Selbstansaugender Vergaser für Brennkraftmasebinen. Die vorliegende Erfindung betrifft. einen Vergaser mit Selbstansaugung für Brenn- kraftmaschinen, bei dem der Inhalt der Schwimmerkammer einem Unterdruck unter liegt, der in einer Venturidüse veränderlichen wirksamen Querschnittes erzeugt wird, der zu sammen mit einer eine Brennstoffdüse regeln den Dosiernadel durch ein druckbeeinflusstes Mittel gesteuert. wird, das sieh entsprechend der Änderung des in der Venturidüse erzeug ten Druekgefälles bewegt.
Ein Vergaser dieser Art. ist. bereits durch die britische Patentschrift. Nr. 479114 bekannt geworden. Danach ist die in ihrem wirk samen Querschnitt einstellbare Venturidüse so besehaffen, dass jederzeit ein annähernd kon stantes Verhältnis zwischen dem unmittelbar vor der Drosselklappe des Motors und dem, an der Einsehnürstelle der Venturidüse herr schenden Unterdruck besteht.
Der an der Ein schnürstelle herrschende Unterdreck wird praktisch auf einem Wert gehalten, der aus reicht, den flüssigen Brennstoff aus einem tiefer gelegenen Behälter ohne Benutzung einer besonderen Brennstoffpumpe in den Vergaser zu heben. Dieser Vergaser arbeitet in Kraftfahrzeugen einwandfrei, solange das Fahrzeug keine grossen Steigungen zu über winden hat. Beim Vorwärtsbefahren von Stei gungen mit Fahrzeugen, die vorn den -Motor und hinten den Benzintank aufweisen, zeigt.
sich jedoch der Nachteil, da.ss der Vergaser mit einer grösseren Saughöhe arbeiten muss, und diese Saughöhe wird um so grösser, je grösser der Achsabstand des Fahrzeuges ist. Wenn auch durch Wahl geeigneter Bedin gungen immer ein ausreichender Saugdruek erreicht werden kann, um die Zufuhr von Brennstoff zum Vergaser unter solchen un- münstigen Verhältnissen zu gewährleisten, wird durch die dann zu starke Drosselung der Ladun;- die Wirksamkeit des Vergasers bei gewöhnlichen Bedingungen verringert und eine Leistungsminderung des Motors verur sacht.
Die vorliegende Erfindung begegnet dem vorgenannten Nachteil dadurch dass sie eine gewöhnlich unwirksame Hilfsregeleinriehtung vorsieht., die in Tätigkeit tritt, wenn der Brennstoffspiegel in der Schwimmerkammer infolge Abweichungen vom normalen Betriebs zustand abfällt und der Unterdruck in der Schwimmerkammer nicht mehr zur Ansau- gung des Bremistoffes aus einem Tank aus reicht, und die den auf das drtickbeeinflusste Mittel wirkenden Unterdruck allmählieh der art vermindert,
dass das di2ickbeeinflusste Mittel eine Verkleinerung des wirksamen Querschnittes der Venturidüse mit entspre- ehender Druekminderung in letzterer und in der Schwimmerkammer bewirkt, die ausreicht, um das Ansaugen von Brennstoff wieder ein zuleiten, worauf die Hilfsregeleinrichtung auf hört, den auf das druekbeeinflusste Mittel wirkenden Unterdruck zu verkleinern.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbei- ,spiel des Erfindungsgegenstandes ein Fall stromvergaser mit Selbstansaugung im senk rechten Schnitt schematisch dargestellt.
Der veranschaulichte Vergaser hat eine zylindrische Saugkammer 1, deren unterer Teil mit. einer Anzahl Umfangsöffnungen 2 (nur eine davon ist in der Zeichnung ange deutet) versehen ist, die die Saugkammer mit der Aussenluft verbinden. Die durch diese Öffnungen eintretende Luft hat freien Zu gang zu einem Raum 3 am Einlassende einer Venturidüse 4. Am Auslassende der Venturi- düse 4 ist die Drosselklappe 5 wie üblich angeordnet. Ein Flansch 6 dient zur Befesti gung des Vergasers an der Gemischzufüh- rungsleitung des Verbrennungsmotors.
