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Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Einspritzung des Brennstoffes
Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Einspritzung
des Brennstoffes in die eine Drosselklappe enthaltende Ansaugleitung, wobei die
durch die Einspritzdüsen zugeführte Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Stellung
der Drosselklappe verändert wird.
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Bei den bekannten Brennkraftmaschinen dieser Art wird die beim Starten
normalerweise erforderliche Anreicherung des Gemisches durch eine entsprechende
Vergrößerung der Einspritzmenge erzielt. Die Einspritzpumpe und die Einspritzdüsen
sowie die zugehörigen Steuervorrichtungen müssen dabei sowohl für die höhere Abgabe
an sich als auch für einen vergrößerten Regelbereich bemessen sein. Dies bedingt
konstruktiv und kostenmäßig einen erhöhten Aufwand.
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Außerdem ist dieses bekannte System mit dem Nachteil behaftet, daß
bei leeren Brennstoffleitungen zwischen Einspritzdüsen und Pumpen so lange durchgestartet
werden muß, bis sich die Leitungen wieder gefüllt haben. Eine Entleerung der Leitungen
kommt bei längere Zeit abgestellten Maschinen häufig vor; beispielsweise infolge
von Undichtigkeiten in der Pumpe oder Austritt von Brennstoff durch die Düsen, wenn
der Brennstoff bei hohen Temperaturen in den Düsenleitungen verdampft.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Brennkraftmaschine
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die den genannten Mehraufwand für die
überdimensionierung der Einspritzvorrichtung vermeidet und beim Starten sofort mit
reichem Gemisch versorgt wird.
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Bei Diesel-Brennkraftmaschinen ist bereits vorgeschlagen worden, die
Maschine während des Anlassens ein von einem Vergaser erzeugtes Gemisch ansaugen
zu lassen und anschließend eine Umstellung vom Vergaser- auf Einspritzbetrieb vorzunehmen.
Die Verwirklichung dieses Vorschlages bedingt einen erheblichen Aufwand für die
Umschaltvorrichtung; auch wird die zur Auffüllung eventuell leergelaufener Brennstoffleitungen
erforderliche Zeit nicht überbrückt, und es kann, insbesondere bei der übertragung
dieses Prinzips auf gemischverdichtende Brennkraftmaschinen, häufig vorkommen, daß
nach der Umschaltung auf Einspritzbetrieb die Maschine wieder stehenbleibt.
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Bei Vergaser-Brennkraftmaschinen sind verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen
worden, um das Starten zu erleichtern. Bekannt ist beispielsweise die Anordnung
eines zusätzlichen Drosselorgans in der Vergaser-Ansaugleitung, das vor dem Anlassen
des Motors geschlossen wird, um nur die zur Bildung eines angereicherten Anlaßgemisches
erforderliche Luftmenge durchzulassen. Dabei wurde auch eine gemeinsame Betätigung
des Anlassers und des zusätzlichen Drosselorgans vorgeschlagen. Derartige Einrichtungen
sind jedoch bei Einspritzmotoren nicht verwendbar, weil die Dosierleitung der Einspritzvorrichtung
vom Druck oder Luftdurchsatz in der Ansaugleitung praktisch unabhängig ist.
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Nach einem anderen bekanntgewordenen Vorschlag wird bei einer Vergaser-Brennkraftmaschine
eine die Drosselklappe umgebende Nebenschlußleitung vorgesehen, der über ein von
Hand oder automatisch betätigtes Nebenschlußventil zusätzlich Brennstoff zugeführt
wird.
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Nach der Erfindung ist erkannt worden, daß durch die Übertragung dieses
Prinzips auf gemischverdichtende Einspritzmaschinen ein über die bloße Gemischanreicherung
hinausgehender Vorteil erzielt werden kann. Es werden nämlich dadurch nicht nur
die weiter vorn beschriebenen stärkeren Bemessungen der Einspritzvorrichtung und
Steuervorrichtung überflüssig, sondern es wird auch unabhängig vom Zustand der Einspritzvorrichtung
sofort beim Anlassen ein reiches Brenstoff-Luft-Gemisch zur Verfügung
gestellt,
und es wird durch gleichzeitigen Betrieb der Einspritzvorrichtung ferner dafür gesorgt,
daß sich etwa entleerte Brennstoffleitungen der Einspritzvorrichtung während des
Startvorganges auffüllen können, so daß nach dem Abschalten der zusätzlichen Brennstoffzufuhr
am Ende des Startvorganges oder nach genügender Erwärmung der Maschine die Einspritzvorrichtung
mit Sicherheit richtig arbeitet.
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Nach der Erfindung wird somit die gestellte Aufgabe im wesentlichen
dadurch gelöst, daß in einer die Drosselklappe umgehenden Luftleitung ein mit einer
Hilfsbrennstoffquelle verbundenes Nebenschlußventil vorgesehen ist, das zugleich
mit dem Betätigen des Anlassers der Brennkraftmaschine geöffnet wird, so daß während
des Anlassens der Brennkraftmaschine zusätzlich zu dem Brennstoff aus den Einspritzdüsen
ein Brennstoff-Luft-Gemisch in die Ansaugleitung gelangt.
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Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine brauchen demnach die
Pumpe und die Einspritzdüsen nur für den normalen Brennstoffbedarf und die im Normalbetrieb
vorkommende Spannweite der einzusteuernden Veränderungen der Brennstoffzufuhr ausgelegt
zu sein. Die Hilfsbrennstoffquelle und die die Drosselklappe umgehende Luftleitung
lassen sich auch nachträglich an bereits vorhandenen Maschinen anbringen. Beim Starten
spielt es keine Rolle, ob sich die Brennstoffleitung zwischen Pumpe und Einspritzdüsen
entleert hat oder nicht, und etwa entleerte Leitungen können sich in dem Zeitraum,
in welchem die Hilfsbrennstoffquelle in Betrieb ist, wieder anfüllen, so daß nach
dem Abschalten der Hilfsbrennstoffquelle die Einspritzvorrichtung mit Sicherheit
betriebsbereit ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß das Nebenschlußventil einen drehbaren Ventilkörper aufweist, an dem Abflachungen
und in die Abflachungen einmündende Brenstoffkanäle vorgesehen sind, und daß ein
weiteres Brennstoffventil die Brennstoffkanäle versorgt, so daß bei einer öffnung
des Nebenschlußventils Hilfsbrennstoff aus den Brennstoffkanälen angesaugt wird
und ein Brennstoff-Luft-Gemisch entsteht, das über die Luftleitung in die Ansaugleitung
eingespeist wird.
