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Vergaser für Otto-Motore Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser
für Otto-Motore mit einem in einem Zylinder verschiebbaren, federbelasteten, mit
einer Stange verbundenen Kolben, durch dessen Bewegungen infolge Überschreitens
eines Unterdruckes, der höher ist als der dem Leerlauf entsprechende Unterdruck,
der Strom des Leerlaufgemisches unterbrochen wird. Bekannte Vergaser dieser Art
weisen vielfach einen federbelasteten Kolben mit Kolbenstange auf. Der Kolben und
die Kolbenstange sind je für sich geführt. Bei solchen Vergasern muß, da der Kolben
im Zylinder nur wenig Spiel hat, einerseits der stromab hinter der Drosselklappe
bei schiebendem Fahrzeug herrschende Unterdruck, andererseits die den Kolben beeinflussende
Feder erhebliche Reibungskräfte überwinden. Die Absperrvorrichtung ist aus diesem
Grunde oftmals nicht in der Lage, auf geringste Unterdruckunterschiede von z. B.
0,9. bis 0,2 ata sicher genug anzusprechen.
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Die spielarme Abdichtung des Kolbens im Zylinder kostet also, wenn
der Kolben bewegt werden muß, Kraft, die einerseits durch den stromab hinter der
Drosselklappe auftretenden Unterdruck und andererseits durch die den Kolben beeinflussende
Feder aufzubringen ist. Es kann daher geschehen -insbesondere wenn Verunreinigungen
in das Kolben-Zylinder-System eindringen sollten -, daß bei geringer Unterdruckdifferenz
gegenüber dem Leerlaufunterdruck kein Bewegen des Kolbens eintritt, so daß der Leerlaufgemischstrom
gar nicht unterbrochen wird. Nur dann, wenn der stromab hinter der Drosselklappe
vorhandene Unterdruck verhältnismäßig hoch ist, wird der Leerlaufgemischstrom unterbrochen.
Verringert sich der Unterdruck, so wird bei schwergängigem Kolben die Unterbrechung
oft erst zu spät aufgehoben, weil die den Kolben beeinflussende Feder ihn wegen
erhöhter Reibungsarbeit schwerlich wieder zurückführen kann. Leerlaufsperren dieser
Art arbeiten daher nicht immer einwandfrei.
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Es sind allerdings mit Leerlaufsperren versehene Vergaser bekannt,
welche diesen Nachteil nicht aufweisen, da sie als Steuermittel für das den Leerlaufgemischstrom
abschließende Ventil eine Membran benutzen. Auf derartige Membransteuerungen hat
die Erfindung keinen Bezug, da im allgemeinen der Durchmesser der Membran unverhältnismäßig
groß gewählt werden muß, was dem Bestreben widersprechen kann, den Vergaser insgesamt
mit möglichst kleinen Ausmaßen auskommen zu lassen. In bezug auf Platzbedarf ist
die Kolbensteuerung meist sparsamer, so daß sich die Erfindung auf diese Art der
Steuerung beschränkt. Um nun aber die oben geschilderten Nachteile eng tolerierter
Zylinder-Kolben-Passungen zu vermeiden, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt,
eine Lösung anzugeben, bei welcher der Kolben mit seitlichem Spielraum im Zylinder
geführt sein kann und auch geführt ist und bei welcher dennoch die Ansprechfähigkeit
des Kolbens den zu stellenden Erfordernissen genügt.
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Das Lösungsprinzip dieser Aufgabe sieht ganz bestimmte Anordnungen
des die Kolbenbewegung vermittelnden Unterdruckkanals und des Nebenlufteinlasses
in bezug auf den Zylinderboden bzw. -deckel vor, während die in den Zylinder einmündenden
Leerlaufgemischöffnungen (bzw. die hier entspringende Fortsetzung des Leerlaufgemischkanals)
im Zylindermantel angeordnet werden, wobei bezüglich Höhe und Breite dieser Öffnungen
ganz spezielle Anweisung gegeben werden, wie dies untenstehend noch erläutert werden
wird.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe kann ausgegangen werden von einem
bekannten, für Otto-Motore bestimmten, mit einer Leerlaufkraftstoffsperre ausgerüsteten
Vergaser, bei welchem bei Überschreiten eines Unterdruckes im Ansaugrohr, der höher
als der dem Leerlauf entsprechende Unterdruck ist, ein pneumatisch betätigtes, axial
bewegliches Sperrglied entgegen der Kraft einer Rückstellfeder aus seiner Normallage
in seine Sperrlage bewegt wird, in welcher er den Strom des Leerlaufgemisches unterbindet
und statt dessen atmosphärische Nebenluft in die Leerlaufgemischleitung eintreten
läßt.