In der Saugkammer 1 befindet sich ein lose passender Kolben 7 mit anschliessendem herabragendem gleichachsig mit dem Kolben verlaufendem Verlängerungszapfen B. Der Kolben 7 mit dem Zapfen 8 ist auf einer koaxial verlaufenden, hohlzylindrischen, im Deckel der Saugkammer 1 befestigten Füh rung 9 axial verschiebbar. Der Kolben 7 wird durch eine schwache Schraubenfeder<B>10</B> ab wärts gedrückt. Der Verlängerungszapfen 8 regelt den wirksamen Querschnitt der Ven- turidüse 4 entsprechend der jeweiligen Stel lung des Kolbens 7.
Die Venturidüse ist so ausgebildet, dass in jeder axialen Lage des Zapfens 8 innerhalb seiner Bewegungsgren zen die lichte Querschnittfläche fortschrei tend nach dem Punkte hin abnimmt, in dem der wirksame lichte Querschnitt der Venturi- düse 4, also der ringförmige Kanal zwischen der innern Düsenwandung und dem Verlän- germgszapfen, ein Minimum darstellen muss.
Durch die beschriebene Bauweise wird eine ringförmige Venturidüse von veränderlichem Durchlass erreicht, in der die maximale Luft geschwindigkeit (und folglich die geringste Druckhöhe) stets an einem gleichen, ganz bestimmten Querschnitt eintritt. Dieser liegt in der engsten Einschnürung der Düse, in der ein Ringschlitz 11 angeordnet ist, durch den der Brennstoff eingeführt wird. Das Gewicht des Kolbens 7 mit dem Ver längerungszapfen 8 und die von der Feder 10 erzeugte Kraft wirken auf Schliessung der Venturidfise durch den Zapfen 8 hin.
Dem entgegen wirkt jedoch die Druckkraft be dingt durch den im obern Teil der Saugkam mer 1 nach Inbetriebnahme des Vergasers herrschenden Unterdruck. Dieser Unterdruck, der auf die obere Fläche des Kolbens 7 wirkt, herrscht im Ringschlitz 11 und pflanzt sich durch Kanal 12 und Bohrung 13 in diesen obern Teil der Saugkammer fort. Der Raum oberhalb der hohlzylindrischen Führung, der gegenüber der Aussenluft durch eine Schraub kappe 14 abgeschlossen ist, steht durch eine Bohrung 15, die mit dem Rauin oberhalb des Kolbens verbunden ist, ebenfalls in dauern der Verbindung mit dem. Ringschlitz 11.
Solange die vorn im Fahrzeug befindliche Brennkraftmaschine in Betrieb ist, wird flüs siger Brennstoff aus einem hinten im Fahr zeug und tiefer gelegenen Behälter selbsttätig und ohne Hilfe einer zusätzlichen Brennstoff pumpe angesaugt. Der Brennstoff, der durch ein mit einem zylindrischen Gewebefilter 17 versehenes<B>Ei</B> inlassrolir 16 eintritt, gelangt in üblicher Weise in einen Behälter 18 und von dort durch einen Kanal 19 nach dem Sitz eines Nadelventils 20, das in bekannter Weise durch einen in einer Schwimmerkammer 22 schwenkbar angeordneten Schwimmer 21 be tätigt wird.
Der Brennstoff tritt durch Öff nungen 23 in die Schwimmerkammer 22 ein, wenn das Nadelventil (geöffnet- ist. Ans der Schwimmerkammer 22 gelangt der Brennstoff durch Kanal 24 in eine Düsenkammer 25, die eine Brennstoffdüse 26 aufweist, deren wirksamer lichter Querschnitt durch eine vom Kolben 7 getragene Dosierungsnadel 27 ge regelt wird. Das obere Ende der Nadel 27 wird durch eine Federklammer 28 in stän diger Berührung mit der Unterseite des Kol bens 7 gehalten. Die Federklammer 28 ist in einer Nut 29 zwischen dem Kolben 7 und Verlängerungszapfen 8 befestigt. Die Nadel 2'7 wird in der Düse 26 durch eine Führungs bohrung 30 gleichmittig geführt.