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Hierbei kann noch dafür gesorgt sein, daß das Nebenschlußventil zusätzlich
durch einen Thermostaten gesteuert wird, welcher das Nebenschlußventil bei niedrigen
Temperaturen der Brennkraftmaschine teilweise geöffnet hält, so daß bei geschlossener
Drosselklappe die Brennstoffzufuhr und damit die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine
vergrößert wird.
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Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung und deren
Vervollkommnung noch vorgesehen sein, daß eine auf den Förderdruck der Einspritzpumpe
ansprechende zusätzliche Vorrichtung vorgesehen ist, welche die Hilfsbrennstoffquelle
bei einem vorbestimmten unteren Wert des Brennstoffdruckes einschaltet und bei einem
vorbestimmten oberen Wert des Brennstoffdruckes abschaltet.
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Auf diese Weise kann erreicht werden, daß bei Störungen in der Einspritzvorrichtung
die Brennstoffversorgung von der Hilfsbrennstoffquelle übernommen wird und daß,
insbesondere beim Starten mit entleerten Einspritz-Brennstoffleitungen, die Hilfsbrennstoffquelle
so lange in Betrieb bleibt, bis die Brennstoffleitungen der Einspritzvorrichtung
sich wieder gefüllt haben. Die zur Ausgestaltung der Erfindung beitragenden konstruktiven
Merkmale, Anordnungen und Vorrichtungen, die zur Lösung der Erfindungsaufgabe dienen,
werden nachfolgend an Hand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung in Seitenansicht, F i
g. 2 bis 4 das Nebenschlußventil in verschiedenen Arbeitsstellungen, F i g. 5 eine
Teilansicht einiger Steuerteile des Nebenschlußventils, F i g. 6 einen Längsschnitt
durch eine druckempfindliche Vorrichtung für eine der Brennstoffdüsenleitungen und
F i g. 7 ein elektrisches Schaltbild bestimmter elektrischer Schaltelemente der
Brennstoffeinspritzvorrichtung.
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In F i g. 1 ist eine Brennstoffeinspritzpumpe 10 mit einem
Antriebsteil und einem darüber angeordneten Pumpenteil 12 dargestellt, die
von der nicht dargestellten Brennkraftmaschine oder auf elektrischem Wege antreibbar
ist und über Leitungen 53 mit Einspritzdüsen 51 in Verbindung steht. Die Einspritzpumpe
10 weist fernerhin einen Ventilstift 68 auf, mit dessen Hilfe die Einspritzmenge
dosierbar ist.
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Die Einspritzpumpe wird aus einem Brennstofftank 79 mit flüssigem
Brennstoff versorgt, wobei eine übliche Brennstoffpumpe 80 den Brennstoff aus dem
Tank 79 über eine Brennstoffleitung 81 zunächst nach einem Brennstoffilter 82 und
von diesem in die Einspritzpumpe 10 fördert.
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Eine Brennstoffrückleitung 90 verbindet die Einspritzpumpe
mit dem Brennstofftank 79, wobei ein Druckregelventil 91 und ein Reservebehälter
96 in die Leitung 90 zwischengeschaltet sind.
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Die Steuerung für die Einspritzpumpe 10 besteht aus einer Nockenplatte
100, auf welcher zwei Stifte 101 und 102 befestigt sind. Auf einer Platte 104 ist
mit Hilfe eines Stiftes 105 ein Führungsstück 103 für die Nockenplatte 100 schwenkbar
gelagert. In dem Führungsstück 103 befindet sich eine Nut 106, welche den von der
Nockenplatte 100 getragenen Stift 102 aufnimmt.
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Mit Hilfe eines weiteren Stiftes 108 ist auf der Platte 104 ein zweites
Führungsstück 107 schwenkbar gelagert. In diesem Führungsstück 107 befindet sich
wiederum eine Nut 109, welche den Stift 101 aufnimmt. Ein an dem Führungsstück 103
angebrachter Arm 110 dient dazu, zu bestimmten Zeitpunkten das Führungsstück 107
zu beaufschlagen und zu bewegen.
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Mit Hilfe eines Stiftes 112 ist auf der Platte 104 fernerhin ein Schwenkhebel
111 gelagert, welcher an seinem Ende einen Stift 113 trägt, der in eine Nut 114
der Nockenplatte 100 eingreift. An der Nockenplatte 100 befindet sich überdies
eine abgeschrägte Nockenfläche 115, an der der Steuerstift 68 der Einspritzpumpe
10 in Anlage gehalten wird.
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Ein mit Hilfe eines Stiftes 117 auf der Platte 104 gelagerter Schwenkhebel
116 beaufschlagt den Steuerstift 68 unter dem Einfluß einer am Hebel 116 angreifenden
Druckfeder 118. Der Hebel 111 trägt einen Ansatz 119, welcher in einer Krümmung
120 des Hebels 116 zur Anlage kommt.
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Zur Steuerung des Führungsstückes 103 dient ein vom Unterdruck der
Brennkraftmaschine betätigbares Stellglied 121. Letzteres besteht aus einem
Gehäuse 122 und einer darin angeordneten flexiblen Membran
123.
Die Membran 123 steht über einen Stößel 124
mit dem Führungsstück 103
in Verbindung. Eine Feder 125 sorgt dafür, daß die Membran 123 und der Stößel 124
bezüglich der in F i g. 1 veranschaulichten Lage nach rechts gedrückt werden.
