DE1576585A1

DE1576585A1 - Saugstromvergaser mit veraenderlichem Lufttrichterquerschnitt

Info

Publication number: DE1576585A1
Application number: DE19671576585
Authority: DE
Inventors: Loehner Dr-Ing Kurt
Original assignee: LOEHNER DR ING KURT
Current assignee: LOEHNER DR ING KURT
Priority date: 1967-06-26
Filing date: 1967-06-26
Publication date: 1970-10-22
Also published as: GB1218840A

Description

Professor Dr.-Ing. Kurt Löhner, Braunschweig, Flotowstraße

"Saugstromvergaser mit veränderlichem Lufttrichterquersohnitt¹

Die Erfindung bezieht sich auf Saugstromvergaser mit vor einer Drosselklappe angeordnetem Lufttrichter veränderlichen Querschnitts und einer im Querschnitt veränderlichen Kraftstoffdüsec Bei einem bekannten Vergaser dieser Art wird der Querschnitt des Lufttrichters durch einen Kolben, den Luftkolben, verändert, der quer zur Achse des Lufttrichters gegenüber einer die Kraftstoffdüse enthaltenden dammartigen Erhöhung der Lufttrichterwand, der sogenannten Vergaserbrücke, beweglich ist, Gleichzeitig mit dem Lufttrichterdurchlaß wird auch der Durchlaß der Kraftstoffdüse in der Weise verändert, daß die beiden Durchlaßquerschnitte stets in bestimmtem Verhältnis zueinander stehen. Der Querschnitt der Kraftstoffdüse wird durch eine in die Düsen-Öffnung tauchende mit dem Luftkolben bewegliche konische Nadel verändert. Der Luftkolben wird seinerseits in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors derart verstellt, daß im Durchgang zwischen Kolben und Kraftstoffdüse über alle

009843/0349

22. Juni 1967 _αη "Saugstromvergaser.......," _Bbltt

lastbereiche praktisch, konstanter Unterdruck besteht, Zu diesem Zweck wirkt auf den Luftkolben entgegen der Kraft einer ihn in Schließstellung bewegenden Peder die vom Betriebszustand des Motors abhängige Differenz zweier gegeneinander gerichteter Kräfte, von denen eine vom Druck der atmosphärischen Luft und die andere von dem Druck geliefert wird, der jeweils in dem zwischen Luftkolben und Drosselklappe gelegenen Teil des Lufttrichters herrscht.

Da die Leistung eines Verbrennungsmotors von dem vor den Einlaßventilen der Zylinder herrschenden Druck abhängt, und der höchsten Leistung die voll geöffnete Drosselklappe entspricht, bemißt man Vergaser der vorgenannten Art so, daß in diesem Falle an der engsten Stelle des Lufttrichters, nämlich zwischen Luftkolben und Vergaserbrücke ein möglichst geringer Unterdruck herrscht. Geringer Unterdruck im Ansaugweg bedeutet aber geringe Strömungsgeschwindigkeiten der durch den Vergaser angesaugten Luft. Da die Auflösung des im Bereich des Luftkolbens angesaugten Kraftstoffs in möglichst viele und kleine iröpfchen durch die angesaugte Luft bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit schlecht ist, ist bei Vergasern der genannten Art die Kraftstoffauflösung und -verteilung im angesaugten Luftstrom nicht nur im Vollastbereich, sondern auch in den übrigen Lastbereichen entsprechend schlecht.

Die Erfindung bezweckt, einen Vergaser mit in 009843/0349

1967 _αη "Saagstromvergaser " _BIatt Jj

Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors veränderlichem Durchlaßquerschnitt derart zu verbessern, daß unter Beibehaltung der bei Höchstleistung, d.h. bei völlig geöffneter Drosselklappe üblichen Strömungsgeschwindigkeit bei durch mehr oder weniger weites Schließen der Drosselklappe herabgesetzter Motorleistung im Bereich des veränderlichen Querschnitts die Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft erhöht und dadurch eine bessere Zerstäubung des Kraftstoffs bewirkt wird.

Erreicht wird das bei einem Vergaser der vorgenannten Art en'indungsgemäß im Prinzip dadurch, daß sich beim Schließen der Drosselklappe die das Verstellen des Luftkolbens bewirkende Kräftedifferenz zunehmend in der Weise verkleinert, daß sie stets kleiner ist, als die Kraft, die sich aus dem Unterschied zwischen dem im Lufttrichter hinter dem Luftkolben herrschenden Druck und dem Außendruck ergibt.