Wenn der Vergaser in Betrieb ist, tritt Luft durch die Öffnungen 2 ein und wird aus dem Raum 3 durch den ringförmigen Kanal zwischen der Innenwandung der Ven- turidüse 4 und dem. Verlängerungszapfen 8 nach unten gesaugt, wie es durch Pfeile an gedeutet ist. Dadurch wird in der Venturi- äüse ein gewisser Unterdruck erzeugt, der in dem Masse, wie der lichte Querschnitt. sich verengt, zunimmt. Der grösste Unterdruck herrscht, am Ringschlitz 11 und der niedrigste in der Nähe der Drosselklappe 5.
Das Ver hältnis zwischen diesen beiden Unterdrücken ist von der Form der Venturidüse und der Form des Verlängerungszapfens 8 abhängig, und es wurde gefunden, dass ein Verhältnis von etwa -1:1 erreichbar ist. Dementspre chend wird zum Beispiel bei einer solchen Wahl des Kolbengewichts und des Feder drucks, dass ein Unterdruck von 1016 mm Wassersäule im Ringschlitz 11 herrscht, der Unterdruck in der Nähe der Drosselklappe 5 und bei geöffneter Drosselklappe, also in der gesamten CTemischansaugleitung des Motors, etwa 251 mm Wassersäule betragen.
Dieses Verhältnis wird unter der Bedingung unge fähr konstant, bleiben, dass der Vergasser auf die Grösse des Motors abgestimmt, ist., das heisst, dass der Kolben 7 und sein Verlänge rungszapfen 8 nur dann die oberste Hublage erreichen, wenn der Gemischbedarf des Motors sein absolutes Maximum erreicht hat.
Da der grösste Teil der untern Kolben fläche unter dem Einfluss der Aussenluft im Raum 3 steht, wird der Kolben durch den Luftdruck so lange nach oben bewegt, bis der infolge der Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite des Kolbens vorhandene Auf trieb durch das Gewicht des Kolbens 7, 8 plus der Kraft, der Feder 10 sich ausgleichen. Da nun die nach unten wirkende, vom Gewicht des Kolbens 7 und seines Verlängerungszap fens 8 sowie durch die Feder 10 erzeugte Kraft annähernd konstant. bleibt, muss der auf die obere Kolbenfläche wirkende Druck innerhalb des ganzen Arbeitsbereiches des Kolbens 7 ebenfalls annähernd konstant sein.
In dem Masse wie der Kolben 7 angehoben wird, wird auch die damit verbundene Do sierungsnadel 27 gleichermassen aus der Brennstoffdüse 26 gezogen. Die Form des konischen Teils der Nadel kann natürlich so gewählt werden, dass stets ein gewünschtes Brennstoff-Luft-Verhältnis entsprechend je der Kolbenstellung und damit, der entspre- ehenden Einströmungsgeschwindigkeit der Luft für den Motor erzielt wird. Der aus der Schwimmerkammer \?? gesaugte Brenn stoff wird beim Durchfluss durch die Brenn stoffdüse 26 entsprechend deren wirksamer Öffnung dosiert.
Er fliesst durch den Raum 31 nach oben und tritt durch den Ringschlitz 11 in die Venturidüse, in der er sich mit der durchströmenden Luft mischt, die hier den geringsten Druck, dafür aber die höchste Ge schwindigkeit aufweist. Dadurch wird eine gute Zerstäubung des Brennstoffes erreicht.
Anstatt den obern Teil der Schwimmer kammer 22 mit der äussern Luft zu verbin den, wie es gewöhnlich üblich ist, ist der obere Schwimmerkammerraum beim darge stellten Ausführungsbeispiel durch Kanäle 32 und 33 und den Kanal 12 mit dem Ring schlitz 11 verbunden. Ausserdem besteht je doch eine beschränkte Verbindun- mit der atmosphärischen Luft, durch eine kalibrierte Luftdüse 34 mit einer engen Bohrung, die das Ansaugen einer kleinen Luftmenge in den Kanal 32 gestattet.