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Zur Betätigung des Schwenkhebels 111 dient ein weiteres ebenfalls
vom Unterdruck betätigbares Stellglied 126. Letzteres besteht aus einem Gehäuse
127 und einer in dem Gehäuse 127 angeordneten flexiblen Membran 128. Die Membran
128 ist über einen Stößel 129 und einen Gelenkstift 130 mit dem Schwenkhebel 111
gelenkig verbunden. Mit einer Feder 131 wird der Hebel 111 bezüglich der in F i
g. 1 gezeigten Position nach oben gedrückt.
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Zwischen dem Stößel 129 und dem Führungsstück 103 befindet sich eine
nachgiebige Verbindung, die aus einem Zylinder 132 und einem gleitend darin geführten
Kolben 133 besteht. Der Kolben 133 ist mit einer Kolbenstange 134 und einem Gelenkstift
135 an einen Bügel 136 angeschlossen, welcher an dem Stößel 129 befestigt
ist. Das hintere Ende des Zylinders 132 ist mit Hilfe eines Gelenkstiftes 138 und
einem an dem Führungsstück 103 befestigten Bügel 137 mit dem Führungsstück 103 verbunden.
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Die Stellglieder 121 und 126 werden von einem an der Brennkraftmaschine
vorgesehenen Luftdrosselventil 139 gesteuert. Letzteres besteht aus einem Gehäuseteil
140 mit einem Saugkanal 141. Ein üblicher Luftfilter 142 ist an der Oberseite des
nach unten gerichteten Saugkanals 141 angebracht. Der Kanal 141 führt in den üblichen
Ansaugstutzen 143, der mit dem Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden ist.
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Eine Drosselklappe 144 ist in dem Saugkanal 141
vorgesehen.
Die Drosselklappe 144 besteht aus einer Platte 145, die auf einer drehbar im Gehäuse
140 gelagerten Drosselklappenwelle 146 befestigt ist. Auf der Platte 145 ist unter
Belassung eines Hohlraumes 148 eine zweite Platte 147 befestigt. Der Hohlraum
148 steht über eine Öffnung 150 mit einem Kanal 149
in Verbindung,
der sich durch die Drosselklappenwelle 146 hindurcherstreckt. Die Platte 147 hat
eine abgeschrägte Kante 151, die eine mit dem Hohlraum 148 in Verbindung
stehende Ausnehmung 152 aufweist. Eine weitere Ausnehmung 153, die mit Hohlraum
148 in Verbindung steht, befindet sich in der Platte 145.
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An der Welle 146 ist der übliche Drosselklappenhebel154 befestigt,
welcher mit dem Gaspedal 155
eines Fahrzeuges in irgendeiner Weise, beispielsweise
über ein Gestänge 156, gesteuert wird. Eine Rückstellfeder 157 sorgt dafür, daß
das unbelastete Gaspedal 155 die Drosselklappe in Leerlaufstellung zurückführt.
Mit Hilfe eines einstellbaren Anschlages kann dafür gesorgt werden, daß die Drosselklappe
in der gewünschten Leerlaufstellung gehalten wird und nicht zu weit schließt.
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Die Stellglieder 121 und 126 werden über Steueröffnungen 158, 159
und 160 gesteuert. Das Stellglied 121 ist über eine Leitung 161 mit einer Kammer
162 verbunden. Die Kammer 162 steht ihrerseits mit dem in der Drosselklappenwelle
146 vorhandenen Kanal 149 und über ein drosselklappengesteuertes Ventil 164 sowie
einem Einstellventil 163 für die Luftzufuhr für den Leerlauf mit der Steueröffnung
159 in Verbindung. Die Kammer 162 ist ferner über die Ventile 163 und 164 und eine
Drosselstelle 165 auch mit der Steueröffnung 160 verbunden.
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Das Ventil 163 besteht aus einer Ventilnadel 166, welche die
Öffnung 159 mehr oder weniger verschließen kann. Die Ventilnadel 166 ist am vorderen
Ende einer Schraube befestigt, welche in eine Bohrung 167 einschraubbar ist. Eine
den Schraubenkopf abstützende Feder 168 sorgt für eine Spannung zwischen den Schraubengängen,
so daß sich die Ventilnadel unter dem Einfluß von Schwingungen nicht verdrehen kann.
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Das Ventil 164 besteht aus einem Schieber 169, in dem sich eine Öffnung
170 befindet. Dieser Schieber kann eine Leitung 171 öffnen oder verschließen, welche
das Ventil 163 mit der Kammer 162 verbindet. Der Schieber 169 ist über ein
Gestänge 172 mit einem auf die Drosselklappenwelle 146 aufgesetzten
Hebel 173 verbunden.
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Das Führungsstück 107 wird bezüglich seiner Schwenkbewegungen durch
eine Korrekturvorrichtung 174 gesteuert, die auf Höhen- und Umgebungstemperatur
anspricht. Diese Korrekturvorrichtung besteht aus einem Faltenbalg 175, welcher
über einen Stößel 176 mit dem Führungsstück 107 verbunden ist. Der Faltenbalg
175 ist teils mit Flüssigkeit und teils mit einem Gas angefüllt. Die Flüssigkeit
spricht auf Temperatur derart an, daß der Stößel 176 bezüglich der in F i g. 1 gezeigten
Lage bei Temperaturerhöhungen unter dem Einfluß der Flüssigkeit nach links bewegt
wird. Das Gas des Faltenbalges drückt den Stößel 176 in die gleiche Richtung, wenn
die Höhenlage, in der die Brennkraftmaschine (z. B. ein Flugzeugtriebwerk) betrieben
wird, größer wird und der Atmosphärendruck abnimmt.
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Die Nockenplatte 100, die Führungsstücke 103 und
107 und die Stellglieder 126 und 121 sind vorzugsweise innerhalb
eines geschlossenen Gehäuses 177 angeordnet. Dieses Gehäuse wird über eine Leitung
178 belüftet, welche über eine Öffnung 179 unterhalb des Luftfilters
142 in den Saugkanal 141 einmündet, um sicherzustellen, daß in dem Gehäuse 177 der
gleiche Druck wie im Saugkanal 141 herrscht.
