EP0149614A1

EP0149614A1 - Rotor-vergaser zum starten und zum betrieb einer brennkraftmaschine auch bei hohen kraftstofftemperaturen.

Info

Publication number: EP0149614A1
Application number: EP84901735A
Authority: EP
Inventors: Rudolf Diener
Original assignee: Autoelektronik AG
Current assignee: KWIK EUROPE LONDON Ltd
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1984-05-04
Publication date: 1985-07-31
Also published as: WO1985000412A1; DE3470080D1; IT8421287A1; IT8421287A0; EP0149614B1; CS255860B2; IT1176279B; CH663823A5

Description

Rotor-Vergaser zum Starten und zum Betrieb einer Brennkraftmaschine auch bei hohen Kraftstofftemperaturen

Die Erfindung betrifft einen Rotor-Vergaser, dessen mit einem Flügelrad ausgestatteter Rotor um ein in eine zentrale Bohrung des Rotorkörpers berührungsfrei eintauchendes Kraftstoff-Zuführungsrohr mit einer innerhalb des Rotors liegenden Kraftstoff-Auslassöffnung drehbar angeordnet ist und eine seitliche Kraftstoff-Austrittsbohrung aufweist, die zur Versorgung mit Kraftstoff an einen im Rotorkörper zur Kraftstoff-Auslassöffnung des Zuführungsrohres hinführenden Kraftstoff-Förderkanal angeschlossenist.

Zur Erzeugung eines gut aufbereiteten Kraftstoff-Luft- Gemisches für Brennkraftmaschinen sind Rotor-Vergaser in den verschiedensten Ausführungen vorgeschlagen worden.

So ist beispielsweise in der US-PS 2825906 ein Rotor-Vergaser beschrieben, bei dem der Rotor eine zylindrische Kraftstoffkammer enthält, in die von oben ein. Kraftstoff-Zuführungsrohr eintaucht und von der in Nähe des Bodens mehrere radiale Düsenkanäle wegführen, aus denen bei drehendem Rotor Kraftstoff gegen einen feststehenden Zerstäubungsring gespritzt wird.

Bei einem anderen, in der US-PS 4044081 beschriebenen Rotor-Vergaser enthält der Rotor eine im Längsschnitt herzförmige Kammer, in die von oben durch einen Kanal Luft und durch einen in diesem angeordneten zweiten? Kanal Kraftstoff eingeführt wird und von deren Bodenbereich mehrere z.B. schräg abwärts zwischen die Flügel des Flügelrades gerichtete Düsenkanäle nach aussen führen. Ein den derzeit gültigen Normen gerecht werdender niedriger Schadstoffgehalt in den Abgasen von Brennkraftmaschinen ohne Mehrverbrauch an Kraftstoff konnte mit Rotor-Vergasern erreicht werden, die in der DE-PS 25 36996, US-PS 4283 358 und CH-Patentanmeldung Nr. 3309/82-9 der Anmelderin beschrieben sind. Bei diesen Rotor-Vergasern enthält der Rotor eine mit seiner Drehachse koaxiale Bohrung, in die berührungsfrei ein fest angeordnetes Kraftstoff-Zuführungsrohr eintaucht, und in axialer Richtung oberhalb der Auslassöffnung des Kraftstoff-Zuführungsrohres wenigstens eine seitliche Blende oder Düse, die durch einen Verbindungskanal an eine im Rotor knapp unterhalb der Auslassöffnung des Zuführungsröhres befindliche, mit der Rotor-Drehachse koaxiale zylindrische Kraftstoffkammer angeschlossen ist, deren Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser der Auslassöffnung ist. Besonders gute Resultate hinsichtlich niedrigen Schädstoffwerten in den Abgasen und geringem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine werden mit solchen Rotor-Vergasern erzielt, wenn der durch die wirkenden Zentrifugalkräfte bei drehendem Rotor erzeugte Kraftstoffdruck an der Düse oder Blende möglichst hoch gewählt wird, d.h. für den Rotor hohe Betriebs-Drehzahlen vorgesehen werden. Da der Kraftstoffausstαss linear mit der Rotordrehzahl zunimmt und bei der Düse oder Blende der Durchmesser der Kraftstoff-Austrittsbohrung wegen der Gefahr des Verstopfens durch vom Kraftstoff mitgeführte Fremdpartikel nicht zu klein gewählt werden kann, wird gewöhnlich am Rotor nur eine einzige seitliche Kraftstoff- Austrittsbohrung vorgesehen. Wie eingangs angegeben, bezieht sich die Erfindung auf solche nur eine seitliche Kraftstoff-Austrittsbohrung aufweisende Rotor-Vergaser.