Das Ansaugen ge schieht durch den Unterdruck im Luftschlitz 1.1 und der damit in Verbindung stehenden Schwimmerkammer ??. Da der durch die Luftdüse 34 eintretende Luftstrom den Kanal 32 nur durch Kanal 33 wieder verlassen kann, weil kein anderer Ausweg aus der Schwimmerkammer besteht, wird die Luft innerhalb des Kanals 32 um 180 abgelenkt, um durch eine zwischen Düse 34 und Ge häusewand vorhandene Drosselöffnung in den Kanal 33 eintreten zu können. Aus Kana133 gelangt die Luft durch Kanal 12 und den Ringschlitz 11 in den Hauptluftstrom der Venturidüse 4. Auf diese Weise wird ein be stimmter statischer Druckunterschied zwi schen der Schwimmerkammer 22 und dem Ringschlitz 11 erzeugt.
Dieser Druckunter schied, vermindert um den Niveauunterschied, wirkt an der Brennstoffdüse 26. Seine Grösse ist eine Funktion der Abmessungen der Luft düse 34 und des Kanals 32, und es kann ohne Schwierigkeiten auf einem festliegenden Wert, der etwa einer Wassersäule von 127 mm ent spricht, gehalten werden.
Dieser Druckunter schied wird gleichzeitig für eine Anreiche- rmgs- oder Kaltanlassdüse 35 benutzt, die mit der Schwimmerkammer 22 durch einen Kanal 36 in Verbindung steht und die den Ring schlitz 11 durch einen Kanal 37 mit zusätz lichem Brennstoff versorgt, wenn durch Ver drehen des Starterhebels 38 das Ende eines Zapfens 39 eines mit Gewinde versehenen Bolzens 40 von der Öffnung der Anreiche- rungsdüse 35 abgehoben wird.
Obwohl es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, sind zwi schen dem Starterhebel 38 und der Drossel klappe 5 Verbindungen vorgesehen, die das teilweise Öffnen der Drosselklappe veranlas sen, wenn der Starterhebel betätigt wird.
Während der gewöhnlichen Arbeitsweise sitzt ein ventilähnlicher Teil, hier in Form eines kleinen Tellerventils 41 in der darge stellten Stellung in der Ruhelage, in der der Kopf oder Teller des Ventils so weit vom un tern Ende der Bohrung 13 entfernt ist, so dass diese nicht versperrt wird. Wenn jedoch die Saughöhe zwischen Vergaser und Brenn stofftank steigt, wie es zum Beispiel bei grosser Steigung und grossem Fahrzeugachsabstand eintreten kann, hört der Brennstofffluss vom Tank her auf, und der Schwimmer 21 senkt sich.
Während seiner Abwärtsbewegung öffnet der Schwimmer 21 zunächst das Nadelventil 20 völlig, um sodann mit Hilfe eines Hebels 42 das Tellerventil 41 allmählich anzuheben, so dass der gewöhnlich freie Durchgang der Bohrung 13 teilweise abgesperrt wird.
Als Folge dieser Absperrung- kann der geringe Luftstrom, der von der Aussenluft infolge des Spielraumes zwischen der Innenwandung der Saugkammer 1 -Lund dem Kolben 7 stets in die Saugkammer 1 eintritt, nicht mehr frei durch die Bohi-ting 13 und den Kanal 12 entweichen. Daher steigt der Druck im obern Teil der Saugkammer 1, so dass der Kolben 7 sich etwas nach unten bewegt und der Verlänge rungszapfen 8 tiefer in die Venturidüse 4 eindringt.
Die dadurch verursachte Veren gung der Durchströmungsöffnung in der Ven- turidüse bewirkt eine Verminderung des Druckes am Ringschlitz 11 und in der damit in Verbindung stehenden Sehwimmerkammer 22.
Dieser Vorgang schreitet fort, so lange der Kopf des Ventils 41 sieh weiter der.Mün- dung der Bohrung 13 nähert und bis der Druck in der Schwimmerkammer 22. so weit gesenkt ist, bis wieder Brennstoff aus dem Tank in die Schwimmerkammer angesaugt wird.
