfförmige Fläche 17 des Ventilgliedes 12 umgibt. Der Ventilsitz 14 ist mit einem Kraftstoffeinsatz 20 versehen.
Der Kegelwinkel der kegelstumpfförmigen Fläche 17 stimmt mit dem Kegelwinkel der kegelstumpfförmigen Fläche 19 überein, und die beiden Flächen 17 und 19 überlappen einander so, daß zwischen ihnen ein Ringkanal für den Kraftstoffstrom gebildet wird. Es versteht sich, daß die Länge der Überlappung L der Flächen 17 und 19 sich im wesentlichen proportional zu der Breite W des Kanals ändert, wenn das Ventilglied 12 auf der Verstellachse 13 relativ zu dem Ventilsitz 14 bewegt wird. Der Kraftstoffstrom durch die Öffnung 15 für eine gegebene Druckdifferenz ist somit dem Quadrat der Breite W proportional, welche wiederum dem Betrag proportional ist, um den das Ventilglied 12 angehoben wird.
Fig. 2 zeigt, daß das Kraftstoffventil 10 mit einer herkömmlichen Schwimmerkammer 21 verbunden ist, um flüssigen Kraftstoff an das Ventil abzugeben. Die Kraftstofföffnung 15 mündet in einen Luftkanal 22, der mit einer Drosselklappe 22 versehen ist. Das Ventilglied 12 ist mit einer bewegbaren Membran 24 verbunden, die in Richtung der Pfeile 25 auslenkbar ist, um das Ventilglied 12 relativ zu dem Ventilsitz 14 zu bewegen und dadurch den Kraftstoffstrom durch das Ventil 10 zu ändern. Ebenfalls mit der Membran 24 ist ein Torglied 26 eines Luftsteuerventils 27 verbunden. Das Torglied 26 hat eine zylindrische Wand mit mehreren dreieckigen Aussparungen 28 entlang ihres Randes. Außerdem paßt das Torglied 26 in das zylindrische Ende des Kanals 22, was ein Sitzglied 29 des Luftsteuerventils 27 definiert.
Es versteht sich, daß bei einer Auslenkung der Membran 24 in Richtung der Pfeile 25 das Torglied 26 innerhalb des Sitzgliedes 29 so bewegt wird, daß der Durchströmquerschnitt der dreieckigen Aussparungen 28 verändert wird. Der Durchströmquerschnitt des Luftsteuerventils 27 ändert sich somit proportional zu dem Quadrat der Auslenkung der Membran 24 und somit der Verstellung des Ventilgliedes 12.
Die Geometrie der Öffnungen des Kraftstoffventils 10 und des Luftsteuerventils 27 wird so gewählt, daß sichergestellt wird, daß bei einer konstanten Druckdifferenz am Luftsteuerventil der Mischungsgrad über einen Bereich, der nur durch Herstellungsungenauigkeiten begrenzt ist, unabhängig von der Strömung ist, und so, daß eine Verstellung der Druckdifferenz zur Verstellung des Mischungsgrades verwendet werden kann. In dieser Hinsicht wird die an dem Luftsteuerventil 27 anliegende Druckdifferenz dazu benutzt, das Torglied 26 anzuheben.
Bei dieser Anordnung ist der Mischungsgrad dem Quadrat der Druckdifferenz proportional. Gegebenenfalls läßt sich der Mischungsgrad dadurch verstellen, daß nur ein verstellbarer Bruchteil der dem Luftsteuerventil 27 anliegenden Gesamtdruckdifferenz dazu benutzt wird, das Torglied 26 entgegen seinem Totgewicht oder einer Rückholfeder anzuheben. Typischerweise ist es erforderlich, die Druckdifferenz zu verstellen, um für einen veränderlichen Mischungsgrad zu sorgen und Anderungen der Kraftstoffviskosität und Luftdichte auszugleichen.
Es versteht sich, daß die spezielle Geometrie des Ventilglieds 12 und des Ventilsitzes 14 des Kraftstoffventils 10 insofern von Vorteil ist, als sie sicherstellt, daß die mit der Kraftstoffviskosität zusammenhängenden Druckunterschiede wesentlich größer als Druckunterschiede aufgrund von Impulsänderungen des Kraftstoffs sind und die wesentliche Geometrie des Kraftstoffkanals beibehalten wird, während der Durchström-Querschnitt verändert wird.
