DE1476163A1

DE1476163A1 - Vorrichtung zur aeusseren Gemischbildung durch pneumatisches Einspritzen bei Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE1476163A1
Application number: DE19641476163
Authority: DE
Inventors: Baud Henri Louis
Original assignee: BAUD HENRI LOUIS
Current assignee: BAUD HENRI LOUIS
Priority date: 1963-12-10
Filing date: 1964-12-09
Publication date: 1969-08-28

Description

DiPL.-ING. WILFRID RAECK

7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE β · TELEFON (0711) 244003

P 14 76 Ι65.8 15, Dezember I968

- B 14 -

Henri Louis Baud "

8, Rue Clairaut, Paris (Frankreich)

Vorrichtung zur äußeren Gemischbildung bei Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur äußeren Gemischbildung bei Brennkraftmaschinen, bei welcher der für jeden Zylinder bestimmte unter Druck stehende Brennstoff zur Zeit des Ansaughubes periodisch unter Steuerung von einem mit dem Öffnungshub des Zylindereinlaßventils in Phase befindlichen intermittierenden Druckluftstrahl einer vor dem Zylinder angeordneten Mischkammer zugeführt und dort zerstäubt wird»

Bei einem bekannten Vergaser wird der Brennstoff durch einen im Anschluß an eine Verengung im Gemischbildungskanal erzeugten

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Unterdruck angesaugt« Diese Ansaugwirkung kann unterstützt sein durch einen Druckluftstrahl eines zusätzlichen Kompressors, um den Brennstoff zu zerstäuben· Der Druck der komprimierten Luft bleibt dauernd konstant«

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur äußeren Geraischbildung soll der Brennstoff durch periodische Zuführung von Druckluft in den Einlaßkanal des Zylinders gelangen« Ee handelt sich, hler um einen mehr theoretischen Vorschlag, dessen praktische -Funktion infrage steht und mit dem nur ein sehr schlechter Wirkungsgrad

> erreichbar ist* Der kontinuierlich umgepumpte Brennstoff durchströmt den Ansaugkanal des Motors in Querrichtung, wobei der Vergasungsvorgang nur dann stattfinden soll, wenn der intermittierende Druckluftstrahl den Brennstoff auf seinem Umpumpweg trifft.

Es besteht die Gefahr, daß der Brennstoff auch bei fehlender Druckluft teilweise im Ansaugkanal verbleibt, z.B. aufgrund des im Ansaugkanal herrschenden Unterdruckes, aufgrund von Schwingungen und Erschütterungen des Motors, des Fahrzeuges oder aufgrund der Zentrifugalkraft während der Fahrt,

Darüber hinaus kann mit diesem Vorschlag nicht der genaue Beginn der Einspritzung festgelegt werden und nicht der Anreicherungsgrad j für das Gemisch»

Gemäß der Erfindung sollen die Nachteile der bekannten Vergaser vermieden und vor allem eine größere Genauigkeit der Einspritzdauer und der Gemischanreicherung erreicht werden* Insbesondere ist beabsichtigt, der Gefahr der unzulässig hohen Gemischanreicherung entgegenzuwirken und eine Sicherheit für den Fall zu schaffen, wenn die Luftpumpe aussetzt und nur die Kraftstoffpumpe weiter arbeitet» Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß ein den BrennetoffzufUhrungskanal abschließendes Nadelventil durch eine Feder, die auf einen mit dem Nadelventil fest verbundenen Kolben einwirkt, in Schließrichtung vorgespannt

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und durch den die der Feder entgegengesetzte Seite des Kolbens beaufschlagenden Intermittierenden Druckluftstrahl aus ihrer Schließstellung bewegbar ist«

Zweokmäßigerweise 1st im SSuführungsweg für die Druckluft zum Zerstäubungsbereioh des Brennstoffes ein unter der Wirkung einer Feder normalerweise geschlossenes Klappenventil angeordnet ft*fc_# dessen Sohließdruck der Kraft der am Kolben des _: Nadelventils anliegenden Feder geteilt durch die von der Druckluft beaufeohlagten Kolbenfl&che entspricht«

Bei einer Vergaservorrichtung mit einer in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe im Ansaugstutzen arbeitenden Regeleinrichtung zur Begrenzung der eingespritzten Brennstoffmenge wird In Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Regeleinrichtung aus einemAnschlag und aus einem Blook besteht« deren Stellungen von der jeweiligen öffnung der Drosselklappe abhängen, wobei die Stellung des Anschlages den Hub des Nadelventils und die Stellung des Blockes die Spannung der Schließfeder des Nadelventils, bestimmt. Die Regeleinrichtung kann durch eine direkte mechanische Verbindung mit der Drosselklappe steuerbar sein.

