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Zündverteiler für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf
einen Zündverteiler für Brennkraftmaschinen, bei dem der Zündzeitpunkt lediglich
in Abhängigkeit vom Unterdruck im Saugrohr der Maschine verstellt wird.
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Die -ebräuchlichsten Zündverstellvorrichtungen sind kombinierte Fliehkraft-
und Unterdruckversteller. Dabei wird durch den Fliehkraftversteller der Zündzeitpunkt
durch Verdrehen des Unterbrechernockens auf der Verteilerwelle im aanzen Drebzahlbereich
auf die größte Leistung der Brennkraftmaschine bei Vollgas eingestellt. Aus Gründen
der Brennstoffersparnis kann es jedoch erwünscht sein, bei Teilgas den Zündzeitpunkt
gegenüber Vollgas mehr oder weniger vorzuverlegen. In diesen Fällen wird eine praktisch
genügende Korrektur der durch den Fliehkraftregler festgelegten Verstellkurve durch
eine vom in der Nähe der Drosselklappe des Vergasers abgenommenen Unterdruck im
Saugrohr der Maschine gesteuerte Zusatzverstellung bewirkt, indem man den bei Teilgas
gegenüber Vollgas höheren Unterdruck zur Einstellung einer größeren Vorzündung durch
Verdrehen der Unterbrecherplatte heranzieht. Dabei genügt es in der Regel, wenn
die Zündung über einen weiten Bereich der Teilgasstelluno, des Gaspedals um einen
konstanten Betrag (beispielsweise 101 an der Verteilerwelle) gegenüber der
Vollgasvorzündung vorverlegt wird. Dadurch kann eine Brennstoffersparnis von bis
zu 10% erzielt werden.
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Bei reiner Unterdruckverstellung für alle Voll-und Teilgasstellungen
des Gaspedals wird ein Zündverteiler mit verschwenkbarer Unterbrecherplatte verwendet,
an welcher eine auf einer Seite einer in ein Membrangehäuse eingespannten Membran
befestigte Zugstange angreift, während die andere Seite des Membrangehäuses durch
eine Leitung und zwei in einem Knotenpunkt miteinander vereinigte Unterdruckanschlüsse
an einem Venturi und im Bereich der Drosselklappe mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine
verbunden und in die Leitung zwischen dem Membrangehäuse und dem Knotenpunkt der
saugrohrseitigen Unterdruckanschlüsse mindestens eine den Querschnitt der Leitungverengende
Drossel einoresetzt ist.
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Es liegt auf der Hand, daß ein Verstellsystem, das auch bei Vollgas
ausschließlich vom Unterdruck im Saugrohr der Brennkraftmaschine abhängt und bei
dem Unterdrücke von beispielsweise 16 bis 60 mm H,- zur Wirkung
kommen, gegenüber unvermeidlichen Schwankungen des Unterdrucks äußerst empfindlich
ist. Auf ein Verstellsystem, das den Zündzeitpunkt im Vollgasbereich lediglich in
Ab-
hängigkeit von der Drehzahl der Maschine verstellt und dessen wesentlicher
Bestandteil ein Fliehkraftregler ist, sind derartige Schwankungen jedoch ohne Einfluß.
Versuche haben ergeben, daß die ausschließlich durch Unterdruck erfolgende Zündverstellung
beim Betrieb von Kraftfahrzeugen, insbesondere solchen mit Motoren kleiner Zylinderzahl,
der vorgeschriebenen Vollastverstellkurve nicht ohne weiteres folgt. Bei derartigen
Verstellsystemen liegen die erreichten Vorzündungswerte vielmehr in dem Drehzahlbereich
zwischen 1000 und 2000 Umdrehungen pro Minute vielfach über und in dem Drehzahlbereich
zwischen 2000 und 3000 Umdrehungen pro Minute unter den Sollwerten.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese Abweichungen der
Zündverstellung von den optimalen Werten der Vollastverstellkurve auf Schwankungen
des Unterdrucks im Saugrohr der Brennkraftmaschine zurückzuführen sind, welche durch
die bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle sich ständig ändernden Druckverhältnisse
in den Zylindern der Brennkraftmaschinen verursacht werden. Diese Druckschwankungen
erzeugen einen pulsierenden Unterdruck in der zum Verteiler führenden Unterdruckleitung,
der sich zudem noch mit einer drehzahlabhängigen Phasenverschiebung auf die Meinbran
des Unterdruckverstellers überträgt und dadurch auf die Unterdruckverstellung des
Zündzeitpunktes in der beschriebenen ungünstigen Weise, einwirkt.