Die beschriebene Vergaser-Dosiereinrichtung ist in der Lage, den Kraftstoffstrom über einen weiten Bereich von Luftströmen und Mischungsgraden präzise zu steuern, und ist daher für einen Magerbetrieb besonders geeignet. Die Einrichtung besitzt typischerweise eine Ansprechdauer in der Größenordnung von einer Zehntel Sekunde.
Die Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung zum Dosieren von Kraftstoff und Luft im Vergleich zu der anhand der Fig. 2 beschriebenen Anordnung. Bei dieser Anordnung ist das Kraftstoff-Dosierventil mit dem Luftventil mechanisch verbunden. In Fig. 3 ist eine Vergaser-Dosiereinrichtung 30 gezeigt, bei der flüssiger Kraftstoff aus einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) in einem Kraftstoffeinlaß 31 eines Kraftstoffventils 32 eintritt. Das Kraftstoffventil 32 besitzt einen Auslaß 33, der mit einer Kraftstoffkammer 34 verbunden ist, die als Druckdifferenzkammer ausgebildet ist, wie noch beschrieben wird. Das Kraftstoffventil 32 kann die Geometrie gemäß Fig. 1 haben mit dem Unterschied, daß der Auslaß nicht der Luft ausgesetzt ist. Das Kraftstoffventil 32 besitzt ein Ventilglied 35, das mit einem Luftventilglied 36 mechanisch verbunden und funktionsmäßig gekoppelt ist.
Das schematisch dargestellte Luftventilglied 36 ist als umgedrehte Schüssel angeordnet und besitzt dreieckige Aussparungen 37, die um seinen Umfang herum angeordnet sind. Die umgedrehte Schüssel wird von einem Sitz 38 aufgenommen, der eine Ringkammer 39 besitzt, die mit einem Luftauslaß 40 verbunden ist. Ein Druckgestänge 41 verbindet den Luftauslaß 40 und den oberen inneren Bereich 42 des Sitzes 38, um den Bereich 42 auf dem gleichen Druck wie den Luftauslaß 40 zu halten. Wie aus der Darstellung und Beschreibung des Luftventils ersichtlich ist, bewegt sich das Ventilglied nach oben, wenn der Einlaßluftdruck größer ist als der Luftauslaßdruck, der in dem Luftauslaß 40 und dem oberen Bereich 42 herrscht. Wenn sich das Luftventilglied 36 vertikal nach oben bewegt, schneidet ein größerer Teil der dreieckigen Bereiche 37 die Ringkammer 39, wodurch der Luftstrom durch das Luftventil vergrößert wird. Wenn der Auslaßdruck relativ zu dem Einlaßdruck kleiner wird, bewegt sich das Ventilglied 36 nach unten, wodurch der Luftstrom durch das Luftventil verringert wird. Eine vertikale Bewegung des Ventilgliedes 36 hat aufgrund der mechanischen Kopplung 43 die gleiche Bewegung des Kraftstoffventilgliedes zur Folge.
Die Kraftstoffkammer 34 besitzt eine obere Teilkammer 34a und eine untere Teilkammer 34b, die von einer Membran 44 getrennt werden. Die Membran 44 ist, wie dargestellt, in dem vertikalen Zentrum der Kammer flexibel gelagert. An der Membran 44 ist ein Kraftstoffventil 45 angebracht, das von dem Kraftstoffauslaßsitz 46 der Kammer 34 aufgenommen wird. Eine Feder 47 ist außerdem zwischen der Membran 44 und der Oberseite der Kammer 34 vorgesehen.
Die untere Teilkammer 34b ist mit der Verbindungsstelle zweier verstellbarer Drosseln 48 und 49 verbunden, die zwischen dem Kraftstoffeinlaß 31 und dem Kraftstoffauslaß 33 des Kraftstoffventils 32 in Reihe geschaltet sind. Der Druckunterschied zwischen der Teilkammer 34a und 34b ist ein Bruchteil des Gesamtdruckabfalls am Kraftstoffventil 32, wobei der Bruchteil durch die Einstellung der verstellbaren Drosseln 48 und 49 bestimmt wird.
