DE1810196C3

DE1810196C3 - Einrichtung zur Zuführung von Zusatzluft in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1810196C3
Application number: DE1810196A
Authority: DE
Inventors: Max Yves Antonin Marie Paris Serruys
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-11-21
Filing date: 1968-11-21
Publication date: 1974-10-03
Also published as: US3494341A; DE1810196A1; FR1552156A; DE1810196B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zuführung von Zusatzluft in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine stromab der willkürlich betätigbaren Hauptdrosselklappe eines Vergasers, die eine Steuereinrichtung für die Zusatzluftmenge aufweist, die eine Kurvenfläche umfaßt, die synchron mit der Hauptdrosselklappe des Vergasers einstellbar ist und mit einer Tasteinrichtung zusammenwirkt, deren Stellung mindestens einen Parameter für den Öffnungsgrad des Zusatzluft-Eintrittsquerschnittes darstellt.

Aus der französischen Patentschrift 544 234 ist bereits eine Einrichtung der vorgenannten Art bekanntgeworden, bei welcher die Steuerung der Zusatzluft ebenfalls mit Hilfe einer abgetasteten Kurvenfläche erfolgt, die synchron mit der Hauptdrosselklappe des Vergasers angestellt wird und mit einer Tasteinrichtung zusammenwirkt, welche die Steuereinrichtung für den Zusatzluftquerschnitt betätigt.

Bei einer weiteren bekannten Einrichtung gemäß der USA.-Patentschrift 2 075 790 ist es bekannt, für die Zuführung von Zusatzluft in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine die Steuerung von einem pneumatischen Stellglied einerseits und in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung andererseits vorzunehmen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß die Steuervorgänge über empfindliche elektrische Steuerglieder vorgenommen wird und Zusatzluft nur dann angesaugt wird, wenn die Drosselklappe des Vergasers voll geschlossen ist.

Erst dann schließt sich der elektrische Kontakt, der eine Ventilanordnung in Betrieb setzt und eine Membrankammer mit Unterdruck beaufschlagt. Durch das vor dem Einbringen von Zusatzluft erfolgende Schließen der sekundären Drosselklappe wird eine weitere Zufuhr von Brennstoff verhindert. Die Verbrennung wird also immer dann unterbrochen, wenn Zusatzluft in den Ansaugkanal gelangt, &:> daß sich das Risiko ergibt, daß Unregelmäßigkeiten im Verbrennungsablauf auftreten.

Bei einer weiteren Einrichtung der vorgenannten Art gemäß der französischen Patentschrift 1097 43) erfolgt zwar die Zuführung der Zusatzluft in Abhängigkeit von einem die Brennkraftmaschinendrehzahl erfassenden und einem die Stellung der willkürlich betätigbaren Hauptdrosselklappc erfassenden Steuerparameter, indessen werden die S»t'.-^sn--«rgänge bei dieser Einrichtung ebenfalls über elektrische Steuerglieder vorgenommen, die störanfällig und teuer sind.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen werden außer der Einleitung der Zusatzluft noch weitere Maßnahmen getroffen, beispielsweise kontrollierte Erwärmung dieser Luft durch die Motorabgase, Laminierung des Vergasergemisches durch Einführen entsprechender Zusatzluft durch Einblasen oder automatische Begrenzung der Schließung der Drosselklappe.

Im allgemeinen sind die Einrichtungen zum Einführen und zur Regelung der Zusatzluft oder zur Begrenzung der Schließung der Drosselklappe in eine Einheit gruppiert und nahe dem Vergaser und dem Ansaugflansch zum Motor angeordnet. Eine solche Anordnung ist aus Gründen platzmäßiger Behinderung und schwieriger Zugänglichkeit schwer realisierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Zuführung voi: Zusatzluft in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die durch Verwendung mechanischer Steuerteile betriebssicher arbeitet und an einer beliebigen Stelle des Motors unabhängig von der Ansaugleitung angeordnet werden kann.

Die Erfindung besteht darin, daß an dem die Kurvenfläche aufweisenden Raumnocken em die Kurvenfläche quer zur Tasteinrichtung bewegender erster pneumatischer Stellmotor angreift, dessen mit dem Ansaugkanal stromab der Hauptdrosselklappe verbundener Steuerdruckraum von mindestens einer Rückstellfeder durchsetzt ist, und daß der Raumnocken stirnseitig mit einem Schiebeventil zusammenwirkt, das eine Verbindung zum Steuerdruckraum eines zweiten pneumatischen Stellmotors zu einem stromab der Hauptdrosselklappe liegenden Abschnitt des Ansaugkanals bei Überschreiten eines durch die Charakteristik der Rückstellfeder vorgegebenen Solldruckwertes aufsteuert, wobei gleichzeitig der zweite Stellmotor über ein Gestänge öffnend auf die Hauptdrosselklappe wirkt.