Die Verkleinerung der der Luftkolbenschließfeder entgegenwirkenden Verstellkraxt hat zur Folge, daß mit zunehmendem Schließen der Drosselklappe zwecks Verminderung der Motorleistung der ijuftkolben weiter der Vergaserbrücke genähert wird, als bei dem bekannten Vergaser, infolgedessen der Querschnitt im engsten 'J?eil des Lufttrichters stärker verkleinert und die Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft entsprechend erhöht wird. Das bedeutet wiederum Ver-

009843/0349

22. Juni 1967 "Saugstromvergaser "'

besserung der Zerstäubung, der Verdampfung und der Verteilung des Kraftstoffes in der angesaugten Luft sowie bei' Mehrzylindermotoren Verbesserung der Kraftstoffverteilung auf die einzelnen Zylinder. Die Leistung des Motors und die Kraftstoffausnutzung im Teillastbereich werden entscheidend verbessert.

Die Erfindung sowie gleichfalls zur Erfindung gehörende Mittel zu ihrer Verwirklichung seien anhand einiger Ausführungsbeispiele für einen im Sinne der Erfindung verbesserten Vergaser näher beschrieben, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind.

Der in Fig. 1 dargestellte Vergaser besteht in üblicher Weise aus dem Vergasergehäuse 1 mit dem Lufttrichter 1a, dem Gehäusedeckel 1c und der Schwimmerkammer 1d. Die verengte Stelle des Lufttrichterdurchgangs wird hier nicht wie bei Vergasern mit unveränderlichem Lufttrichter durch eine konzentrische Einschnürung der Trichterwand gebildet, sondern durch den von einer Seite her in den Lufttrichter 1a eintauchenden Luftkolben 2 sowie eine dem Kolbenboden gegenüberliegende dammartige Erhöhung der Trichterwand, der sogenannten Vergaserbrücke 1b. Der Kolben 2 ist am Vergasergehäuse 1 und am Vergaserdeckel 1c geführt und seine Eintauchtiefe ist in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors veränderlich. Der in einer Durchbrechung im oberen Teil des Vergasergehäuses 1 mit seinem Außenumfang ge-

00984 3/0349

22. Juni 1967 "Saugstromvergaaer " „, 5?

führte Hohlkolben 2 ist zusätzlich mit einem zentrischen Hohlzapfen 2a in einem zylindrischen Ansatz 1e am Vergaserdeckel 1c geführt und gegenüber dem Vergasergehäuse 1 durch eine Membran 23 abgedichtet. Diese Membran 23 trennt den Raum unter dem Gehäusedeckel Ic und den gegen ihn offenen Hohlraum des Kolbens 2 von dem G-ehäuseraum 1f. Der Raum 1f steht durch eine Bohrung 3 mit der Außenluft in Verbindung, während die auf der anderen Membranseite gelegenen Räume durch eine Bohrung 22 im Boden des Kolbens 2 mit dem zwischen Kolben 2 und Drosselklappe 20 gelegenen Teil des Lufttrichters 1a in Verbindung stehen. In diesem Raum auftretender Unterdruck, der sich durch die Bohrung 22 in die vom Kolben_ und Deckelraum gebildete Unterdruckkammer fortsetzt, hebt also den Kolben gegen die Kraft der Feder 24 an, so daß der freie Durchgang des Lufttrichters 1a jeweils im Verhältnis der hinter dem Kolben gegenüber der Außenluft auftretenden Unterdruckschwankungen vergrößert oder wieder verkleinert wird. In Abhängigkeit von den Bewegungen des Luftkolbens 2 und den dadurch bewirkten Änderungen des freien Lufttrichterquerschnitts wird im gleichen Sinne auch der freie Querschnitt der Kraftstoffdüse 11 ,durch eine am Luftkolben 2 befestigte und in die Düse 11 eintauchende konische Düsennadel 4 verändert.

Bei diesem Vergaser wirkt der Kraft der den Luftkolben 2 in Schließstellung bewegenden i'eder 24 die Differenz

0 0 9843/0349

22. Juni 1967 "Saugstromvergasei "

vom an —™ ,

zwischen zwei Kräften entgegen, die sich einerseits aus dem im Raum 1g oberhalb der Membran 23 und anderseits aus dem im Raum 1f unterhalb dieser Membran 23 herrschenden Druck ergeben. Dabei herrscht im Raum 1g oberhalb der Membran 23 und im hohlen Luftkolben jeweils der gleiche veränderliche Druck wie hinter dem Luftkolben 2 im Lufttrichter 1a, und in dem durch einen Kanal 3 mit der Außenluft verbundenen Raum 1f der Atmosphärendruck.