Im Betrieb bewirkt ein Strom überschüssigen Kraftstoffs durch das Kraftstoffventil 32 für eine gegebene Stellung des Kraftstoffventilgliedes 35 (und wiederum einer gegebenen Stellung des Luftventilglieds 36 und somit einen gegebenen Luftstrom), daß das Kraftstoffventil 45 sich vertikal nach oben in Richtung auf eine stärker geschlossene Stellung bewegt, und zwar aufgrund des Druckabfalls in der Teilkammer 34a relativ zu der Teilkammer 34b, und somit den Kraftstoffüberschuss korrigiert. Die Federkraft der Feder 47 ist im wesentlichen konstant, da der Luftdruckabfall zum Anheben des Luftventilgliedes 36 konstant ist. Ein Kraftstoffablaß 50 entsorgt den Leckage-Kraftstoff, welcher, da seine Menge relativ klein ist, an den Luftstrom abgegeben werden kann, da der Kraftstoff bereits an dem Kraftstoff-Dosierventil 35 vorbeigelangt ist.
Die Drosseln 48 und 49 steuern das Luft/Kraftstoff-Gemischverhältnis. Irgendeine dieser Drosseln kann unverstellbar sein. Beide Drosseln ermöglichen lediglich einen relativ kleinen Strom im Vergleich zu dem Kraftstoffventil 32. Jeder Strom durch die Drosseln umgeht das Kraftstoff-Dosierventil 35, und kein Strom gelangt in die oder aus der Teilkammer 34b außer in Übergangszuständen.
Die beste Anordnung zur Dosierung und Gemischüberwachung besteht darin, das Grundsystem bei konstantem Mischungsgrad zu betreiben, da Thermometer, die zum Messen eines Temperaturabfalls (beispielsweise am Verdampfer) verwendet werden, nicht rasch genug auf Änderungen ansprechen. Erforderlich ist jedoch ein mageres Gemisch im Teillastbetrieb und ein reicheres Gemisch bei Vollastbetrieb.
Bei Teillast ist es von Vorteil, das Gewicht der von der Brennkraftmaschine aufgenommenen Ladung zu verringern. Eine Verringerung der Ladung durch Drosselwirkung ist jedoch nicht wünschenswert, da hierdurch der Saugrohrdruck verringert wird, was mehr Arbeit der Brennkraftmaschine verlangt und eine Rückströmung der Abgase verursacht Vorteilhafterweise läßt sich die Luft/Kraftstoff-Ladung mit Abwärme erwärmen, um die Dichte und somit das Gewicht ohne eine Änderung (oder wesentliche Änderung des Drucks) zu verringern. Die Erhitzung muß jedoch zum Überdecken von Übergangszuständen rasch erfolgen.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Gesamtanordnung einer Vergaser-Dosiereinrichtung gemäß der Erfindung in der Umgebung eines Fahrzeugs beispielsweise und zeigt insbesondere eine Anordnung gemäß der Erfindung zum Zuführen heißer Verdünnungsluft, um bei Teillast ein magereres Gemisch als bei Vollast zur Verfügung zu stellen. Die schematische Skizze zeigt einen Luftreiniger 55, der Luft einem Luftventil 56 zuführt, das seinerseits mit einer Gemisch- Drosselklappe 57 verbunden ist. Die Gemisch-Drosselklappe 57 ist mit einer Kraftstoff-Dochtkammer 58 mit einem Docht 59 verbunden, was weiter unten genauer beschrieben wird. Die Dochtkammer 58 arbeitet als Verdampfer für den flüssigen Kraftstoff. Das verdampfte Kraftstoff/Luft-Gemisch strömt dann zu einer Wirbelkammer 60, die weiter unten genauer beschrieben wird, und dann zu einem Saugrohr 61.
In Fig. 4 ist ferner auf der linken Seite ein Verdünnungsluftweg gezeigt, auf dem Luft von einem Luftreiniger 55 einer Verdünnungs-Drosselklappe 62 zugeführt wird. Die Verdünnungs-Drosselklappe 62 wird von einem Nocken 63 gesteuert, während die Gemisch-Drosselklappe 57 von einem Nocken 64 gesteuert wird, und beide Nocken werden von der gleichen Nockenwelle gesteuert, welche von dem Beschleunigerpedal eines Fahrzeuges gedreht wird, derart, daß ein magereres Gemisch bei Teillast durch Verdünnung mit Verdünnungsluft und ein reichereres Gemisch bei Vollast erzeugt wird. Die Formen der Nocken können durch Maschinenversuche bestimmt werden.