Sobald wieder Brennstoff in die Schwim merkammer 22 einströmt und durch Anstei gen des Brennstoffspiegels der Schwimmer 21 angehoben wird, senkt sich das Ventil 41 wieder -Lind die Absperrung durch das Ventil nimmt so lange wieder ab, bis der Unterdruck in der Schwimmerkammer gerade ausreicht, um den erforderlichen Brennstoffzufluss aus dem Brennstoffbehälter aufrechtzuerhalten.
Auf diese Weise wird für die Dauer einer anormalen, erhöhten Brennstoffsaughöhe ein stabiler Zustand geschaffen, wobei das Ventil 41 in ähnlicher Weise für die Erhaltung eines annähernd konstanten Brennstoffspiegels in der Schwimmerkammer sorgt, wie es das Na delventil 20 bei normalen Verhältnissen tut.
Während des anormalen Zustandes einer vergrösserten Brennstoffsaughöhe treten ge genüber normalen Verhältnissen in der Ver gasungswirkung nur geringe Unterschiede auf. So neigt zum Beispiel das Gemisch in folge der höheren Strömungsgeschwindigkeit in der Venturidüse 4 dazu, etwas fetter zu sein, aber gleichzeitig tritt auch eine ab schwächende Wirkung infolge des niedrigeren Brennstoffspiegels in der Sehwimmerkammcr ein.
Weiterhin bedingt die vorübergehend ver stärkte Druckminderung in der Venturidüse einen entsprechend grösseren Unterdruck im Bereich der Drosselklappe, der von dem nor malen Wert von 254 mm Wassersäule auf bei spielsweise 279 mm oder 305 mm steigen kann. Die nachteilie Wirkung einer so auftreten- in den Drucksenkung auf die Leistung ist je doch nur gering.
Immerhin ist es vorteilhaf ter, solche Verhältnisse für den Vergaser zu schaffen, die ermöglichen, dass er normaler weise mit geringeren Unterdrücken arbeitet und die Hilfsv orriehtung für die erhöhte Brennstoffsaughöhe nur dann in Tätigkeit tritt, wenn Ausnahmezustände herrschen. Eine solche Arbeitsweise ist. derjenigen vorzuzie lien, bei der immer mit einem so hohen rin- terclruek gearbeitet wird, nur um Ausnahme zuständen begegnen zu können, die selten ein treten.
Ein Schwingen des Kolbens 7, 8 wird durch hydraulische Dämpfung verhindert. Dazu dient eine Menge leichtflüssiges Öl 43 in einer Mittelbohrung des Kolbenverlängerungszap- fens 8 und im. untern Teil der Führung 9, die am untern Ende bis auf eine kleine Öff nung 44 geschlossen und mit einem Barüber liegenden, lose eingepassten zylindrischen Pfropfen 45 ausgestattet ist. Mit dieser Ein richtung kann eine Bewegung des Kolbens nicht ohne entsprechende Ölverdrängung und eine dadurch hervorgerufene Dämpfung statt finden.
Der augenblickliche hohe Druck, der im Öl durch eine plötzliche Aufwärtsbewegung des Kolbens verursacht wird, mag etwas Öl zwischen der Aussenwandung des Führungs zylinders 9 und dem umgebenden Teil der Bohrung im Zapfen 8 hindurchtreiben. Das so verdrängte Öl sammelt sieh in einer innern ringförmigen Vertiefung an der Oberseite des Kolbens 7, die zwischen dem erhöhten Rande 46 des letzteren und der Führung 9 vorge sehen ist, und es fliesst durch ein kleines Loch 47 in das Innere des Führungszylinders zurück.
Wenn auch das Profil der Dosierungs nadel 27 von vornherein so gewählt ist, dass ein gewünschtes Mischungsverhältnis von Luft und Brennstoff innerhalb des Arbeits- bereiehes des Vergasers erreicht, wird, so ist ausserdem Vorkehrung getroffen, um auf ein fache Weise ein geeignetes Mischungsverhält nis auch während des Leerlaufes zu erreichen, wenn die Brennstoffdüse fast völlig durch die Nadel geschlossen ist.