Abweichend vom bekannten Vergaser ist im gezeichneten Ausführungsbeispiel dieser Raum 1f über eine Leitung 25 an eine hinter oder unmittelbar vor der geschlossenen Drosselklappe 20 gelegenen Stelle 21 bzw· 21· des Lufttrich ters 1a angeschlossen. Ferner ist in dem Kanal 3 und in der Leitung 25 je eine Düse 3a bzw. 25a angeordnet. Dadurch wird der Druck im Raum 1f in Abhängigkeit von dem an der Mündung 21 bzw. 21 * der Leitung 25 in den Lufttrichter 1a jeweils herrschenden Druck unter den Atmosphärendruck herabgesetzt, und zwar um ein Maß, das durch das Verhältnis der Querschnitte der Düsen 3a und 25a bestimmt ist. Da beim Schließen der Drosselklappe aus dem Vollastbetrieb der im unmittelbaren Bereich der Drosselklappenschließsteilung bestehende Druck zunehmend kleiner wird, stellt sich im Raum 1f unterhalb der Membran 23 ein zwischen dem Druck im Schließbereich der Drosselklappe und dem Atmosphärendruck liegender Druck ein, d.h. die Differenz zwischen der sich aus dem Druck im Raum Tf

009843/0349

22.. JUnI ₁₁ 1967, _m ^^Saugstromyergaaer.,_...." _B|_att ψ

und dem Druck im Raum 1g ergebenden Kraft wird kleiner, der Feder 24- wirkt also eine geringere Kraft entgegen, als es der Fall wäre, wenn - wie sonst üblich - im Raum 1f der volle Atmosphärendruck herrschte. Die Feder 24 ist infolgedessen in der Lage, den Luftkolben 2 weiter in Richtung auf seine Endstellung xu bewegen als sonst· Damit ist die erstrebte Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der durch den Vergaserdurchlaß angesaugten Luft im Zerstäuberbereich erreicht. Bei voll geöffneter Drosselklappe liegt der Druck im Raum 1f zwischen dem Atmosphärendruck und dem -kruck im Zerstäuberquerschnitt, da die Drosselklappe dann der angesaugten Luft praktisch keinen Widerstand bietet. Da der Druck im Raum 1g auf «ine größere Fläche wirkt, als der Druck im Raum 1f, kann durch geeignete Wahl der Querschnitte in den Düsen 3a und 25a erreicht werden, daß bei Vollastbetrieb der Zerstäuberquerschnitt praktisch nicht verkleinert wird.

Fig. 2 sseigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zur Erreichung des gleichen Zwecks im Raum 1f - wie üblich Atmosphärendruck herrscht, dafür aber der Druck im Raum 1g betriebsabhängig weniger stark herabgesetzt wird, als bei dem bekannten Vergaser und dem Vergaser nach Fig. 1. Zu diesem Zweck ist dieser Raum 1g an den hinter dem Luftkolben 1 liegenden Teil des Lufttrichters 1a nicht wie üblich und in Fig. 1 dargestellt, unmittelbar durch eine Bohrung 22, sondern über eine Leitung 26 mit Drosselstelle 26a angeschlossen, und außerdem mit der Außenluft über ein Regelventil 28

009843/0349

22. Juni 1967 "Saugstromvergaser

QFl

verbunden, dessen Schließkörper 28a in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors, z.B. von der Drosselklappenstellung verstellbar ist. Ist das Ventil 28a geschlossen (Volllastbetrieb), arbeitet der Vergaser in der gleichen Weise wie der bekannte Vergaser.

Die ffig. 3 t 4 und 5 zeigen Ausführungsbeispiele, . bei denen die Steigerung des Unterdrucks im Zerstäuberquerschnitt mit Hilfe zusätzlicher, die Luftkolbenbewegungen beeinflussender Zylinderkolbeneinheiten bewirkt wird, die in geeigneter Weise dem im Bereich der Drosselklappenschließstellung herrschenden Druck ausgesetzt sind.