Die Ausgangsseite der Verdünnungs-Drosselklappe 62 ist mit einem Wärmetauscher 65 verbunden, der angrenzend an einer vorhandenen Wärmequelle, wie z.B. einer Abgassammelleitung oder einem Auspuffrohr angeordnet werden kann. Der Wärmetauscher 65 ist mit einem thermostatischen Ventil 66 und dann mit der Wirbelkammer verbunden, wie weiter unten beschrieben wird.
Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung gemäß der Erfindung liefert Verdünnungsluft stromab eines Verdampfer-Dochtsystems. Da bei dieser Anordnung der Dochtauslaßstrom und das Verdünnungsmedium beide Gas sind, ist es nicht schwierig, den richtigen Anteil vorzusehen oder aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, heiße Verdünnungsluft zu verwenden, mit dem zusätzlichen Vorteil, daß die ansteigende Einlaßtemperatur den Magerverbrennungsbereich erweitert. Die genaue Temperatur kann experimentell bestimmt werden und ist auch erreichbar. Eine Verdünnung aus einem Heißluftspeicher sorgt für ein sehr schnelles Ansprechverhalten. Bei einer nicht dargestellten anderen Anordnung wird die Verdünnungsluft stromauf des Verdampfer-Dochtsystems zugeführt.
Unter Teillastbedingungen wird Verdünnungsluft aus dem Luftreiniger 55 abgezogen, und sie strömt durch ihre eigene Drosselklappe 62, durch einen Wärmetauscher und schließlich durch ein zweites Ventil 66 zu einer Wirbelkammer 60, in der sie sich mit dem aus der Kammer 58 abgegebenen Kraftstoff/Luft-Gemisch mischt, um das erforderliche magere Kraftstoff/Luft-Gemisch zu liefern. Die Verdünnungs-Drossel klappe 62 hat die gleiche Temperatur am Eingang wie die Hauptgemisch-Drosselklappe 57, um ein Strömungsgleichgewicht aufrechtzuerhalten. Das zweite (thermostatische) Ventil 66 wird von einem Temperaturfühler gesteuert und geschlossen, wenn die Luft kalt ist, so daß bei kalter Luft eine Verdünnung erfolgt.
Während die Fig. 4 die Gemisch-Drosselklappe 57 stromauf der Dochtkammer 58 zeigt, kann sie sich auch stromab befinden. Versuchsergebnisse werden ohne weiteres bestimmen, welches die bevorzugte Anordnung, falls es eine gibt, ist.
Fig. 5 zeigt die Dochtkammer 58 der Fig. 4 mehr ins Einzelne gehend. Die Dochtkammer 58 kann verschiedene Formen haben, einschließlich denen, die beispielsweise in dem US-Patent 4,290,401 gezeigt sind, welches zur Bezugnahme hierin mit aufgenommen wird. In Fig. 5 umfaßt die Dochtkammer einen oberen konischen Behälterabschnitt 70a und einen unteren konischen Behälterabschnitt 70b, und sie weist einen Lufteinlaß 71 sowie einen Dampfgemisch-Auslaß 72 auf. Ein Dochtträgergitter 73, das die Form eines Drahtsiebes oder -gitters einer groberen Ausgestaltung als der Docht haben kann, ist vorgesehen, um einen Docht 59 pyramidenartig abzustützen, wie gezeigt ist. Flüssiger Kraftstoff wird in die Dochtkammer 58 eingespritzt, und er kann durch Riesel- oder Sprühmittel eingespritzt werden, um den Kraftstoff über den Docht auszubreiten.