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Die Erfindung besteht erstens darin, daß das Sperrglied ein in einem
Zylinder mit seitlichem Spielraum geführter Kolben ist, wobei in der Basis (kurz
»Boden«)
des Zylinders der die Kolbenbewegung vermittelnde Unterdruckkanal entspringt und
durch die dem Boden entgegengesetzte Fläche (kurz »Deckel«) des Zylinders die Kolbenstange
unter Freilassung eines Nebenlüft in den Zylinder einlassenden Ringspaltes hindurchgeführt
ist, während die Leerlaufgemischleitung in Leerlaufgemischöfünungen in der Mantelfläche
des Zylinders einmündet, über einen Ringkanal od. dgl. des- in der Normallage befindlichen
Kolbens weitergeführt ist, um sich über andere Leerlaufgemischöffnungen der Zylindermantelfläche
zum Ansaugrohr des;. Vergasers hin fortzusetzen; zweitens sieht die .Erfindung vor,
daß der Kolben in seiner Normallage die ringspaltförmige Nebenluftöffnung im Deckel
des Zylinders dichtend abschließt, während er in seiner... Sperrlage den Unterdruckkanal
am Boden des Zylinders dichtend absperrt und unter Herausbewegung des, genannten
Ringkanals aus dem Bereiche der Leerlaufgemischöffnungen Nebenluft über die Nebenluftöffnung
(z. B. entlang dem genannten Spielraum) zu deii-Leerlaufgemischöffnungen g@ langen
läßt.
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Mit den bisher genannten Merkmalen ist die Erfindung jedoch noch nicht
vollendet. Es wurde festgestellt, daß diese Merkmale nicht ausreichen, um ein einwandfreiesArbeiten
derLeerlaufsperreinsbesondere bei den im Stadtverkehr auftretenden, sehr geringen
Druckunterschieden zu erreichen. Es muß noch ein drittes Merkmal hinzutreten, welches
darin besteht, daß die Leerlaufgemischöffnungen in der Zylindermantelläche - jeweils
Eimaß und Auslaß für sich betrachtet - mit größerer Umfangs- als axialer Erstreckung
ausgebildet sind. Es versteht sich, daß die Umfangserstreckung z. B. eines in Umfangsrichtung
mehrfach unterteilten Auslaßschlitzes sich aus der Summe der Umfangserstreckungen
der Teilschlitze errechnet.
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Durch dieses dritte Merkmal wird erreicht, daß die Schaltwege des
Kolbens. klein sein können, so daß trotz des reichlichen Spieles zwischen Kolben-
und Zylinderwand ein genaues Ansprechen des Kolbens statfindet. Weiterhin konnten
nach Feststellung des Erfinders Flattererscheinungen des Kolbens vermieden werden.
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Die Erfindung besteht nicht in den genannten Einzelmerkmalen (oder
deren zwei) als solchen, wohl aber in der vollständigen Vereinigung dieser drei
Maßregeln bei einem, Vergaser der genannten Art.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen
erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Vergaser, der mit einer
erfindungsgemäßen Leerlaufsperre versehen ist, Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung
der Leerlaufsperre nach Fig. 1, ebenfalls im Schnitt, Fig. 3 eine Variante der Leerlaufsperre,
Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch Fig. 2.