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Eine Luftleitung 1.80 verbindet eine Öffnung 181 vor der Drosselklappe
144 mit einer Öffnung 182 hinter der Drosselklappe 144, um parallel zum Kanal 141
um die Drosselklappe 144 herum, um einen Nebenschluß zu schaffen. In der Leitung
180 befindet sich ein Nebenschlußventil 183 mit einem drehbaren Ventilkörper 184
(s. F i g. 2). Letzterer ist - abgesehen von einer ersten Abflachung 185 und einer
zweiten winklig dazu angebrachten Abflachung 186 -zylindrisch ausgebildet. Der Ventilkörper
184 ist mit einem zentrischen, axial verlaufenden Brennstoffkanal 187 und radial
gerichteten Kanälen 188, 189 und 190 versehen. Die radialen Kanäle 188, 189 und
190 stehen mit dem zentrischen Brennstoffkanal 187
in Verbindung. Der Ventilkörper
184 ist in der Leitung 180 auf einer Welle 191 drehbar gelagert.
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Auf das eine Ende der drehbar angeordneten Welle 191 ist eine Scheibe
192 befestigt. Letztere ist an ihrem Umfang mit einer Aussparung 193 versehen, die
von zwei radial gerichteten Anschlagflächen 194 und 195 begrenzt wird. Auf einer
Welle 197 ist ein Nocken 196 befestigt, der in die Aussparung 193 eingreift. Der
Nocken 196 kann kreisförmig ausgebildet und exzentrisch auf der Welle 197 aufgesetzt
sein. Ein Thermostat 198 (s. F i g. 5) sorgt für eine Verdrehung der Welle 197.
Der Thermostat 198 besteht aus einer Bimetallspirale 199, deren eines Ende 200 mit
der Welle 197 und deren anderes Ende starr am unbeweglichen Maschinenteil angeordnet
ist. Die
Bimetallspirale 199 ist im übrigen dort angeordnet,
wo die Maschinentemperatur wirksam werden kann, beispielsweise innerhalb des Auspuffstutzens
oder an einer sonstigen geeigneten Stelle.
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Der Ventilkörper 184 des Ventils 183 wird mit einer Magnetspule 201
gesteuert, die eine Wicklung 202 aufweist, welche einen Anker 203 bewegt (F i g.
1) Letzterer ist über einen Lenker 204 mit einem Hebel 205 verbunden, welcher
fest auf der Welle 191 aufgesetzt ist. Eine Zugfeder 206 greift an einen Ansatz
des Hebels 205 an, um die Anschlagfläche 195 an dem Nocken 196 in Anlage zu halten.
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In einer Leitung 208, welche den Reservebehälter 96 mit dem Kanal
187 des Ventils 183 verbindet, befindet sich ein Brennstoffventil 207. Es sei hier
darauf hingewiesen, daß der Reservebehälter 96 vorzugsweise neben dem Nebenschlußventil
183 etwa auf gleicher Höhe anzuordnen ist. Das Brennstoffventil 207 besteht aus
einem Ventilkolben 209, welcher mit einem Ventilsitz 210 zusammenarbeitet. Eine
Feder 211 sorgt dafür, daß der Ventilkolben 209 gegen seinen Ventilsitz 210 gedrückt
wird. Zum Öffnen des Ventils entgegen dem Druck der Feder 211 dient eine Magnetspule
212, welche aus einer Wicklung 213 und einem mit dem Ventilkolben 209 verbundenen
Anker 214 besteht.
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Die Magnetspulen 201 und 212 werden beim Anlassen der Brennkraftmaschine
erregt. Der elektrische Stromkreis der Brennstoffeinspritzsteuerung (s. F i g. 7),
mit dem auch die Magnetspulen erregt werden, umfaßt eine Batterie 215, den Zündschalter
216, einen Auslaßschalter 217, ein Anlaßrelais 218 und einen Anlasser
219. Fernerhin einen Motor 220 zum Antrieb der Brennstoffpumpe 80
- sofern diese nicht von der Brennkraftmaschine angetrieben wird -, ein Steuerrelais
221 und eine Vorrichtung 222, z. B. einen druckempfindlichen Schalter, der sich
in einer der Brennstoffleitungen 53 befindet.
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Das Anlaßrelais 218 besteht aus einer Wicklung 223 und einem
von letzterer beeinflußbaren Anker 224. An dem Anker 224 befindet sich ein Kontaktstück
225, welches zum Verbinden von zwei Kontakten 226 dient. Einer der Kontakte 226
ist mit der einen Klemme der Batterie 215 verbunden, welche in üblicher Weise an
ihrer anderen Klemme an Masse gelegt ist. Der andere der beiden Kontakte 226 ist
mit der einen Klemme des Anlassers 219 verbunden, dessen andere Klemme an Masse
liegt. Das eine Ende der Relaiswicklung 223 ist mit dem Anlaßschalter
217 verbunden, dessen andere Klemme mit der Batterie 215 in Verbindung steht.
Das andere Ende der Wicklung 223 liegt an Masse.
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Die Wicklung 202 der Magnetspule 201 ist an ihrem einen Ende ebenfalls
mit dem Anlaßschalter 217 verbunden und an dem anderen Ende an Masse gelegt.
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Das Steuerrelais 221 besitzt eine Wicklung 227, die mit ihrem einen
Ende an dem Anlaßschalter 217 angeschlossen und an ihrem anderen Ende an Masse gelegt
ist. Das Relais weist einen Anker 228 auf, an dem ein Kontaktstück 229 befestigt
ist, welches dazu dient, zwei Kontakte 230 zu überbrücken. Der eine der Kontakte
230 ist mit der Batterie 215 und der andere der Kontakte mit dem anderen Ende einer
Wicklung 213 der Magnetspule 212 verbunden. Das andere Ende der Wicklung 213 liegt
an Masse.