Der Docht 59 kann die Form eines geschlossenen gewebten Tuchs aus ersponnenen Fasern sein, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die Fäden in dem Tuchgewebe enthalten 6 (sechs) Fasern, die in herkömmlicher Weise ersponnen oder verdrallt werden. Der in die Dochtkammer 58 eingespritzte flüssige Kraftstoff breitet sich durch Kapillarwirkung aus und setzt sich in den feinen Zwischen räumen zwischen den Fasern nieder und verdampft in die Luft hinein, während die Luft durch das Tuch strömt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Der Faserdurchmesser sollte vorzugsweise so klein wie möglich im Rahmen der Materialfestigkeit und Verfügbarkeit sein. Ein Ablaß 74 ist zum Abfließen unverdampften flüssigen Kraftstoffs vorgesehen. Da der in die Dochtkammer eingespritzte Kraftstoff bereits dosiert wurde, ist der Abfluß 74 nicht notwendig, und flüssiger Kraftstoff darf auch aus dem Dampfgemischauslaß 72 ausfließen. Der Ausfluß 74 kann weiter stromab der Dochtkammer 58 angeschlossen werden.
Die kleine Fasergröße liefert eine maximale Oberfläche für ein gegebenes Gewicht des in der Anordnung ruhenden und aufgenommenen Kraftstoffs. Die kleine Größe sorgt auch für eine maximale Verdampfungswirkung bei einem gegebenen Druckabfall in den Luftwegen. Wenn es auch möglich ist, eine gröbere Dochtschicht zu verwenden, wird eine einzelne feine Schicht bevorzugt.
Die Fasern des Dochtes können aus ersponnenen langen Fasern aus Draht, Glas oder natürlichem Material bestehen. Wie oben erwähnt, ist eine Anordnung aus sechs Fasern zur Bildung eines Fadens die bevorzugte Konstruktion im Hinblick auf den Oberflächenbereich, die Verteilung des Kraftstoffs in den Zwischenräumen zwischen den Fasern innerhalb der Fäden, einen minimalen aufgenommenen Kraftstoff, d.h. die Menge des Kraftstoffs, die erforderlich ist, um die Dochtoberfläche zu benetzen, und die Erreichbarkeit für Luft, die in den feinen Lufträumen zwischen den Fasern strömt. Von den drei Materialien Draht, Glas oder natürlichem Material kann der Draht als Flammenfalle wirken, und bei ihm ist die Gefahr, daß Materialteilchen in den Luftstrom gelangen, am kleinsten. Er wird daher bevorzugt, und die Wirkung der durch das Metall verbreiteten Wärme ist vermutlich, alles in allem, ein Vorteil.
Es wird wieder auf Fig. 5 Bezug genommen. Unter kalten Bedingungen wird ein Anteil des Kraftstoffs wahrscheinlich in der durch den Docht strömenden kalten Luft nicht verdampft. Die einfachste Abhilfe besteht darin, einen kleinen zusätzlichen Docht in dem Verdünnungsluftstrom zu verwenden. Der abgeflossene Kraftstoff wird diesem Docht zugeführt, wo er sich dem Hauptstrom als Dampf anschließt.
Es wird nun auf Fig. 7 Bezug genommen, in der die Wirbelkammer 60 der Fig. 4 genauer dargestellt ist. Die Wirbelkammer 60 besitzt einen Auslaß 80, der das Luft/Kraftstoff-Gemisch von der Dochtkammer erhält, sowie einen Auslaß 81, der mit dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine verbunden ist. Heiße Verdünnungsluft aus der thermostatischen Ventil 66 wird an dem Seiteneinlaß 82 in eine vergrößerte ringförmige Wirbelmischkammer 83 abgegeben. Die heiße Verdünnungsluft wird tangential der ringförmigen Kammer und quer zu dem Luft/Kraftstoff-Gemischstrom zugeführt, wo die heiße Verdünnungsluft einem kreiswendelförmigen Weg folgt. Ein Mischen der heißen Verdünnungsluft mit der kalten Luft in allgemein vertikaler Abwärtsrichtung wird durch die Tatsache begünstigt, daß sich das dichtere Kaltluftgemisch radial nach außen zu bewegen sucht, während die heiße, weniger dichte Verdünnungsluft sich nach innen zu bewegen sucht.