Vorzugswelse ist die Regeleinrichtung in an sich bekannter Weise aufgrund einer pneumatischen Verbindung mit dem hinter der Drosselklappe liegenden Raum bzw« in Abhängigkeit von dem in diesem Raum vorhandenen Druck steuerbar* Diese Regeleinrichtung gestattet die Veränderung der Einspritzung in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsbedingungen* Die erfindungsgemäße Vorrichtung spricht auf zwei Parameter für .die Regelung der Einspritzmenge an, und zwar auf die Hubhöhe des Nadelventils und auf den Zeitpunkt der Öffnung·

Im Weg des Brennstoffes hinter dem Nadelventil kann eine Kammer angeordnet sein, in welcher der Brennstoff seinen Druck verliert.

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«obei diese Kammer äußere öffnungen aufweist^ über die der Brennstoff von dem durch den Druckluftstrahl erzeugten Unterdruck an~ sssäugt und zerstäubt wird« / -

^ie Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen largesse Uten Ausführungsüeispieles näher sr'Iäutert®

Fig« I geigt einen Schnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung!, Fig« 2 ist eine Draufsicht und -

'Ά%* 3 s&slgfc im Schnitt im vergrößertem Maßstab'die Nadel zur Regelung der geförderten Brennstoffmenge«

Ter von einer nioht dargestellten üblichen Brennstoffpumpe, z«B» -einer Membran- oder Rotationspumpe, geförderte Brennstoff gelangt in den Injektorkörper I Über den Kftnal 2, der durch einen Stift bzw« eine Nadel 3 verschlossen wirda Ein Ende des Stiftes 5 ist su einem Kolben 3a erweitert₉ welcher unter der vorspannung einer Feder ^b steht· Diese Feder stützt sich an einem zylindrischen Block 4 ab, welcher im Inneren des Injektorkörpers in der Verlängerung des den Kolben 3a aufnehmenden Zylinders 5 verschiebbar geführt ist. Längs der Mittelachse des zylindrischen Blockes 4 ist eine Anechlagstange 6 versohraubt gehalten, die durch Anlage am Kolben 3a den Öffnungshub der Nadel bzw» des Stiftes 3 begrenzt» Der zylindrische Block 4 besitzt zwei von beiden Seiten parallel au seiner Längsachse gefräste Flächen, wobei dieAbschlußfläehen, welche die beiden auegefrästen Flächen "begrenzen, leicht zur Grundfläche des Blockes geneigt sind. Die beiden unterbrochenen Linien 4a parallel zur Achse des Zylinderkörpers 4 und die schräg verlaufende Linie 4b (Fig· 1) deuten denjenigen Umriß der ausgefrästen Flächen an, welcher in dieser Figur hinter der Schnittebene liegt« Senkreeht zur Aohee des Blockes 4 verläuft in dem Injektorkörper eine Bohrung 7&* in der ein Zylinderkörper 7 verschiebbar ist» Dieser Zylinder ist über' einen Abschnitt seiner Länge gabelförmig gefräst, ,wobei die beiden Gabelschenkel 7b und 7c zwischen sich den eben gefrästen Abschnitt des zylindrischen Blockes 4 einschließen» Senkrecht zu dem eben gefrästen Abschnitt

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sind die Gabelsohenkel schräg verlaufend bearbeitet, so daß eine Auflauifiäohe entsteht, welche die gleiche Neigung zur Äühse des Zylinders wie die Neigung der Absohlußflächen 4b der abgefrästen Fläohen des Blockes 4 besitzt« Dadurch liegen die beiden Auflaufflächen der Gabel genau an den sohrägen Fläohen 4b des Blockes 4 an, so daß bei einer Bewegung des Zylinderkörpers auch der zylindrische Blixek 4 bewegt wird* der durch eine sich im Injektorkörper abstutzende Feder 8 mit den Auflauffläohen des Zylinderkörpers 7 in Berührung"bleibt» Der Zylinderkörper 7 steht über eine Stonge 7d mit der Membran einer Unterdruckdose 9 in Verbindung, die am Injektorkörper befestigt ist und über eine Rohrleitung 9a mit dem Luftansaugrohr 9d stromabwärts hinter der ™ Drosselklappe 9° in Verbindung steht»