Der die Kurvenfläche aufweisenden Raumnocken ist in vorteilhafter Weise einerseits in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Drosselklappe drehbar und andererseits in Abhängigkeit von dem in den pneumatischen Stellmotoren herrschenden Druckverschiebbar gelagert, wobei eine entsprechende Koppelung der Steuersignale auch über längere Strecken mit einfachen Mitteln durchführbar ist. Dabei wird die Verschiebebewegung des Raumnockens durch den direkt an den Raumnocken angrenzenden

pneumatischen Stellmotor bewirkt, indem dieser über eine Unterdruckleitung mit der Ansaugleitung des Motors verbunden ist, wobei die Übertragung dieses Unterdruckes über längere Strecken ohne Schwierigkeiten möglich ist. Außerdem sorgt die direkte Koppelung des pneumatischen Stellmotors mit dem Raumnocken für eine spielfreie Bewegungsübertragung. Darren, daß sich der Raumnocken zusammen mit dem pneumatischen Stellmotor ohne weiteres an jeder beliebigen Stelle des Motors anbringen laßt, können Montageschwierigkeiten vermieden werden. Es kann Platz eingespart werden, was insbesondere im modernen Automobilbau von Vorteil ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den pneumatischen Stellmotor und den Raumnocken als universelle Baugruppe auszulegen, die als Seitenteil nicht lediglich auf einen einzigen Motortyp eingestellt ist. Durch die kombinierte Aussteuerung in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe und in Abhängigkeit von «Jcm in dem Saugrohr wirkenden Unterdruck kann das Einbringen von Zusatzluft im BeU,Jb der Brennkraftmaschine derart gesteuert werden, daß eine Verbesserung im gesamten Bereich des Motorkennieldes erreicht wird.

Weitere Vorteile bestehen darin, daß der sowohl iixiai verschiebbare als auch um seine Achse drehbaren Nocken leicht herstellbar, bequem montierbar und sehr betriebssicher ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispii-1 der Erfindung in schematischer Weise dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In der Zeichnuno sind das Auslaßrohr 10 des Vergasers, in dem eine Hauptdrosselklappe 11 vorgesehen ist, und der Ansaugkanal 12 zum Motor für das vergaste Gemisch dargestellt. Um zu vermeiden, daß in den Abgasen Giftstoffe enthalten sind, ist bei 13 um Ausgang des Verga^rs ein Einlaß für zusätzliche Luft in dasVergasergemisch vorgesehen. Diese Menge von zusatzlicher Luft, die bei 13 durch eine Leitung 14 eingeführt wird, wird durch eine entsprechende Vorrichlung 15, die als Ventil oder vorzugsweise als Ausgleichsklappe ausgebildet sein kann, gesteuert.

Um dem beabsichtigten Effekt zu entsprechen. nämlich die Emission von Giftgas zu unterdrücken, wird die Steuereinrichtung 15 in bekannter Weise von einem Mechanismus betätigt, der sowohl auf die Drehung der Hauptdrosselklappe 11 des Vergasers als auch auf den Unterdruck in dem Ansaugkanal 12 anspricht. Der Unterdruck betätigt dabei über eine Verbindung 16 die pneumatischen Stellmotoren 42 und 43, die vorzugsweise mit einer innenliegenden Rückstellfeder 45, 46 versehen sind. Die pneumatischen Stellmotoren 42, 43 nehmen bei einer Verschiebung einen Raumnocken 49 mit, der gleichzeitig eine Drehbewegung erhalten kann, die über eine Verbindung 20 mit der Achse 21 die Hauptdrosselklappe 11 auf die Nockenachse 50 übertragen wird.

Der Raumnocken 49, dessen Bewegungen sowohl durch die Drehung der Hauptdrosselklappe Il als auch durch den Unterdruck im Ansaugkanal 12 gesteuert werden, ist so eingerichtet, daß er über eine entsprechende Übertragungseinrichtung 55, 58, 60, 61 die Ausgleic'isklappe 15 zur Zuführung von zusätzlicher Luft steuert.

Während bei bekannten Vorrichtungen alle obenerwähnten Einri-.litungen in einer Konstruktion zusammengefaßt werden, die zwischen dem Vergaser und dem Einlaßrohr angeordnet ist, trennt die erfindunpgemäße Vorrichtung dieue Konstruktion in zwei Elemente A und B, die voneinander unverschieden und unabhängig voneinander angeordnet sind.