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Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß beim
Anschluß des Unterdruckverstellers an Motoren mit kleiner Zylinderwahl zur Erzielung
einer durch die Drossel zu bewirkenden Dämpfung in der übertragungsleitung zwischen
den Anschlußstellen am Venturi und im Bereich der Drosselklappe einerseiis und der
Membrandose andererseits nur solche Verbindungen bestehen, die in beiden Druckrichtungen
gleichartig wirken.
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Dadurch wird erreicht, daß sich die Druckschwankungen nicht mehr unmittelbar
auf den Unterdruckversteller übertragen können, sondern unter der dämpfenden Wirkung
der in der Verbindungsleitung
zwischen Vergaser und Selbstversteller
eingesetzten Drossel sich im wesentlichen über die beiden Anschlüsse der Unterdruckleitung
und das Saugrohr der Maschine ausgleichen. Die Drossel selbst, die eine Bohrung
von weniger als 1,5 mni hat, wird zweckmäßig in das vergaserseitige Ende
der Unterdruckleitung oder in den Anschlußstutzen des Unterdruckverstellers eingebaut.
Beide Einbaustellen für Drosseln sind für sich bereits bekannt.
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Es hat sich dabei gezeigt, daß der Verstellinienverlauf noch durch
die Form der Drossel beeinflußbar ist. Es kann z. B. zweckmäßig sein, die Bohrungen
vor und hinter der Drosselstelle verschieden groß zu machen. Schließlich ist eine
weitere Angleichung der Verstellkurve an die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine
durch den Einbau von zwei Drosseln in das vergaserseitige und das verteilerseitige
Ende der zum Unterdruckversteller führenden Saugleitung möglich, die mit den in
beiden Druckrichtungen gleichartig wirkenden Verbindun-,clen zwischen Unterdruckversteller
und Saugrohr der Maschine zusammenwirken.
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Bei einem bekannten Unterdruckversteller mit zwei in einem Knotenpunkt
vereinigten Unterdruckanschlüssen am Venturi und im Bereich der Drosselklappe ist
in die zur Drosselklappe führende Anschlußleitung ein federbelastetes Ventil eingeschaltet,
das entgegen der Kraft einer Feder nur bei stark ansteigendem Unterdruck, das ist
also beispielsweise bei Teilgasstellungen der Drosselklappe, geöffnet, bei der Vollgasstellung
der Drosselklappe jedoch mit Sicherheit geschlossen ist. Das Ventil hat demnach
durch ständiges Öffnen und Schließen beträchtliche Druckschwankungen nicht nur in
dem Leitungsstück zwischen Knotenpunkt und Drosselklappe, sondern auch in den anderen
Verzweigungen der Anschlußleitung des Unterdruckverstellers zur Folge, die der dämpfenden
Wirkung der in die Leitung hinter dem Knotenpunkt eingesetzten Drossel entgegenwirken
und daher insbesondere den Verlauf der Vollastverstellinie stören. Die Vollastverstellinie
kann nur dann mit Sicherheit den vorgeschriebenen Verlauf nehmen, wenn bei der Vollgasstellung
der Drosselklappe in der Unterdruckübertragungsleitung zwischen den Anschlußstellen
am Venturi und im Bereich der Drosselldappe einerseits und der Membrandose andererseits
erfindungsgemäß nur solche Verbindungen bestehen, die in beiden Druckrichtungen
el gleichartig wirken.
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Es wird noch bemerkt, daß es für sich bei Regeleinrichtungen für die
Brennstoffmenge von Brennkraftmaschinen bereits bekannt ist, in beiden Druckrichtungen
gleichartig wirkende Verbindungsleitungen zwischen dem Saugrohr und der Unterdruck-kammer
zum Zwecke der Beeinflussung von Schwingungen in der Druckleitung mit einer Drossel
zu versehen, und daß es auch nicht mehr neu ist, zum Verhindern von periodischen
Schwingungen in der übertragungsleitung zwischen einer Anzapfstelle im Saugrohr
und der Unterdruckkammer des Reglers diese Leitung streckenweise in zwei Leitungsäste
aufzuteilen und in einem Lditungsast ein Drosselorgan anzuordnen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfmdungsgeg genstands
veranschaulicht, und zwar zeigt F i g. 1 einen Zündverteiler mit Unterdruckversteller,
der an das Saugrohr einer Brennkraftmaschine angeschlossen ist, F i g. 2
eine in die Verbindungsleitung eingesetzte Drossel für sich im Schnitt und F i
g. 3 a und 3 b eine asymmetrische Drossel, die in entgegengesetzten
Richtungen einsetzbar ist; in F i g. 4 sind Verstellkurven einer Zündanlage
mit Unterdruckversteller mit und ohne die Drosseln nach F i g. 2,
3 a und 3 b in der Anschlußleitung aufgezeichnet.