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Dem Zweistufenvergaser bekannter Bauart, den Fig. 1 zeigt, ist eine
erfindungsgemäße Leerlaufsperre zugeordnet. Diese ist in einem Gehäuse 1 untergebracht
und weist einen Einsatzzylinder 2 auf, der einen beweglichen Kolben 3, ringförmige
Verschlüsse 4 und 5 und Dichtungsringe 6 und 7 aus benzinfestem Material enthält
(Fig.2 und 3). Der Kolben 3 besitzt eine Kolbenstange 8, die den Verschluß 4 durchdringt,
von einer Druckfeder 9 umgeben ist und zur Regulierung des Federdruckes eine Mutter
10 mit Scheibe 11 aufweist. Die Zusammenarbeit dm oberen Kolbenendes mit
dem Dichtungsring 6 schließt den Zylinder 2 oben hermetisch, wenn sich der Kolben
3 in seiner oberen gezeigten Stellung befindet. Das untere Ende des Kolbens 3 bildet
einen ringförmigen Vorsprung 12, der in der unteren Stellung des Kolbens mit dem
Dichtungsring 7 zusammenwirkt und den Unterdruckraum 13 nach oben hin hermetisch
abschließt. Der Raum 13 steht über einen Kanal 14 (Fig. 1) in direkter Verbindung
mit der Austrittsöffnung 15 des Vergasers, die hinter der Drosselklappe 16 liegt,
so daß in dem Unterdruckkanal der Sog der Arbeitszylinder bei geschlossener Drosselklappe
16 wirksam wird und den Kolben 3 nach unten zu ziehen trachtet.
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Ein Kanal 17 führt dem Zylinder 2 das Leerlaufgemisch zu. Er erstreckt
sich tangential zum Zylinder 2 und mündet in einen schmalen Querschlitz 18 des letzteren.
Ein ähnlicher, ungefähr gegenüberliegender Querschlitz 19 steht in Verbindung mit
einem sich ebenfalls tangential zum Zylindern erstreckende. Kanal 20. Die beiden
Schlitze 18 und 19 werden in der gezeigten Kolbenstellung durch einen Ringkanal
21 des Kolbens 3 miteinander verbundez4 so daß das Leerlaufgemisch ungehindert von
dernicht dargestellten Leerlaufdüse zu den Arbeitszylindern des Motors gelangen
kann. Unterhalb des Schlitzes 19 befindet sich eine Lufteinlaßöffnung 22, und der
Ringkanal 21 des Kolbens 3 ist so breit, daß der Kolben in seiner unteren Sperrstellung
nicht die Schlitze 18 und 19 miteinander verbindet, dagegen aber eine Verbindung
zwischen der Lufteinlaßö$nung 22 und dem Kanal 20 herstellt.
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Die Vorspannung der die Kolbenstange & umfass senden, den Kolben
3 beeinflussenden Feder 9 wird durch die Mutter 10 so reguliert, daß sich
der Kolben 3 bei der normalen Leerlaufdrehzahl in der" gezeigten oberen Stellung
befindet. Wenn nun bei hoher Drehzahl des Motors die Drosselklappe 16 plötzlich
geschlossen wird, entsteht im Kanal 14 und im Raum 13 ein verhältnismäßig hoher
Unterdruck, der imstande ist, den Kolben 3 herunterzuziehen und die Verbindung zwischen
den Querschlitzen 18 und 19 zu drosseln, so daß kein Kraftstoff von der Leerlaufdüse
in den Motor gelangt. Erst wenn die Drehzahl: des Motors fast oder ganz auf die
Drehzahldes Leerlaufes abgesunken ist, fällt der Unterdruck so weit ab, daß die
Feder 9 den Kolben 3 wieder nach oben zieht und der Kolben wieder eine Verbindung
zwischen den Querschlitzen 18 und 19 herstellt. Die Leerlaufgemischkanäle
17 und 20 müssen einen Durchmesser von 3 bis 3,5 mm haben. Um einen
solchen: Kreisquerschnitt einwandfrei zu schließen, müßte der Kolben 3 einen Hub
von mindestens 4 mm machen. Dadurch, da.ß in der Zylinderwand 8wmm lange Schlitze
18 und 19 vorgesehen sind und sich die Kanäle 17 und 20 tangential zu diesen Schlitzen
18 und 19 erstrecken, genügt für letztere eine Höhe von 1 mm, so daß der Kolbenhub
auf etwa 1,5 mm beschränkt werden kann. Damit wird eine fein ansprechende und sicher
arbeitende Sperrvorrichtung geschaffen, die eine beachtliche Kraftstoffeinsparang
ermöglicht und jedes Flattern des Kolbens 3 ver= hindert.