Claims

1. Dosiereinrichtung für Vergaser zur Verwendung bei der Zufuhr eines mageren Luft/Brennstoff-Gemisches unter Teillast und eines reicheren Luft/Brennstoff-Gemisches unter Vollast an eine Brennkraftmaschine, mit einer Leitung für die Zufuhr eines Luftstromes, einer Primärsteuereinrichtung (57) zur Steuerung des Durchsatzes des Luftstromes, eine Verdampfungseinrichtung (28) zum Verdampfen flüssigen Kraftstoffes in den Luftstrom, um ein Luft/Brennstoff-Gemisch von im wesentlichen konstanter Dosierung zu erzeugen, welche geeignet ist, um die Maschine unter Vollast laufen zu lassen, und einer Verdünnungseinrichtung (60), um heisse Verdünnungsluft in den Luftstrom unter Teillast einzuführen, gekennzeichnet durch eine Sekundärsteuereinrichtung (62) zur Steuerung des Durchsatzes an heisser Verdünnungsluft, welche mittels der Verdünnungseinrichtung (60) in den Luftstrom in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine eingeführt wird, so dass ein ärmeres Luft/Brennstoff-Gemisch unter Teillast bereitgestellt wird durch die Verdünnung des Luftstromes durch den Zusatz einer Menge an heisser Verdünnungsluft und ein reicheres Luft/Brennstoff-Gemisch unter Vollast bereitgestellt wird durch das Unterbrechen dieser Verdünnung.

2. Dosiereinrichtung für Vergaser nach Anspruch 1, bei welcher die Verdünnungseinrichtung (60) für die Zufuhr der heissen Verdünnungsluft sich stromabwärts von der Verdampfungseinrichtung (58) befindet.

3. Dosiereinrichtung für Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, begreifend desweitern eine thermostatische Ventileinrichtung (66) für die Einführung der heissen Verdünnungsluft in den Luftstrom nur dann, wenn die Temperatur der heissen Verdünnungsluft grösser als eine vorgegebene Temperatur ist.

4. Dosiereinrichtung für Vergaser nach einem vorangehenden Anspruch, in welcher die Verdünnungseinrichtung eine Wirbelkammer (60) für die Einführung der heissen Verdünnungsluft tangential und transversal zum Luftstrom aufweist.

5. Dosiereinrichtung für Vergaser nach einem vorangehenden Anspruch, mit desweitern einem Wärmetauscher (65) zur Erwärmung der Luft für die Bereitstellung der heissen Verdünnungsluft und einer Luftansaugöffnung, und wobei die Wärmetauscher (65) und die Verdampfungseinrichtung (58) beide zur Aufnahme von Luft von der Luftansaugöffnung angeschlossen sind.