Bei dem in Fig. 3 gezeichneten Beispiel ist an der Innenseite des Vergaserdeckels 1c ein Zylinder 30 befestigt,

in dem ein mit dem Luftkolben 1 über die Kolbenstange 29 verbundener Kolben 31 dicht geführt ist. Der Zylinderraum 30a oberhalb des Kolbens 31 ist entweder durch eine Bohrung 18 im Vergaserdeckel 1c mit der Außenluft oder durch eine Bohrung 19 in der Zylinderwand mit dem Raum 1c oberhalb der Membran 23 verbunden. Der Zylinderraum 30b unterhalb des Kolbens 31 ist durch eine Leitung 32 mit einer im Bereich der Drosselklappenschließstellung gelegenen Stelle 21 bzw. 21' des Lufttrichters 1a verbunden. Wenn der Druck an der Stelle 21, 21' niedrig ist, d.h. großer Unterdruck im Ansaugrohr herrscht, wird der Kolben 31 nach unten gezogen. Dabei nimmt er den Luftkolben 1 mit, der dann den Lufttrichterquerschnitt

009843/0349

., <?n.!I.SaugstromyeBgaser .,.„........" .„„ Blatt %1

Ϊ57658~5~~

im Zerstäubungsbereioh verkleinert. Damit ist auch hier die betriebsabhängige Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft im kritischen Lufttrichterbereich erreicht. Das Ausmaß, in dem die Luftkolbenverstellung beeinflußt wird, hängt außer von dem Unterdruck an der Stelle 24, 24' vom Querschnitt des Kolbens 31 ab.

Der im Raum 30b jeweils herrschende Druck kann zusätzlich dadurch geregelt werden, daß in die Leitung 32 zwischen zwei Dosierungsdüsen ein Regelventil eingesetzt wird, das ähnlich wie im Beispiel der Ji¹Ig. 2 von außen oder aus einem der Räume 1f und 1g Außenluft zutreten läßt, die den Unterdruck im Raum 30b verringert. Dieses Regelventil .kann auch hier durch das Drosselklappengestänge oder durch eine dem Unterdruck hinter dem Vergaser ausgesetzte Membran oder Zylinder-fKolbeneinheit gesteuert werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen nach 3?ig. 3 lediglich dadurch, daß der mit dem Luftkolben 2 durch die Stange 29 verbundene Kolben als Hohlkolben 31a ausgebildet ist, der sich auf einem am Vergaserdeckel 1c befestigten an sich bekannten Dämpfungskolben 33 bewegt. Die Stange 29 kann ebenso wie im Beispiel der "Fig. 3 als zusätzliche Führung für den Luftkolben 2 im Boden des Zylinders 31a (bzw. 31) dienen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der 009843/034 9

22.Juni 1967 __ "Saugstromvergaser......" .

'"*'*'*■" * IHIll Uli — I ' —.......... P...—. M.............MI.I,MlM... DtUlT

Luftkolben 2 ähnlich wie in Fig. 2 mit einem zentralen Hohlkolben 2a in einem am Vergaserdeckel 12 befestigten Zylinder 30· geführt. Jedoch ist hier der Raum 1g oberhalb der Membran 23 von dem vom Luftkolben umschlossenen Raum durch ein vom oberen Luftkolbenrand nach innen bis dicht an den Zylinder 30· reichenden Flanüchring 34 getrennt und durch einen vom unteren Rand des Zylinders 30* nach außen bis dicht an die Innenwand des LuftkoIbenmanteis reichenden Ringflansch 35 unterteilt. Der zwischen den Flanschen 34 und

35 liegende Teil des Luftkolbenraumes ist durch eine Leitung

36 an die Stelle 21 des Lufttrichters 1a angeschlossen, während der Raum 1g über der Membran 23 sowie der Raum über dem Luftkolbenboden mit dem zwischen Luftkolben 2 und Drosselklappe liegenden Teil des Lufttrichters 1a verbunden sind und der Raum 1f unter der Membran 23 mit der Außenluft in Verbindung steht.

Auch bei den in Fig. 4 und 5 gezeichneten Beispielen kann die Leitung 32 bzw. 36 an den Lufttrichter 1a an einer unmittelbar vor der Schließstellung der Drosselklappe 20 gelegenen Stelle 21 angeschlossen sein.

009843/0349

Claims

22. Juni 1967 "Saugstromvergaser " ..„ an——. Blair Professor Dr.-Ing. Kurt Löhner, Braunschweig, Flotowstraße Patentansprüche:

1. Saugstromvergaser mit im Durchlaß des vor einer Drosselklappe angeordneten lufttrichters quer zur Strömungsrichtung der angesaugten Luft gegenüber dem die Kraftstoffdüse enthaltenden Teil der Lufttricht-erwand beweglichem Kolben, der entgegen der Kraft einer ihn in Schließstellung bewegenden Feder durch die vom Betriebszustand des Motors abhängige Differenz zweier gegeneinander gerichteter Kräfte verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Schließen der Drosselklappe die das Verstellen des Luftkolbens bewirkende Kräftedifferenz zunehmend in der Weise verkleinert, daß sie stets kleiner ist als die Kraft, die sich aus dem Unterschied zwischen dem sich im Lufttrichter hinter dem Luftkolben einstellenden Druck und dem Außendruck ergibt.