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Die Anordnung der Dichtungsringe 6 und 7; die den Zylinder 2 oben
bzw. unten in der oberem b@' unteren Kolbenstellung nach oben bzw. nach unten: hin
hermetisch abschließt, ermöglicht es, die Bohrung des ringförmigen Verschlußstückes
4 so weit zu
machen, daß sich die Kolbenstange 8 frei darin bewegen
kann. Wenn in der unteren Kolbenstellung etwas Falschluft durch die nicht komplett
ausgefüllte Bohrung des Teiles 4 in den Zylinder 2 dringt, so ist dies nur von Vorteil,
weil durch die einströmende Luft der noch vorhandene geringe Sog am Schlitz 18 herabgesetzt
wird. Dieser Vorteil kann bewußt dadurch gefördert werden, daß durch die Lufteinlaßöffnung
22 Luft von außen angesaugt und dadurch besagter Sog völlig unwirksam gemacht werden
kann.
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Die Variinte nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 darin,
daß die Schlitze 18 und 19 des Zylinders 2 in gleicher Höhe sich befinden,
während sie im Fall der Fig. 2 der Höhe nach etwas gegeneinander versetzt sind,
und daß sich die Lufteinlaßöffnung 23 etwas unterhalb des Verschlußstückes 4 befindet
und durch einen Kanal 24 mit dem Kanal 20 verbunden ist. Sobald der Kolben 3 nach
unten gezogen wird und die Verbindung zwischen den Schlitzen 18 und 19 unterbricht,
saugt der Motor Luft durch die Kanäle 20 und 24, die Öffnung 23 und den ringförmigen
Spalt zwischen der Kolbenstange 8 und der Bohrung des Verschlusses 4 an, und der
Sog im Schlitz 18 ist völlig aufgehoben.
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Nimmt man einmal, wie dargestellt, an, daß sich der Kolben 3 in seiner
oberen Stellung befindet, so kann der Leerlaufgemischstrom über die Leitung 17,
den Querschlitz 1.8, die Ringnut 21, den Querschlitz 19, die Leitung 20 zu
den Arbeitszylindern gelangen. Ein kleiner Teil des Leerlaufgemischstromes gelangt
auch über die Unterdruckleitung 14 zu den Arbeitszylindern. Da der Durchmesser des
Kolbens oberhalb und unterhalb der Ringnut 21 gleich groß ist und im oberen Bereich
des Kolbens zwischen seiner Mantelfläche und der Innenwand des Zylinders ein Ringspalt
vorhanden ist, ist auch zwischen der unteren Mantelfläche des Kolbens und der Innenwand
des Zylinders der gleiche Ringspalt vorhanden. Dementsprechend wirkt sich bei 70
% Unterdruck stromab hinter der Drosselklappe 16 dieser Unterdruck nur als 60%iger
Unterdruck auf den Kolben 3 aus, da durch den Ringspalt zwischen der Kolbenmantelfläche
und der Innenwand des Zylinders 2 mindestens 10 II/o verlorengehen. Wenn man also
die Spannung der Feder so wählt, daß sie diesem 60%igen Unterdruck das Gleichgewicht
hält, dann bleibt der Kolben 3 in seiner oberen Stellung stehen, solange stromab
hinter der Drosselklappe der 70%ige, der Leerlaufstellung entsprechende Unterdruck
vorhanden ist.
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Erhöht sich der Unterdruck stromab hinter der Drosselklappe, wenn
das Gaspedal während der Fahrt zurückgenommen wird, beispielsweise auf 80 bis 95%,
dann herrscht im angenommenen Fall unterhalb des Kolbens 3 ein Unterdruck von 70
bis 85 %, der den Kolben 3 nach unten zieht. Sowie der Kolben 3 auf dem unteren
Dichtungsring 7 aufsetzt, schließt er den Unterdruckkanal 14 hermetisch ab, und
der auf den Kolben 3 wirkende Unterdruck erhöht sich auf den hinter der Drosselklappe
16 vorhandenen Unterdruck von 80 bis 95 %. Dadurch wird die durch das Abwärtsbewegen
des Kolbens erhöhte Vorspannung der Feder 9 ausgeglichen, und ein Flattern des Kolbens
wird verhindert. Hinzu kommt, daß der Wert der zusätzlichen Vorspannung der Feder
9 dadurch gering gehalten werden konnte, daß die Querschlitze eine verhältnismäßig
geringe Höhe aufweisen und dementsprechend der Kolben nur einen geringen Weg zurückzulegen
hat.