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In F i g. 1 ist ein Zündverteiler mit 10 bezeichnet.
An seinem Gehäuse ist eine Membrandose 11 befestigt. In der Dose ist eine
Membran 12 eingespannt mit einer Zugstange 13, deren nicht sichtbares Ende
an der nicht dargestellten Unterbrecherplatte imVerteilergehäuse 10 angreift.
Auf die der Zugstange 13
abgewandte Seite der Membran 12 wirkt eine Druckfeder
14, die in einem Ansatz 11" des Membrangehäuses 11 geführt ist. Der
Ansatz 11' läuft in einen Anschlußstutzen 15 für eine Unterdruckleitung
16
aus, durch welche das Membrangehäuse 11 an das Saugrohr
17 einer Brennkraftmaschine angeschlossen ist, und zwar durch eine Bohrung
18 an das Ver-Z, alaserventuri 19 und eine zweite Bohrung 20, welche in der
Leerlaufstellung vor der geschlossenen Drosselklappe 21 in den Saugstutzen 22 mündet.
Die Bohrungen 18 und 20 sind in ihrem Durchmesser aufeinander abgestimmt.
Hinter einem Knotenpunkt gehen sie in die Unterdruckleitung 16 über.
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In den Anschlußstutzen 15, des Membrangehäuses 11 ist
eine Drossel 23 eingesetzt mit einer Bohrung von 0,7 mm. Unter
Umständen kann es zweckmäßig sein, die Drossel 23 am vergaserseitigen Ende
oder an dieser Stelle eine *eitere Drossel 23' mit einer Bohrung von ebenfalls
0,7 nim Durchmesser in die Leitung 16 einzubauen. Durch eine Drossel
am vergaserseitigen Ende der Leitung 16 wird nicht nur die Verstellkurve
beeinflußt, sondern auch der Eintritt von Benzin aus dem Vergaser in die Leitung
16 verhindert.
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Gemäß F i g. 2 besteht die Drossel 23 aus einem kurzen
Rohrstück 25, das auf beiden Seiten aufgebohrt ist und lediglich in der Mitte
einen engen Durchgano, mit einem Durchmesser von etwa 0,7
hat.
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Die unsymmetrischen Drosseln nach F i g. 3 a und
3 b haben eine Bohrung 26 von ebenfalls 0,7 mm,
die sich
am Ende eines kurzen Drosselkörpers befindet, der auf einer Seite kegelig in einen
Rohrstutzen 27 ausläuft. Je nachdem, in welcher durch Pfeile angedeuteten
Richtung die Drossel in die Leitung 16 zwischen der Membrandose
11 und dem Saugrohr 19 der Maschine eingesetzt ist, ergeben sich voneinander
abweichende Verstellkurven.
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In F i g. 4 sind verschiedene Kurven eingezeichnet, welche
den Verlauf der Zündverstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl einer und derselben
Maschine mit und ohne Drosseln bei Vollast wieder-,-eben.
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Die mit 1 bezeichnete Kurve verläuft nach der sogenannten
Klingelgrenze, d. h., die Maschine klint2 ,gelt mit den auf und über dieser
Kurve liegenden Frühzündungswerten. Klingelnde Maschinen laufen bekanntlich in kurzer
Zeit heiß und fallen in ihrer Leistung merklich ab. Die Frühzündungswerte einer
mit auf die Dauer im günstigsten Leistungsbereich laufenden Brennkraftmaschine müssen
also unter der Klingelgrenze liegen.
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Im Drehzahlbereich bis 2000 Umdrehungen pro Minute fällt die Klingelgrenzkurve
1 mit der Zündzeitpunktverstellkurve
für die maximale Leistung
der Maschine zusammen, während im Drehzahlbereich über 2000 Umdrehungen die Klingelgrenzlinie
steil ansteigt und die Verstellkurve, mit welcher die größte Leistung der Maschine
erreicht wird, unter der Klingelgrenzlinie verläuft und sich allmählich einem Höchstwert
der Vorzündung nähert.