2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der den Luftkolben (2) mit dem Vergaser-gehäuse (1) verbindenden Membran (23) und dem Vergaserdeckel (1c) begrenzte Raum (1g) in bekannter Weise mit dem zwischen Luftkolben (2) und Drosselklappe (20) liegenden Teil des Lufttrichters (1a) verbunden, der unter der Membran (23) gelegene Gehäuseraum (if) an einer im

009843/0349

22. Juni 1967 "Saugstromvergaser. ......"'

...an „ Blatt...

baren Bereich der Drosselklappenschließstellung gelegenen Stelle (21 "bzw, 21') an.den Lufttrichter (1a) angeschlossen und in der Leitung (25) sowie in dem den Raum (1) mit der Außenluft verbindenden Kanal (3) Je eine Dosierungsdüse (25a, bzw. 3a) angeordnet ist.

3. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch g. e; k e η η - ■ ζ e i c Ii net , daß der von ler den Luftkolben (2) mit dem Vergasergehäuse (1) verbindenden Membran (23) und dem Vergaserdeckel (ic) begrenzte Raum (ig) mit dem zwischen Luftkolben (2) und Drosselklappe liegenden Lufttrichterraum durch eine eine Dosierungsdüse (26a) enthaltende Leitung (26) und mit der Außenluft durch ein Regelventil (28) verbunden ist, dessen Scialießkörper in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors in der V/eis^e verstellbar ist, daß das Ventil (28) bei völlig geöffneter Drosselklappe (20) geschlossen ist.

4. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch g. e k e η ri zeich η e t , daß an der Iniienseifce des Vergaserdeckels (ic) ein Zylinde'r (30) angeordnet ist, der durch einen in

r
ihm dicht geführten, mit dem Luftkolben (2) verbundenen EoI- _ ben (31) in zwei Räume (30a, 3Ob) unterteilt ist, von der über dem Kolben (31) gelegene Raum (3Oa)- mit der Außenluft oder dem Haum (lg) oberhalb der den Luftkolben (2) mit dem Vergasergehäuse (1) verbindenden Membran (23) gelegenen Raum (lg) in Verbindung steht und der: unter dem -^olben (31) ge-. ..-legene Raum (30b) an einer im'unmittelbaren Bereich, der

BADORIQINAL

22.Juni 1967 "Saugstromvergaser......" .

der Drosselklappenschließstellung gelegenen Stelle.(21, 21') an den Lufttrichter (la) angeschlossen ist.

5. Vergaser nach den Ansprüchen 1 und 4, d a d u r c h gekennzeichnet , daß der mit dem Luftkolben (2) verbundene Kolben als Hohlkolben (31a) ausgebildet und auf einen am Vergaserdecicel (1c) befestigten an sich bekannten Dämpfungskolben geführt ist.

6. Vergaser nach den Ansprüchen 1, 3, 4 und 5,'' dadurch ge k e η η. ζ e 'i c h ri e t , daß die den Luftkolben (2) mit dem Kolben (31, 31a) verbindende Stange (29) eine zusätzliche Führung für den Luftlcolben (2) im Boden des Zylinders (30) bildet. . . ■

7. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ e' i c h η e t , daß der vom Luftkolben (2) umschlossene Raum von dem Raum (lg) unter dem Vergaserdeckel (1c) durch einen sich vom oberen Luftkolbenrand bis dicht an einen an der Innenseite des Vergaserdeckels (1c) befestigten Zylinder (30') erstreckenden ZLanschring (34) getrennt sowie durch einen sich vom unteren Ende des Zylinders (30¹) nach außen bis dicht an die Innenwand des Luftkolbenaantels erstreckenden Ringflansch (35) in zwei Räume unterteilt ist, von denen der zwischen den Flanschen (34 und 35) liegende Raum an einer im unmittelbaren Bereich der Drosselkla^penschließsteilung gelegenen Stelle (21 bzw. 21·) an den Lufttrichter und der zwischen dem Ringflansch (35) und dem Luft-

22, Juni 1967 _αη ⁿSaugstromvergaser_^._ " _{ß| ft}

~ " - T57 6 5 ÖT

kolbenboden gelegene Raum ebenso wie der oberhalb der Membran (25) gelegene Raum (1g) an den zwischen Luftkolben (2) und Drosselklappe (20) liegenden Teil des Lufttriohters (1a) angeschlossen ist.

009843/0349