Es ist allgemein bekannt, dass bei Vergasern mit Saugförderung ein Starten der Brennkraftmaschine mühsam oder gar unmöglich und deren Lauf, insbesondere Leerlauf,unregelmässig und von Aussetzern unterbrochen ist, wenn sich der Kraftstoff auf höhere Temperaturen erwärmt hat, wie dies häufig in Staus auf Autobahnen bei starker Sonneneinstrah lung der Fäll ist. Aehnliche Mängel sind nun auch bei Rotor-Vergasern mit einer seitlichen Kraftstoff-Austrittsbohrung festgestellt worden.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor-Vergaser der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und kostensparende Weise, so zu verbessern, dass auch bei hohen Kraftstofftemperaturen ein unproblematisches Starten und ein zuverlässiger Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere im Leerlauf, gewährleistet ist, und zwar ohne dass dadurch die bereits erzielten Vorteile besonders geringer Schadstoffwerte in den Abgasen und eines vergleichsweise niedrigen Kraftstoffverbrauchs vermindert werden.

Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe besteht in dem im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Rotor-Vergaser.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstan- des sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Mit einem Rotor-Vergaser nach der vorliegenden Erfindung war es möglich, eine Brennkraftmaschine auch bei etwa 80°C heissem Kraftstoff problemlos zu starten und im Betrieb zu halten. Ueberraschend ergab sich, dabei, dass mit dem erfindungsgemässen Rotor-Vergaser die früher erzielten niedrigen Schadstoffwerte in den Abgasen nicht nur erhalten sondern hinsichtlich der insbesondere beim schnellen Schliessen. der Drosselklappe auftretenden Schadstoff-Spitzenwerte noch weiter verringert werden konnten. Gegenüber den früheren Rotor-Vergasern mit einer zylindrischen, mit der Rotor- Drehachse und dem Kraftstoff-Zuführungsrohr koaxialen Kraftstoffkammer, die auch für eine einfache, doch präzise Fertigung vorteilhaft war, bedeutet der schräge Einlaufabschnitt, des Kraftstoff-Förderkanals einen gewissen mechanischen Mehraufwand, der jedoch in Anbetracht des erzielten Resultates als geringfügig zu bewerten ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch einen Rotor-Vergaser nach der Erfindung zeigt.

Der auf der Zeichnung dargestellte Rotor 1 eines

Rotorvergasers weist einen zylindrischen Rotorkörper 2, z.B. aus Aluminium, mit an seinen beiden Stirnseiten 3a, 3b angeformten-Lagerzapfen 4a, 4b auf, auf die Kugellager 5a, 5b aufgesetzt sind. Die Kugellager 5a, 5b sind in Lagerköpfen 6a, 6b angeordnet, die von radialen Streben 7a, 7b , von denen auf der Zeichnung nur je eine gezeigt ist, in einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Büchse gehalten werden. Die Büchse mit dem um seine Längsachse als Drehachse 8 drehbaren Rotor 1 kann im Ansaug- kanal einer Brennkraftmaschine angeordnet werden. Eine zentrale Bohrung 9 ist durch den einen Lagerzapfen 4a geführt und reicht etwa bis zur Mitte des Rotorkörpers 2. Der am offenen Ende der Bohrung 9 angeordnete Lagerkopf 6a trägt ein mit der Drehachse 8 koaxiales Kraftstoff-Zuführungsrohr 10, das berührungsfrei in die zentrale Bohrung 9 hineinragt, so dass zwischen dem Kraftstoff-Zufuhrungsröhr 10 und der Wand der Bohrung 9 ein enger Ringspalt 14 vorhanden ist und sich der Rotorkörper 2 um das Kraftstoff- Zuführungsrohr 10 frei drehen kann. Im Lagerkopf 4a ist das Kraftstoff-Zuführungsrohr 10 an einen Kraftstoff-Zufuhrungskanal 15 angeschlossen, der durch eine der Streben 7a des Lagerkopfes 4a geführt ist und mit einer herkömmlichen Kraftstoffquelle, wie einem Schwimmer verbunden ist. Aa der im Bereich der Bohrung 9 liegenden oberen Stirnseite 3a ist auf den Rotorkörper 2 ein zylindrischer Ring 16 dicht aufgepresst, der eine seitliche Kraftstoff-Austrittsbohrung 17 enthält. Diese Kraftstoff-Austrittsbohrung 17 ist vorzugsweise in einer Rubin-Blende oder -Düse 18 gebildet,die in den Ring 16 eingesetzt ist.