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Der . Zündschalter 216 ist ebenfalls mit seiner einen Klemme an die
Batterie 215 angeschlossen und dient dazu, die übliche, nicht dargestellte
Zündanlage der Brennkraftmaschine zu speisen. An seiner nicht mit der Batterie 215
verbundenen Klemme steht der Zündschalter 216 mit der einen Klemme des Motors 220
für die Brennstoffpumpe 80 in Verbindung. Die andere Klemme des Motors 220 liegt
an Masse.
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Die auf Druck ansprechende Vorrichtung 222 besteht aus den Schalterteilen
231 und 232 (s. F i g. 6). Der Teil 232 ist in eine mittlere Kammer 233 des anderen
Schalterteiles 231 eingeschraubt. Eine Membran 234 aus gummiähnlichem Werkstoff
ist am Umfang zwischen den Schalterteilen 231 und 232 mit Hilfe einer Ringscheibe
235 eingespannt. Am Schalterteil 232 befinden sich Anschlußstutzen 236 und 237,
an denen sich die Enden der Leitungen 53 anschließen lassen, in welcher die Vorrichtung
222 angeordnet wird. Im Schalterteil 232 befindet sich eine zentrische, axial angeordnete
Bohrung 238, über die die Anschlußstutzen 236 und 237 über eine Drosselstelle 239
mit der Oberfläche der Membran 234 in. Verbindung stehen.
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Im Schalterteil 231 ist ein Kolben 240 längsverschieblich gelagert.
Am Kopf des Kolbens 240 ist ein Kopfstück 241 befestigt, welches die Membran 234
berührt. Zwischen einer inneren Schulter 243 des Schalterteiles 231 und dem Kopfstück
241 befindet sich eine Druckfeder 242.
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An dem Schalterteil 231 ist mit Hilfe eines Winkeleisens 245 ein elektrischer
Schalter 244 angebracht, der vorzugsweise als Kippschalter ausgebildet ist. An dem
Schalter 244 befinden sich Kontakte 246; welche durch einen Stößel 247 geöffnet
werden, wenn der Kolben 240 entgegen der Kraft der Feder 242 bewegt wird.
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Im Betrieb spricht das Stellglied 121 dank der Ausnehmungen 152 und
153 in der Drosselklappe 144 auf die Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine an.
Wie bereits zuvor erwähnt, steht der Kanal 149 in der Drosselklappenwelle 146 mit
der Kammer 162 und damit auch mit dem Stellglied 121 in Verbindung. Auf Grund der
Ausnehmungen 152 und 153 in der Drosselklappe 144 ändert sich der Druck in der Kammer
162 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und auch in Abhängigkeit
von der durch den Kanal 141 strömenden Luft. Die Ausnehmungen 152 und 153 arbeiten
so zusammen, daß sich in der Kammer 162 die nachfolgenden Druckänderungen ergeben:
Die Ausnehmung 153, die sich an der Unterseite der Platte 145 befindet, ist stets
dem reinen Ansaugstutzendruck ausgesetzt. Wenn die Klappe 145 geschlossen ist, ist
die Ausnehmung 152 nur dem unterhalb des Luftfilters 142 herrschenden Atmosphärendruck
ausgesetzt. Da der Ansaugstutzendruck kleiner ist als der Atmosphärendruck, strömt
die Luft durch die Ausnehmung 152, den Hohlraum 148 und die Ausnehmung 153 in den
Ansaugstutzen 143. Der in dem Hohlraum 148 herrschende Druck liegt somit mitten
zwischen den zwei genannten Drücken. Dieser Zwischendruck wird ohne Änderung durch
die Öffnung 150 und den Kanal 149 zur Kammer 162 und damit zum Stellglied 121 übertragen.
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Wenn die Drosselklappe 144 geöffnet wird, bewegt sich die abgeschrägte
Kante 151 in eine Stellung, in der sie parallel zu den Seitenwänden des Luftkanals
141 verläuft. Nun stellt sich an dieser Öffnung ein Druck ein, der sich immer mehr
von dem oberhalb
der Platte 145 herrschenden Atmosphärendruck entfernt
und dem Ansaugstutzendruck nähert. Auf diese Weise vermindert sich beim Öffnen der
Drosselklappe 144 der Durchfluß durch die Ausnehmungen 152 und 153 mehr und mehr,
so daß der Druck in dem Hohlraum 148, welcher dem Stellglied 121 zugeführt wird;
von dem vorerwähnten Zwischendruck ausgehend, stetig kleiner wird und auf den Ansaugstutzendruck
absinkt. Der Druck in dem Hohlraum 148 ändert sich somit entgegengesetzt zur Luftströmung
durch den Kanal 141 und damit auch entgegengesetzt mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine.
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' Wenn die Ausnehmung 152 während des Verdrehens der Klappe 144 mehr
und mehr dem Ansaugstutzendruck ausgesetzt wird, ändert sich der Druck in dem Hohlraum
148 stetig in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl, bis die Klappe 145 gegenüber
der Leerlaufeinstellung um etwa 35° verschwenkt ist.
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Da das Stellglied unmittelbar mit der Steueröffnung 158 des Ansaugstutzens
143 verbunden ist, ist das Stellglied 126 unmittelbar dem Ansaugstutzen-Unterdruck
ausgesetzt, welcher sich unmittelbar mit der Belastung der Brennkraftmaschine ändert.
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Die Aufgabe der Leitung 180 und des in dieser Leitung angeordneten
Nebenschlußventils 183 besteht darin, in den unteren Teil des Luftkanals 141 hinter
der Drosselklappe 144 und damit in den Ansaugstutzen 143 ein Brennstoff-Luft-Gemisch
einzuspeisen, wenn die Brennkraftmaschine angelassen wird. Das Nebenschlußventil
183 in der Leitung 180 arbeitet in gleicher Weise wie ein Vergaser und liefert das
Brennstoff-Luft-Gemisch unmittelbar in den Ansaugstutzen 143, von dem das Gemisch
in die Zylinder der Brennkraftmaschine gelangt. Diese Vergaserwirkung erfolgt zusätzlich
zu der Brennstoffeinspritzung mit der Pumpe 10 über die Düsen 51.