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Die ideale Verstellkurve für eine Brennkraftmaschine mit einer Klingelgrenze
nach Kurve 1 muß also im Drehzahlbereich bis 2000 Umdrehungen unter der Klingelgrenze
und etwa parallel zu ihr verlaufen, während die Vorzündung im Drehzahlbereich über
2000 Umdrehungen pro Minute ohne weiteres auf die maximale Leistung der Maschine
eingestellt werden kann.
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Mit einem für diese Verhältnisse ausgelegten Unterdruckversteller
ergab sich zunächst die in Fig. 4 mit 11 bezeichnete Vollastverstellkurve,
welche im Drehzahlbereich bis 2000 Umdrehungen pro Minute über der Klingelgrenze
und im Drehzahlbereich über 2000 Umdrehungen pro Minute unter der Klingelgrenze,
vor allem aber mindestens von 2200 Umdrehungen an auch unter derjenigen Zündzeitpunkteinstellung
verläuft, mit welcher die größte Leistung der Maschine bei Vollast zu erzielen ist.
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Durch Einbau einer Drossel gemäß Fig. 2 mit einer Bohrung von etwa
0,7 mm Durchmesser in die Leitung vom Unterdruckversteller 11 zum
Saugrohr der Brennkraftmaschine, und zwar in der Nähe des Unterdruckverstellers
11, ergibt sich die in F i g. 4 mit III bezeichnete Verstellinie,
welche im Drehzahlbereich bis 2000 Umdrehungen pro Minute mit einem Abstand von
etwa 31 annähernd parallel zur Klingelgrenze verläuft, während sie im Drehzahlbereich
über 2000 Umdrehungen pro Minute auf Vorzündungswerte eingestellt ist, bei denen
die Maschine ihre maximale Leistung abgibt. Durch Einsetzen mindestens einer Drossel
in die Anschlußleitung des Unterdruckverstellers ist demnach eine Verstellkurve
zu erzielen, welche die günstigsten Betriebsverhältnisse der Maschine sicherstellt.
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Die in F i g. 4 eingezeichnete Verstellkurve IV ergibt sich
unter Verwendung einer Drossel gemäß F i g. 3 b, deren Rohrstutzen
27 zur Anschlußleitung 16 gerichtet ist. Die Kurve IV deckt sich weitgehend
mit der Kurve III. Durch in umgekehrter Richtung erfolgten Einbau der Drossel nach
F i g. 3 a ergab sich die Verstellkurve V mit gegenüber der Kurve IV annähernd
im ganzen Verstellbereich um etwa 3'/20 vorverlegten Frühzündungswerten.
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Wie bereits erwähnt wurde, beruht die Wirkung der Drosseln auf der
Dämpfung der Schwingungen, welche durch den pulsierenden Unterdruck im Saugrohr
der Maschinen mit kleiner Zylinderzahl verursacht werden, in Verbindung damit, daß
in der übertragungsleitung zwischen -den Anschlußstellen am Venturi und der Drosselklappe
einerseits und der Membrandose des Unterdruckverstellers andererseits nur solche
Verbindungen bestehen, die in beiden Druckrichtungen gleichartig wirken. Dies bringt
noch den weiteren Vorteil mit sich, daß die durch den pulsierenden Druck verursachten
mechanischen Schwingungen von den Lagerstellen der im Verteilergehäuse verschwenkbaren
Unterbrecherplatte ferngehalten werden, woraus sich zugleich eine bedeutende Schonung
der Lager und erhöhte Betriebssicherheit und Lebensdauer der Unterbrechereinrichtung
ergibt.
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Bei in kombinierten Fliehkraft- und Unterdruckverstellem in die Saugleitung
des Zusatzverstellers eingebauten Drosseln kann diese Wirkung nicht eintreten, weil
bei kombinierten Verstellern die Zündzeitpunktverstellung für Vollast durch den
Fliehkraftregler in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine erfolgt, während
die Unterdruckverstellung als Zusatzverstellung nur im Teillastbereich wirksam ist.
Eine bei derartigen Anlagen in die Anschlußleitung des Unterdruckverstellers eingebaute
Drossel hat lediglich den Zweck, die Membran des Unterdruckverstellers bei Rückschlägen
des Motors vor Beschädigungen zu schützen.