Im Rotorkörper 2 ist die Kraftstoff-Austrittsbohrung 17 durch einen Kraftstoff-Förderkanal 19 mit der Auslassöffnung 11 des Kraftstoff-Zufuhrungsröhres 10 verbun den, so dass bei rotierendem Rotor 1 Kraftstoff aus dem Zuführungsrohr 10 durch den Förderkanal 19 infolge der wirkenden Zentrifugalkraft zur Austrittsbohrung 17 gefördert wird.

Die mit der Drehachse 8 koaxiale Einlassöffnung 21 des Kraftstoff-Förderkanals 19 liegt am Boden der zentralen Bohrung 9 mit einem geringen Abstand der Auslassöffnung 11 des Zuführungsrohres 10 gegenüber und hat einen etwas kleineren Durchmesser als letztere.

Erfindungsgemäss hat der Kraftstoff-Förderkanal 19 einen von seiner Einlassöffnung 21 stromabwärts und in radialer Richtung von der Rotor-Drehachse 8 wegführenden Einlaufabschnitt 20, der mit der Rotor-Drehachse 8 einen spitzen Winkel α einschliesst und stromab der Einlassöffnung 21 die Drehachse 8 schneidet. Der weitere Verlauf des Förderkanals 19 ist an sich beliebig. Bei dem dargestellten Rotor 1 weist der an den Einlaufabschnitt 20 anschliessende Teil des Förderkanals 19,wie z.B. aus der eingangs genannten CH-PS (Anm.Nr. 3 309/82-9) bekannt, einen radialen Anfangsabschnitt 19a, einen zur Rotor-Drehachse 8 parallelen Mittelabschnitt 19b und an der Kraftstoff-Austrittsbohrung 17 einen radialen Endabschnitt 19c. auf, so dass die Drehachse 8 und die Mittellinie des Förderkanals 19 in einer Ebene liegen. Im Förderkanal 19 weist dabei der radiale Endabschnitt 19c den grössten Durchmesser und der Einlaufabschnitt 20 den kleinsten Durchmesser auf, während die Durchmesser der dazwischen liegenden Kanalabschnitte Zwischenwerte haben. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, den vom Einlaufabschnitt 20 wegführenden Förderkanalteil, also hier den radialen Anfangsabschnitt 19a, so an den Einlaufabschnitt 20 anzuschliessen, dass die Drehachse 8 den Einlaufabschnitt 20 in einem Punkt C schneidet, der der Einlassöffnung 21 des Einlaufabschnittes 20 wesentlich näher liegt als der Anschlussstelle 22. Der Boden der zentralen Bohrung 9 weist eine vorzugsweise konische Erhebung 23 auf, in deren Stirnfläche die Einlassöffnung 21 des Einlaufabschnittes 20 liegt, und entsprechend hat das Kraftstoff-Zufuhrungsröhr 10 am Auslassende eine konische Ausnehmung 12, in deren Boden die Auslassöffnung 11 liegt, so dass die Auslassöffnung 11 und die Einlassöffnung 21 durch einen engen im wesentlichen konischen Spalt 13 zwischen der Erhebung 23 und dem Auslassende des Kraftstoff-Zuführungsrohres 10 mit dem Ringspalt 14 in Verbindung stehen.

Für eine einfache Fertigung weist der Rotorkörper 2 zweckmässig eine durchgehende zentrale Bohrung 9a auf, die durch einen die konische Erhebung 23 aufweisenden und den Einlaufabschnitt 20 des Förderkanals enthaltenden Verschlusszapfen 24 am einen Ende dicht abgeschlossen wird.

Im weiteren ist bei dem dargestellten Rotor 1 auf dem Rotόrkörper 2 ein Flügelrad 25 mit einer Hülse 26 befestigt, die zwischen der Mantelfläche des Rotorkörpers 2 und der Innenwand 27 der Hülse 26 einen oberhalb der Kraftstoff- Austrittsbohrung 17 dicht abgeschlossenen, sich nach unten konisch erweiternden und unten durch Bohrungen 29 offenen Ringraum 28 bildet und die unterhalb der Bohrungen in einen Zerstäubungsring 30 mit einer Sprühkante 31 ausläuft.