Die
Einspritzung liefert während des Anlassens jedoch nur eine relativ kleine Brennstoffmenge,
die bei den folgenden Betrachtungen vernachlässigt werden kann. Bei der dargestellten
Anordnung wird die Vergaserwirkung für das Anlassen der Brennkraftmaschine verwendet,
welche anschließend beim normalen Betrieb nur mit der Brennstoffeinspritzung und
ohne eine Vergaserwirkung des Nebenschlußventils 183 und der Leitung 180 arbeitet.
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Die Brennkraftmaschine wird dadurch angelassen, daß man den Anlaßschalter
217 schließt, nachdem zuvor der Zündschalter 216 bereits geschlossen wurde. Nach
dem Schließen des Schalters 216 treibt der Motor 220 die Brennstoffpumpe 80 an,
um den Brennstoff zur Brennstoffeinspritzpumpe 10 und zum Reservebehälter 96 zu
fördern.
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Durch das Schließen des Anlaßschalters 217 wird das Anlaßrelais 218
erregt, welches den Stromkreis zum Anlasser 219 über das Kontaktstück
225 und die Kontakte 226 schließt. Durch das Schließen des Anlaßschalters
217 wird ferner die Wicklung 202 der Magnetspule 201 erregt, die dann
ihren Anker 203 bezüglich der in F i g. 1 gezeigten Stellung nach rechts bewegt.
Diese Bewegung des Ankers 203 verdreht über den Lenker 204 und den Hebel 205 den
Ventilkörper 184 des Ventils 183 entgegen der Einwirkung der Feder 206 in Uhrzeigerrichtung
bis zu einer Grenzstellung, die in F i g. 2 dargestellt ist. Der Nocken 196 begrenzt
die Verdrehung des Ventilkörpers 184 in Uhrzeigerrichtung unter dem Einfluß des
Ankers 203, wenn die Anschlagfläche 194 der Ausnehmung 193 an dem Nocken 196 zur
Anlage kommt. Im geschlossenen Zustand erregt der Anlaßschalter 217 auch
das Relais 221, wobei dessen Anker 228 bewegt und mit dem Kontaktstück 229
die Kontakte 230 überbrückt werden. Die Wicklung 213 der Magnetspule 212 wird hierdurch
an die Batterie 215 angeschlossen, so daß der Anker 214 angezogen und der Ventilkolben
209 von seinem Sitz 210 abgehoben und das Brennstoffventil 207 geöffnet wird.
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Wenn der Anlasser 219 in Funktion tritt, saugen die in den Zylindern
bewegten Kolben über den Luftfilter 142 Luft in die Saugleitung 141. Gleichzeitig
wird über die als Hilfsbrennstoffquelle ausgebildete Luftleitung 180 Brennstoff
über Kanäle 187, 188, 189 und 190 zugeführt. Die an der Abflachung
185 des Ventilkörpers 184 vorbeistreichende Luft saugt den Brennstoff aus
der Leitung 188 an, und die Luftströmung erzeugt durch die Leitung 180 ein Teilvakuum
unter dem Ventilkörper 184, so daß über die Kanäle 189 und 190 Brennstoff
angesaugt wird, wenn sich der Ventilkörper 184 zu diesem Zeitpunkt in der Stellung
gemäß F i g. 2 befindet. Es sei noch erwähnt, daß von den drei Kanälen 188, 189
und 190 der Kanal 188 den größten und der Kanal 190 den kleinsten Durchmesser hat.
Der Durchmesser des Kanals 189 liegt zwischen den Durchmessern der Kanäle 188 und
190. Das Brennstoff-Luft-Gemisch gelangt über die Leitung 180 von dem Nebenschlußventil
183 zu dem hinter der Drosselklappe 144 angeordneten Teil des Saugkanals 141 und
von dort zum Ansaugstutzen 143 und zu den entsprechenden Zylindern.
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Die Drosselklappe 144 wird beim Starten vorzugsweise geschlossen gehalten,
so daß das wirksame Brennstoffgemisch allein durch die über die Leitung
180 zugeführten Brennstoff- und Luftmengen bestimmt wird. Wenn der Anlasser
219 die Brennkraftmaschine andreht, fördert die Brennstoffeinspritzpumpe 10 den
Brennstoff zu den Düsen 51. Dieser Brennstoff wird - wie bereits zuvor erwähnt -
den entsprechenden Zylindern zugeführt. Somit wird letztlich das Brennstoff-Luft-Gemisch
eines jeden Zylinders sowohl durch die nach der Erfindung geschaffene Anordnung
als auch durch Einspritzung bestimmt. Der Brennstoffbedarf der Maschine ist jedoch
beim Anlassen so groß, daß die den Maschinenzylindern über die Düsen 51 zugeführten
Brennstoffmengen beim Anlaßbetrieb vernachlässigbar sind und praktisch der gesamte
Anlaßbrennstoff durch Vergaserwirkung bereitgestellt wird.
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Wenn die Brennkraftmaschine gezündet hat, wird der Anlaßschalter 217
geöffnet. Auf diese Weise wird das Anlaßrelais 218 entregt und die Kontakte 226
auf dem Kontaktstück 225 unterbrochen, so daß der Anlasser 219 abgeschaltet wird.