Ein Verschieben des Zylinderkörpers 7 unter der Wirkung des Unterdruckes bewirkt somit ein Verschieben sowohl des zylindrischen Blockes 4 als auch der damit fest verbundenen Anschlagschraube 6» Die Schraube 6 kann dadurch den Hubweg der Nadel 3 verändern» Das in Fig# 3 gezeigte Profil der Nadelspitze ist derart ausgebildet, daß für jede Hubhöhe, entsprechend der durch Verstellen der Drosselklappe hervorgerufenen Unterdruckveränderung, der Durchlaßquerschnitt für den Brennstoff an der Nadelspitze in einem konstanten Verhältnis zum Durohlaßquerschnitt in dem Ansaugrohr 9b steht, welcher durch die Stellung der Drosselklappe 9c· j bestimmt wird»

Der duroh das Ventil 2, 3 eintretende Brennstoff gelangt über eine feststehende hohle Stange 10 in eine kleine kreisförmige Kammer 14 zwischen der Hohlstange und einer auf deren -einem Ende aufgeschraubten Muffe 15» Diese Muffe enthält in'einer Radialebene über den gesamten Umfang verteilte kleine Radialbohrungen 15a, welche den Austritt des Brennstoffes aus der Kreiskammer 14 ermöglichen» Rund um die Hohlstange 10 ist innerhalb des Inj6.ktorkörpers eine Kreiskammer 11 vorgesehen, welche durch ein mitteis einer Feder 12a vorgespanntes Klappenventil 12 verschlossen gehalten und mit der'von einer nicht dargestellten Druokpumpe ge*

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förderten Zerstäubungsluft beaufschlagt wird. Ein Kanal 13 verbindet die Kammer 11 mit dem Zylinder 5» in dem der mit der Nadel 3 verbundene Kolben 3a geführt ist*

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Die Luftpumpe des Funkt ions types mit hin- und hergehender Bewegung enthält einen Zylinder sowie einen von dem Motor derart angetriebenen Kolben« daß er in das Rohr 11a jedeemall dann eine Luftmenge hineindrückt, wenn ein Zylinder des Motors sich im Ansaugtakt befindet« '

Für einen Vierzylindermotor, bei dem während jeder Umdrehung der Kurbelwelle zwei Ansaughübe ausgeführt werden, 34 es zweckmäßig, eine zweizylindrige -Luftpumpe vorzusehen, deren Kolben von dem Motor so gesteuert werden, daß sie bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle zwei Luftstöße liefern«

Beim Betrieb des Motors verdrängt der Druck der von der Pumpe gelieferten Luft, sobald er einen ausreichendenWert erreicht hat, das Klappventil 12 und hebt gleichzeitig den Kolben 3a mit der Nadel 3 an, wobei die in Schließrichtung wirkende Feder 3b auf den Kolben etwa den gleichen spezifischen Druck ausübt, wie die Feder 12a auf die Klappe 12« Der Öffnungshub der Nadel, welcher die dem Injektor zugeführte Brennstoffmenge bestimmt, hängt von der Stellung der Anschlagschraube 6 ab, weiche von dem entsprechend dem Betriebsbereich des Motors jeweils herrschenden Unterdruck ge» regelt wird«

Der die Hubhöhe der Nadel 3 verändernde Unterdruck wirkt durch die Verschiebung des Bbckes 4 außerdem auf eine Veränderung der Spannung der Feder ;Sb ein, wodurch wiederum in bestimmten Grenzen der öffnungsZeitpunkt der Nadel 3 verändert wird« Diese Veränderung wirkt im gleiohen Sinne wie diejenige im Öffnungshub der Nadel, da die Spannung der Feder 3*> kleiner wird, wenn der Unterdruck den Hub der Nadel 3 erhöht und dadurch die Öffnungsdauer und auch die Brennstoffmenge vergrößert, die'bei jedem Luftstoß von

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der Pumpe, Über den Kanal lla zur Verfügung steht» Der zuströmende Brennstoff gelangt über die Hohlstange 10 in die kleine Kammer 14 und verliert dort seinen Druck. Er wird nun angesaugt und durch den Luftstrahl in Aerosol-Form zer- «täubt* der nit großer Geschwindigkeit dfe Muffe 15 umströmt und in das Ana«igrohr\3j6 in Richtung der Einlaßventile des Motors mündet· Bei größeren Drehzahlen kann der Luftdruck jröfler werden als Eura Öffnender Klappe 12 notwendig istj er sollte jedooh keinen zu hohen Wert erreichen, wodurch eine Erhitzung der Vorrichtung und ein unnötig hoher Energieaufwand zum Betrieb der Pumpe eintreten würde* Aus diesem Grund 1st es zweckmäßig, ausreichend große Durchtrittsquerschnitte in dem gesamten Kreislauf von der Pumpe zum Injektor vorzu- ; jenen, damit der Luftdruck bei höheren Drehzahlen auf annehmbare Werte beschränkt bleibt»