Im Betrieb fliesst bei drehendem Rotor 1 Kraftstoff aus dem Zuführungsrohr 10 durch, den Förderkanal 19,20 zur Austrittsbohrung 17 der Düse oder Blende 18, von der eine von der Drehzahl des Rotors abhängige Menge Kraftstoff in den äusseren Ringraum 28 abgegeben wird. Der von der Austrittsbohrung 17 abgegebene Kraftstoff fliesst dann längs der konischen Innenwand 27 der Hülse 26 nach unten und durch die Bohrungen 29 auf den Zerstäubungsring 30 und wird über dessen Sprühkante 31 in einen Nebel aus feinsten Tröpfchen zerstäubt. An der Einlassöffnung 21 des Förderkanals 19,20 wird von dem Kraftstoffström eine geringe Menge Kraftstoff abgezweigt, die den Ringspalt 14 zwischen Kraftstoff-Zufuhrungsröhr 10 und der Innenwand des Rotorkörpers 2 wenigstens in einem unteren Bereich ausfüllt und so das Kraftstoff-Strömungssystem gegen eindringende Luft von aussen absperrt.

Dieses Strömungssystem entspricht im wesentlichen dem der früheren Rotor-Vergaser, bei denen, wie eingangs erwähnt, der zur Austrittsbohrung 17 führende Kraftstoff- Kanal an eine stromab der Auslassöffnung 11 des Zuführungsrohres 10 befindliche zylindrische, mit der Rotor-Drehachse 8 koaxiale Kraftstoffkammer angeschlossen war. Es ist verständlich, dass sich mit einem solchen Strömungssystem beim Betrieb mit heissem Kraftstoff wegen der sich an irgendwelchen Stellen des Strömungsweges absetzenden Dampfblasen leicht Schwierigkeiten ergeben können. Ueberraschend ist jedoch, dass diese Schwierigkeiten im wesentlichen durch Vorsehen des schräggestellten Einlaufabschnittes 20 anstelle der zur Rotor-Drehachse koaxialen zylindrischen Kraftstoffkammer behoben werden konnten. Eine Erklärung hierfür lässt sich nicht finden. Im Falle einer koaxialen Kraftstoffkammer als Einlauf könnte angenommen werden, dass es auch bei der wegen des kleinen Kammerndurchmessers geringen Zentrifugalkraft in der der Austrittsbohrung 17 gegenüberliegenden Kammerhälfte zu einem Kraftstoffstau kommt, durch den die Kammer für sich absetzende Dampfblasen besonders anfällig wird. Bei dem schräggestellten Einlaufabschnitt 20 hingegen liegt nur ein verschwindend kleiner Bereich auf der der Austrittsbohrung 17 abgewandten Seite der Drehachse 8, und zudem ist die Kanalwandung in diesem Bereich schräg nach oben von der Drehachse 8 weg gerichtet, so dass sich in diesem Einlaufbereich statt eines Kraftstoffstaus eher eine ein Absetzen von Dampfblasen in dem Einlaufabschnitt 20 verhindernde KraftstoffStrömung entwickeln könnte. Die Strömungsverhältnisse im Bereich des Anschlusses des rotierenden Kraftstoff-Förderkanals an das Zuführungsrohr 10 sind jedenfalls ziemlich kompliziert, und es ist leicht einzusehen, dass das Kraftstoff-StrömungsSystem in den einzelnen Strömungsabschnitten zu optimieren ist, um je weils befriedigende Ergebnisse zu erhalten.

Bei einem Rotor-Vergaser für Brennkraftmaschinen bis etwa 1, 6 1 Hubraum ergaben sich folgende optimalen Werte: Zuführungsrohr 10: Innendurchmesser 1,4 mm

Einlaufabschnitt 20: Durchmesser 1,12 - 1,15 mm

Winkel α. 12°

Anfangsabschnitt 19a und

Mittelabschnitt 19b: Durchmesser 1,2 mm

Endabschnitt 19c, Durchmesser 2 mm

Austrittsbohrung 17: Durchmesser 0, 53 mm.

In ausgedehnten Tests hat sich erwiesen, dass eine

Brennkraftmaschine mit einem Rotor-Vergaser, dessen Rotor im wesentlichen wie vorstehend beschrieben aufgebaut war und einen Kraftstoff-Förderkanal 19,20 nach der Erfindung. enthielt, auch bei ca 80ºC heissem Kraftstoff müheloszu starten war und auch im Leerlauf ohne Unterbrechungen einwandfrei lief. Zudem waren die insbesondere beim schnellen Schliessen der Drosselklappe in den Abgasen gewöhnlich- auftretenden Schadstoff-Spitzenwerte bis auf einen unbedeutenden Rest herabgesetzt.