Durch das öffnen des Anlaßschalters 217 wird auch die Magnetspule
201
stromlos, so däß die Feder 206 den Ventilkörper 184 entgegengesetzt zur
Uhrzeigerrichtung in die in F i g. 3 dargestellte Stellung verdreht, in welcher
die Luftströmung durch die Leitung 180 zu einem noch zu beschreibenden Zweck begrenzt
wird. Das öffnen des Anlaßschalters 217 hat ferner zur Folge, daß die Wicklung 227
der Magnetspule 221 stromlos wird und die Kontakte 230 an dem Kontaktstück 229 unterbrochen
werden. Für den Fall, daß die druckempfindliche Vorrichtung 222 ihre Schaltkontakte
246 geöffnet hat, wird auch . die Magnetspule 212 stromlos, so daß die Feder 211
den Ventilkolben 209 gegen den Ventilsitz 210 drücken kann, um das
Brennstoffventil
207 zuschließen. Durch das Schließen des Ventils 207 wird die Vergaserwirkung
beendet. Die Kontakte 246 der druckempfindlichen Vorrichtung 222 sind immer
dann unterbrochen, wenn in der Leitung; in welche die Vorrichtung 222 eingebaut
ist, unter Druck befindlicher Brennstoff vorhanden ist. Normalerweise ist dies der
Fall. Der unter Druck stehende Brennstoff in der Leitung 53 fließt über die Bohrung
238 und die Verengung 239 zur Membran 234, welche auf den Kolben
240 einwirkt, um diesen entgegen der Einwirkung der Feder 242 zurückzuschieben.
Wenn der Kolben in dieser Weise zurückgeschoben wird, hält er den Stößel 247 in
einer solchen Lage, daß die Schaltkontakte 246 offen bleiben. Ist jedoch in der
Leitung 53 kein unter Druck stehender Brennstoff vorhanden, sind die Kontakte 246
der druckempfindlichen Vorrichtung aus nachfolgend noch zu erläuternden Gründen
geschlossen.
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Eine weitere Aufgabe der Leitung 180 und des Ventils 183 besteht darin,
daß bei Störungen in der Einspritzvorrichtung die Brennstoffversorgung von der Hilfsbrennstoffquelle
übernommen wird und daß, insbesondere beim Starten mit entleerten Einspritz-Brennstoffleitungen,
die Hilfsbrennstoffquelle so lange in Betrieb bleibt, bis die Brennstoffleitungen
der Einspritzvorrichtung sich wieder gefüllt haben.
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Wenn die Brennkraftmaschine eine Zeitlang unbenutzt gestanden hat
und vor ,allem, wenn das Abstellen derselben bei hohen Temperaturen erfolgte, sind
die Leitungen 53 entleert auf Grund von Undichtigkeiten in der Anlage und einer
Verdampfung des Brennstoffes in den Leitungen 53, welche den Brennstoff über die
Pumpe 10 und die Düsen 51 aus den Leitungen 53 heraustreibt.
Unter solchen Bedingungen kann die Brennstoffeinspritzung, die mit einer Zufuhr
über die Düsen 51 arbeitet, die Brennkraftmaschine während des Anlaßvorganges nicht
in Betrieb bringen, da die Leitungen 53 leer sind und den Düsen 51 der Brennstoff
nicht augenblicklich üben die Leitungen 53 nachgeliefert werden kann. Für diesen
Fall ist die druckempfindliche Vorrichtung 222 vorgesehen, welche die Aufgabe hat,
die Vergaseranordnung so lange in Betrieb zu halten, bis insbesondere die Leitung
53, in welcher die Vorrichtung 222 angeordnet ist, mit Brennstoff angefüllt ist.
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Wenn unter Druck stehender Brennstoff in der die Vorrichtung 222 enthaltenden
Leitung 53 vorhanden ist, ist auch unter Druck befindlicher Brennstoff in der Bohrung
238 -und der Verengung 239 vorhanden, welcher dann die Membran 234
beaufschlagen kann, um den Kolben 240 entgegen der Wirkung, der Druckfeder
242 in der unteren Schaltstellung zu halten. Der Kolben 240 wirkt auf den
Schalter 244 ein, um dessen Schaltkontakte 246 offenzühalten. Die Vorrichtung
222 ist dem Relais 221 parallel geschaltet und kann dieses bei geöffneten
Kontakten 246 nicht beeinflussen.
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Wenn andererseits in der die Vorrichtung 222 enthaltenden Leitung
53 kein Brennstoff vorhanden ist, hält die Feder 242 den Kolben 240 in der oberen
Einstellung, in der die Kontakte 246 des elektrischen Schalters
244 geschlossen sind. In dieser Einstellung vervollständigt die Vorrichtung
222 zusammen mit dem geschlossenen Zündschalter 216 einen Stromkreis; der
die Relaiskontakte 230 überbrückt. Das Relais 221 wird, wie zuvor beschrieben, von
dem Anlaßschalter 217 gesteuert. Wenn aber der Anlaßschalter 217 geöffnet ist, ist
das Relais 221 stromlos, und es sind die Relaiskontakte 230 geöffnet. Wenn die Kontakte
246 der druckempfindlichen Vorrichtung 222 jedoch geschlossen sind, ist die
Unterbrechung der Kontakte 230 wirkungslos, und es bleibt die Magnetspule 212 für
das Brennstoffventil beim öffnen des Anlaßschalters 217 erregt.
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Das unter der Steuerung in der Magnetspule 212
stehende Ventil
207 bleibt somit offen, so daß weiterhin dem Kanal 187 des Ventilkörpers
184 Brennstoff zugeführt wird. Das öffnen. des Anlaßschalters 217 hat, wie zuvor
erwähnt, eine Entregung des Relais 218 und des Anlassers 219 und eine
Entregung der Magnetspule 201 zur Folge, während die druckempfindliche Vorrichtung
222 auf diese Teile keinen Einfluß hat. Wenn die Magnetspule 201 entregt
ist, sorgt die Feder 206 dafür, daß der Ventilkörper 184,
je nach der
Maschinentemperatur und der Einstellung des vom Thermostaten 198 gesteuerten Nockens
196 in eine Einstellung gemäß F i g. 3 oder 4 oder eine dazwischenliegende Einstellung
gelangt.