Die "Anschlagschraube 6 kann in Abhängigkeit von dem Unterdruck durch verschiedene zuvor beschriebene Einrichtungen gesteuert werden· Eine Steuerung ist jedoch auch mit Hilfe einer direkten mechanischen Verbindung mit der Verstelleinrichtung der Drosselklappe 9c denkbar* Ziel dieser Steuerung ist immer die Veränderung der Brennstoffmenge durch die Wirkung eines verstellbaren und beweglichen Anschlages« welcher die Hubhöhe der den Brennstoff zutritt in den Injektor steuernden Nadel begrenzt. <|

Die Zerstäubung des Brennstoffes durch die pulsierende bei 11 zügeführte Luft bewirkt, daß diese Luft der dem Motor über die Drosselklappe. 9c zugeführten Ansaugluft beigegeben wird» Die Drosselklappe wird deshalb so bemessen, daß ihre Öffnung und die durchgelassene Luftmenge der zusätzlich pulsierend eingeblasenen Luftmenge Rechnung trägt, beispielsweise durch eine Luftpumpe, deren Zylinder ein Volumen gleich 1/5 des Volumen eines Motorzylinders besitzt» *

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Beispielsweise beim Abbremsen des Motors kann die Drosselklappe die Ansaugleitung 9b vollständig abschließen, so daß sämtliche zum Betrieb des Motors notwendige Luft nur noch über dle.Luftpumpe gefördert wird»

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Claims

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Kenri iiö-ftis Baud Jl 13» Dezember 1968

Patentansprüche

1, Vorrichtung ζμν äußeren Gemischbildung bei Brennkraftmaschinen, bei welcher der für jeden Zylinder bestimmte unter Druck Gehende Brennstoff zur Zeit des Ansaughubes periodisch unter Steuerung ä von einem mit dem Öffnungshub des Zylindereinlaßventils in 'Phase befindlichen intermittierendeR-Druokluftstrahl einer vor dem Zylinder angeordneten Mischkammer zugeführt und dort zerstäubt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein den BrennstoffzufUhrungskanal abschließendes Nadelventil (3) durch eine Feder (3b), die auf einen mit dem Nadelventil (3) fest verbundenen Kolben (3a) einwirkt, in Schließrichtung vorgespannt und durch den die der Feder (3b) entgegengesetzte Seite des Kolbens (3a) beaufschlagenden intermittierenden Druckluftstrahl aus ihrer Schließstellung bewegbar ist« -

2> Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuführungsweg für die Druckluft zum Zerstäubungsbereich des ( Brennstoffes ein unter der Wirkung einer Feder (12a) normalerweise geschlossenes Klappenventil (12) angeordnet ist, dessen Schließdruck der Kraft der am Kolben (3a) des Nadelventils (3) anliegenden Feder (3b) geteilt durch die von der Druckluft beaufschlagten Kolbenfläche entspricht,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe im Ansaugstutzen arbeitenden Regeleinrichtung zur Begrenzung der eingespritzten Brennstoffmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung aus einem Anschlag (6) und aus einem Blpok (4) besteht, deren

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Stellungen von der Jeweiligen Öffnung der Drosselklappe (9c) abhängen, wobei die Stellung des Anschlages (6) den Hub des . Nadelventils (3) und die Stellung des Blockes (4) die Spannung der Schließfeder (3b) des Nadelventils bestimmt»

4« Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung durch eine direkte mechanische Verbindung mit der Drosselklappe (9c) steuerbar ist·

fe 5· Vorrichtung nach Anspruch 3# dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung in an sich bekannter Welse aufgrund einer •■pneumatischen Verbindung mit dem hinter der Drosselklappe liegenden Raum bzw» in Abhängigkeit von dem in diesem Raum vorhandenen Druck steuerbar ist,

6· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß im Weg des Brennstoffes hinter dem - Nadelventil (3) eine Kammer (14) angeordnet ist, in welcher der Brennstoff seinen Druck verliert, und daß diese Kammer äußere Öffnungen (15a) aufweist, über die der Brennstoff von dem durch den Druckluftstrahl erzeugten Unterdruck angesaugt und zerstäubt wird.

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