Zu diesem Zweck ist die Unterseite des Kolbens 7, gegen die der Kopf der Nadel 27 durch die Federklam mer 28, wie bereits beschrieben, gedrückt wird, als ringförmige Schrägfläche 48 mit einer Reihe gleichmässig verteilter kleiner, nicht dargestellter Raster ausgebildet, deren Abstände den aufeinanderfolgenden Einstell- lagen entsprechen.
Wenn nun der Kolben 7 durch die Öffnungen ? von Hand gedreht wird, gleitet der Kopf der Nadel 27 über die Rasten der Sehrägfläehe und rastet. in der gewünschten Stellung ein, wobei die Stellung der Nadel '?7 in der Brennstoffdüse sich aus der jeweiligen Drehstellung des Kolbens er gibt. Es sei erwähnt, dass der Kolben in seiner tiefsten Lage mit seiner untern Fläche gegen einen ringförmigen Rand 49 anschlägt.
Der Vergaser weist. ferner eine Einrich tung auf, die eine vorübergehende Anreiche rung des Gemisches selbsttätig bewirkt, wenn die Drosselklappe plötzlich geöffnet wird. Diese Einrichtung weist eine unter Feder druck stehende nachgiebige Membran 50 in einer finit flüssigem Brennstoff gefüllten Kammer 51 auf, die mit einem Injektorrohr ,52 in Verbindung steht, das in die erweiterte Öffnung des Kanals 24 hineinragt.
In der dargestellten Arbeitslage ist die Membran 50 durch eine Feder 53 völlig nach rechts gedrückt. Die Feder ist so stark, dass sie die Membran unter normalen stationären Betriebsverhältnissen in dieser Lage entgegen der Saugwirkung in der Schwimmerkammer hält. Wird jedoch die Drosselklappe plötzlich geöffnet, so verringert sieh vorübergehend der Druck in allen innern Räumen des Vergasers. die mit dem Ringschlitz 11 in Verbindung stehen. Diese Druckminderung wird teilweise dadurch erzeugt, dass der Kolben wegen seiner Trägheit nicht. sofort auf den erhöhten Luft strombedarf reagiert und teilweise dadurch, dass die Kolbendämpfungseinriehtung seine plötzliche Aufwärtsbewegung verzögert.
Die so erzeugte augenblickliche Druckminderung in der Schwimmerkammer pflanzt sich in die Kammer 51 fort, und zwar durch das In jektorrohr 52 und einen Kanal 54, der mit dem Oberteil der Kammer 51 in Verbindung steht. Die Stärke der Membranfeder 53 ist so gewählt, dass sich die Membran 50 unter die sen Bedingungen nach links bewegt, was durch Zutritt von Luft auf die andere Seite der Membran durch eine Öffnung 55 ermöglicht wird, so dass Brennstoff aus der Kammer 51 verdrängt und durch das Injektorrohr 52 ge- drückt wird.
Die dadurch an der 1lündung des Kanals ?4 verursachte Injektorwirlziuig erhöht. augenblieklieh den Druck innerhalb dieses Kanals mit der Wirkung, da.ss mehr Brennstoff durch die Brennstoffdüse 26 strömt.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass der be schriebene Vergaser eine überraschende Dämpfung des Motoransauggeräusches be wirkt. Diese geräuschdämpfende Fähigkeit ist der hohen Luftströmungsgeschwindigkeit in der Düse des Venturirohres zuzuschreiben. Die hier auftretende Luftgeschwindigkeit nä hert sieh bei den herrschenden Temperatur bedingungen der Schallgeschwindigkeit, so dass das von Zylindern der Brennh-raft- maschine herrührende Geräusch in den An saugwegen so weit verringert wird, dass nur ein Schalldämpfer einfachster Form notwen dig ist, der genügt, um die hochfrequenten Töne des Geräusches zu dämpfen,
wie sie zum Beispiel durch Zischen an den Kanten der Drosselklappe erzeugt werden.