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Die Vergaserwirkung des Nebenschlußventils 183 dauert somit bei geschlossenen
Kontakten 246 des druckempfindlichen Schalters und geöffnetem An, laßschalter
217 an, und es kann die Brennkraftmaschine auf Grund des über das als Vergaser arbeitende
Ventil 183 zugeführten Brennstoffes weiterlaufen. Der Brennstoff fließt vom mittleren
Kanal 187 über die radialen Kanäle 189 und 190. Der Kanal 189 ist in der
Einstellung des Ventilkörpers 184 gemäß F i g. 3 teilweise wirksam, während, wenn
der Ventilkörper 184 bei höheren Maschinentemperaturen in die Einstellung
gemäß F i g. 4 verdreht ist, der Kanal 190 teilweise wirksam ist. Wie zuvor erwähnt,
fließt der Brennstoff bei der Einstel-Jung des Ventilkörpers 184 gemäß F i g. 3
durch die Kanäle 189 und 190 und bei der Einstellung des Ventilkörpers
184 gemäß F i g. 4. durch den Kanal 190. Der Brennstoff vermischt sich mit der durch
die Leitung 180 strömenden Luft. Da das Spiel zwischen dem Umfang des Ventilkörpers
184 und den Seitenwänden der Leitung 180 bei der Einstellung gemäß F i g.
4 geringer ist als das Spiel bei einer Einstellung des Ventilkörpers 184
gemäß F i g. 3, ist die Luftmenge bei der Einstellung gemäß F i g. 4 für eine bestimmte
Brennstoffmenge geringer als bei einer Einstellung des Ventilkörpers 184 gemäß F
i g. 3 in Übereinstimmung mit dem Brennstoffbedarf der Maschine bei höheren Temperaturen
gegenüber dem Brennstoffbedarf der Maschine bei niedrigeren Temperaturen.
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Wenn die Leitung 53, in der die Vorrichtung 222
angeordnet
ist, durch die Wirkung der Pumpe mit Brennstoff angefüllt ist, wirkt dieser Brennstoff
über die Bohrung 238 und die Verengung 239 auf die Membran 234 ein, um den
Kolben 240 entgegen der Wirkung der Feder 242 nach unten zu bewegen und die
Kontakte 246 des elektrischen Schalters 244 zu unterbrechen und den Parallelstromkreis
für -die Magnetspule 212 des Brennstoffventils 207 abzuschalten. Die Magnetspule
212 wird auf diese Weise entregt, so daß die Feder 211 das Brennstoffventil
207 schließen kann und der Brennstofffluß durch die Kanäle 187, 189 und 190 aufhört
und dann anschließend die Brennstoffeinspritzdüsen 51 allein den Brennstoff liefern,
der erforderlich ist, um die Brennkraftmaschine in Betrieb zu halten. Der Ventilkörper
184 sorgt, wie zuvor erwähnt, zu diesem Zeitpunkt dafür, daß die Luftströmung durch
die Leitung 180
geändert wird, um die Leerlaufdrehzahl der
Brennkraftmaschine und ,auch den Druck in der Leitung 161, welcher die von der Pumpe
10 je Hub geförderte Brennstoffmenge bestimmt, zu verändern. Die zuvor in den Leitungen
53 vorhandene Luft wird durch den Betrieb der Pumpe 10 relativ stark komprimiert,
so daß sie auf Grund des hohen Brennstoffdruckes auf ein sehr kleines Volumen zusammengedrückt
wird, bevor sie vollständig aus den Leitungen 53 verdrängt werden kann. Auf diese
Weise kann die Luft oder der Dampf keine merkliche Störung des Maschinenbetriebes
verursachen, selbst wenn beim Öffnen der Schalterkontakte 246 dieses restliche
Luft noch in den Leitungen 53 vorhanden ist.
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Die druckabhängige Vorrichtung 222 wird vorzugsweise in der Leitung
53 angeordnet, die am meisten dazu neigt, ihren Brennstoff zu verlieren, wenn man
die Brennkraftmaschine für längere Zeit bei höheren Temperaturen abstellt. Der Zweck
der Verengung 239, welche mit dem Kanal 238 verbunden ist, besteht darin, Pulsationen
von der Membran 234 und dem Kolben 240 fernzuhalten und damit abwechselndes Öffnen
und Schließen des Schalters 244 zu verhindern. Wenn die Brennkraftmaschine leer
oder mit geringer Drehzahl läuft, spritzen die Düsen 51 in entsprechend weit auseinanderliegenden
Intervallen ein, so daß der Druck in den einzelnen Leitungen 53 in entsprechender
Weise ansteigt und abfällt. Hierdurch könnten Pulsationen am Kolben 240 und
an der Membran 243 auftreten, die dann ein wechselweises Öffnen und Schließen
des Schalters 244 zur Folge hätten, wenn der Druck an der Membran in gleicher
Weise wie der Druck in der Leitung 53 ansteigen und abfallen könnte. Die Verengung
239 verhindert jedoch während solcher periodischen Druckvergrößerungen und Verminderungen
in die Vorrichtung 222 enthaltenden Leitung eine Strömung in dem Kanal 238, so daß
der Druck an der Membran 234 .auf einem ziemlich stetigen Wert gehalten wird, der
ausreichend ist, um den Kolben entgegen der Wirkung der Feder 242 in der unteren
Lage zu halten, wenn die Pumpe 10 den Brennstoff über die Leitung 53 bei
niedrigen Drehzahlen langsam oder auch mit schnellerem Rhythmus fördert.
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Die verbesserte Steuerung stellt sicher, daß die Vergaserwirkung so
lange beibehalten bleibt, bis die Brennstoffdüsen 51 tatsächlich mit Brennstoff
angefüllt sind, so daß die Düsen auch wirklich den für eine Aufrechterhaltung des
Motorbetriebes erforderlichen Brennstoff liefern können. Dank der drei Kanäle
188, 189 und 190 in dem Ventilkörper 184,
welches von dem Thermostaten
198 gesteuert wird, kann die Vergaserwirkung ordnungsgemäß in Abhängigkeit von Änderungen
der Maschinentemperatur gesteuert werden.