6. Dosiereinrichtung für Vergaser nach einem vorangehenden Anspruch, bei welcher die Verdampfungseinrichtung einen Docht zur Absorbierung von flüssigem Kraftstoff zur Verdampfung in den Luftstrom aufweist, sowie Mittel zum Aufhängen des Dochtes in dem Luftstrom, wobei der Docht aus Stoff besteht, welcher aus wenigstens einer Lage gewebter Litzen und eng beieinanderliegende Fasern enthält, welche kontinuierliche, enge Räume dazwischen begrenzen, wodurch eine kapilare Strömung flüssigen Brennstoffes in diese Räume entlang der Faser bewirkt wird, um den flüssigen Kraftstoff über den Stoff zu verteilen.

7. Dosiereinrichtung für Vergaser nach Anspruch 6, bei welchem die Fasern aus Metalldraht oder Glas oder einem natürlichen Material hergestellt sind.

8. Dosiereinrichtung für Vergaser nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem jede Litze aus mehreren gezwirten oder geflochtenen Fasern besteht.

9. Dosiereinrichtung für Vergaser nach Anspruch 8, bei welchem sechs Fasern benutzt werden und die Fasern in einer Anordnung mit einer zentralen Faser und fünf um die zentrale Faser gezwirnte Fasern angeordnet sind.

10. Dosiereinrichtung für Vergaser nach einem vorangehenden Anspruch, mit desweitern einer Luftstromsteuerventileinrichtung (36), mit einem Lufteinlass und Luftausgang (40), zur Dosierung des Luftstromes vom Lufteinlass zum Luftausgang in Abhängigkeit von dem Luftdruckunterschied zwischen dem Lufteinlass und dem Luftausgang, um die Druckdifferenz auf einem vorgegebenen Wert zu halten, mit einer Brennstoffventileinrichtung (32), mit einem Brennstoffeinlass (31) und einem Brennstoffausgang (33) zur Dosierung des Kraftstoffstromes vom Kraftstoffeinlass zum Kraftstoffausgang, wobei die Kraftstoffventileinrichtung (32) wirksam mit der Luftdurchsatzsteuerventileinrichtung (36) verbunden ist, so dass die Kraftstoffventileinrichtung (32) eine Vergrösserung oder Verkleinerung des Brennstoffdurchsatzes bereitstellt, jeweils in Abhängigkeit von einer Zunahme oder Abnahme des Luftdurchsatzes, welcher von der Luftdurchsatzsteuerventileinrichtung (36) dosiert wird, mit einer Brennstoffdruckdifferenzventileinrichtung (34) zum Erhalten einer im wesentlichen konstanten Druckdifferenz an der Brennstoffventileinrichtung (32), um so eine Dosiereinrichtung zu schaffen, in welcher der Druck von Brennstoff und Luft separat gesteuert werden, und mit zwei Drosseln (48,49), welche zwischen dem Brennstoffeinlass (31) und dem Brennstoffausgang (33) der Brennstoffventileinrichtung (32) in Reihe geschaltet sind, wobei die Brennstoffdruckdifferenzventileinrichtung (34) parallel zu einer der Drosseln angeordnet ist, so dass die Drosseln das Verhältnis der Druckdifferenz an der Brennstoffdruckdifferenzventileinrichtung (34) zur Druckdifferenz an der Brennstoffventileinrichtung (32) bestimmen.

11. Dosiereinrichtung für Vergaser nach Anspruch 10, bei welchem die Brennstoffdruckdifferenzventileinrichtung eine Kammer (34) mit einem Diaphragma (44) zur Begrenzung erster und zweiter Unterkammern (34a,34b) hat, wobei die erste Unterkammer (34a) mit dem Brennstoffventileinrichtungsausgang (33) in Verbindung steht und die zweite Unterkammer (32b) mit der Verbindung der beiden Drosseln (48,49) in Verbindung steht, so dass die Druckdifferenz am Diaphragma (44) feststeht und ein vorgegebener Bruchteil der Gesamtdruckdifferenz an der Brennstoffventileinrichtung (32) ist.

12. Dosiereinrichtung für Vergaser nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher die Drosseln (48,49) einstellbar sind.