Claims

P a t e n t an s p r ü c h e

1. Rotor-Vergaser, dessen mit einem Flügelrad ausgestatteter Rotor um ein in eine zentrale Bohrung des Rotorkörpers berührungsfrei eintauchendes Kraftstoff- Zuführungsrohr mit einer innerhalb des Rotors liegenden Kraftstoff-Auslassöffnung drehbar angeordnet ist und eine seitliche Kraftstoff-Austrittsbohrung aufweist, die zur Versorgung mit Kraftstoff an einen im Rotorkörper zur Kraftstoff-Auslassöffnung des Zuführungsrohres hinführenden Kraftstoff-Förderkanal angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff- Förderkanal (19,20) eine mit der Auslassöffnung (11) des Kraftstoff-Zuführungsrohres (10) koaxiale und dieser berührungsfrei gegenüberliegende Einlassöffnung (21) aufweist und einen von der Einlassöffnung (21) stromabwärts und in radialer Richtung von der Rotor- Drehachse (8) wegführenden schrägen Einlaufabschnitt (20) hat, der stromab der Einlassöffnung (21) die Rotor-Drehachse (8) schneidend mit dieser einen, spitzen Winkel (α) einschliesst und an seinem stromabwärts liegenden Ende radial in den übrigen zur Austritts- bohrung (17) hinführenden Teil (19a, 19b, 19c) des Kraftstoff-Förderkanals (19) mündet.

2. Rotor-Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellinie des Kraftstoff-Förder- kanals (19,20) und die Rotor-Drehachse (8) in einer Ebene liegen.

3. Rotor-Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Einlaufabschnitt (20) des Kraftstoff-Förderkanals (19) gerade ist und in einen radialen Anfangsabschnitt (19a) des Förderkanals einmündet.

4. Rotor-Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Einlaufabschnitt (20) der Durchmesser, der spitze Winkel (α) zwischen seiner Mittellinie und der Rotor-Drehachse (8) und seine Länge von der Einlassöffnung (21) bis zur stromabwärts liegenden Anschlussstelle (22) des übrigen, zur Kraftstoff-Austrittsbohrung (17) hinführenden Förderkanal-Teiles (19a, 19b,19c) so gewählt sind, dass der Schnittpunkt (C) der Rotor-Drehachse (8) mit der Mantelfläche des Einlaufabschnittes (20) näher der Einlassöffnung (21 ) als der Anschlussstelle (22) liegt.

5. Rotor-Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein!aufabschnitt (20) des Kraftstoff-Förderkanals (19) einen einheitlichen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Kraftstoff-Zuführungsrohres (10).

6. Rotor-Vergaser nach einem der Ansprüchen bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kraftstoff-Förderkanal (19) der an den Einlaufabschnitt (20) angeschlossene radiale Anfangsabschnitt (19a) durch einen zur Drehachse (8) des Rotors parallelen Mittelabschnitt (19b) mit einem zur Austrittsbohrung (17) hinführenden radialen Endabschnitt (19c) verbunden ist.

7. Rotor-Vergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Endabschnitt (19c) des Kraftstoff- Förderkanals einen wesentlich grösseren Durchmesser hat als der Einlaufabschnitt (20) und der radiale Anfangsabschnitt (19a) sowie der zur Drehachse (8) parallele Mittelabschnitt (19b) einen zwischen beiden Durch- messerwerten liegenden Durchmesser haben.

8. Rotor-Vergaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Kraftstoff-Austrittsbohrung (17) mit einem Durchmesser bis 0,53 mm das Kraftstoff-Zufuhrungsröhr (10) einen Innendurchmesser von etwa 1,4 mm, der Einlaufabschnitt (20) einen Durchmesser von 1, 12 bis 1, 15 mm, der radiale Anfangsabschnitt (19a) und der zur Drehachse (8) parallele Mittelabschnitt (19b) einen Durchmesser von ca. 1,2 mm und der radiale Endabschnitt (19c) einen Durchmesser von wenigstens 2 mm haben.

9. Rotor-Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der zentralen Bohrung (9) eine insbesondere konische Erhebung (23) aufweist, in deren Stirnfläche die Kraftstoff-Einlassöffnung (21 ) des Einlaufabschnittes (20) liegt, und das Kraftstoff- Zufuhrungsröhr (10) an seiner Auslassöffnung (11) eine entsprechende Ausnehmung (12) aufweist, so dass die Erhebung (23) berührungsfrei in die Ausnehmung (12) hineinragt.