Das Element A, das die Zuführung 13 von zusätzlicher Luft umfaßt, ist integrierender Bestandteil des Vergasers oder ist zwischen dem Vergaser und dem Ansaugkanal 12 eingebaut. Das Element B dagegen, das die pneumatischen Stellmotoren 42 und 43, den Raumnacken 49 und deren Zubehöreinrichtungen umfaßt, ist von dem Element A getrennt und an irgendeinem vom Motor frei gelassenen Platz unabhängig von dem Element A angeordnet. Der Raumnokken 49 kann außer der Steuerung der Ausgleichsklappe 15 weitere Funktionen haben, die dem beabsichtigten Resultat dienen, jedoch nicht Gegenstand der Erfindung sind. Er kann insbesondere über eine Übertragung den Vorschub der Zündvorrichtung des Motors steuern. Über eine andere Übertragung kann der Notken eine weitere Steuerung vornehmen, die den guten Arbeiten des betrachteten Motors dienlich ist, beispielsweise die Steuerung eines Ventils, das in den Lufterwärmungskrcislauf oder die Frischluftzufuhr zum Motorgehäuse geschaltet ist. oder die Steuerung df Klappen, die in bekannter Weise die Abkühlung des Kühlers steuern, oder eine Steuerung, die auf die Drehun« des schraubenförmigen Ventilators wirkt b>v: das Bauteil 13, welches das Element A verkörpert, weist einen geringen Platzbedarf auf und kann beispielsweise in der Form einer Platte ausgestaltet sein, die an ihrer Oberseite 31 und der Unterseite 32 eben ausgebildet und zwischen dem Ansatz 33 des Vergasers und eiern Ansaugkanal 12 angeordnet ist. Dieses Bauteil 13 ist somit an der Stelle einer gewöhnlichen dichten Verbindung angeordnet, die den Vergaser und das Ansaugrohr trennt.

Das Teil 13 ist senkrecht zu seinen Flächen mit so vielen Bohrungen 35 zum Durchgang des aus dem Vergaser kommenden Gemisches versehen, wie dieser selbst Auslaüöffnungcn 10 aufweist, wobei die Bohrungen 35 des Teiles 13 und die Auslaßöffnungen 10 den gleichen Durchmesser aufweisen. Um jede Bohrung 35 ist eine Ring'eitung 37 vorgesehen. die über symmetrisch verteilte enge Durchgänge oder Spalte 38 mit der jeweiligen Bohrung 35 in Verbindung steht. Die Ringleitungen 37 sind mit einer Außenleitung 39 zur Zuführung von zusätzlicher Luft verbunden.

Die Einrichtungen zur automatischen Steuerung der zusätzlichen Luft sind an einer von dem Bauteil 13 entfernt liegenden Stelle B angeordnet, und zwar dort, wo der nötige Platz vorhanden ist. ohne die anderen Elemente des Motors zu stören. Aus der Zeichnung ist zu erkennen, daß i^!ie pneumatischen Stellmotoren 42 und 43 an einem Sockel 41 befestigt sind und über die Leitung 44 mit der Zuführungsleitung 16 iür den Unterdruck in Verbindung stehen. Die in den pneumatischen Stellmotoren angeordneten Rückstellfedern 45 und 46 weisen vorzugsweise ungleiche Federkonstanten auf. Das dem Sockel gegenüberliegende finde 47 des pneumatischen Stellmotors 43 ist an der Lagerung 48 des Raumnockens 49 befestigt, z. B. mit einer Schraube, in welcher der Raumnocken 49 frei drehbar ist.

Die Lagerung 48 wird auf einer Achse 50 getragen, damit sie unter der Wirkung der pneumatischen Stellmotoren 42, 43 auf dieser verschoben werden kann. Die Lagerung 48 und der Raumnocken 49 werden von einem Finger 51 mitgenommen, der von

einem Rad 51 α angetrieben wird. Das Rad selbst wird über einen Fernantrieb 20. 20 a gedreht, der mit der Drehung der Hauptdrosselklappe 11 des Vergasers gekoppelt ist.

Der Kaumnocken 49 könnte derartig tailliert sein, daß aufeinanderfolgende Profile entstellen, auf denen sich mehrere Taster abstützen könnten.

Der in der Figur dargestellte Taster 55. der über einen Hebel 58 um eine Achse 59 schwenkbar ist. betätigt eine Stange 60, die eine fest mit der Ausglcichsklappe 15 verbundene Kurbel 61 antreibt, wobei die Ausgleichsklappe 15 die Menge der Zusatzluft in der Leitung steuert, durch die die Zusatzluft hinter den Vergaser geführt wird.

Die in den pneumatischen Stellmotoren angeordneten Rückstellfedern sind so ausgelegt, daß sich die Rückstellfeder 45 bei einem in der Leitung 16 herrschenden, genügend kleinen Unterdruck von beispielsweise weniger als 100 g/cm² zusammenzieht, während die zweite Rückstellfeder 46 nur bei ausreichcnd großen Unterdrücken in der Größenordnung von 600 bis 700 g/cm² völlig zusammengedrückt wird.

An dem Sockel 41 ist ein Unterdruck-Hilfsantrieb befestigt, beispielsweise ein pneumatischer Stellmotor as 62, der durch den in der Leitung 63 herrschenden Unterdruck betätigt wird, wobei die Leitung 63 mit der Leitung 16 und der Zwischenschaltung eines Schieberventils 64 verbunden ist. Der pneumatische Stellmotor 62 begrenzt über einen um eine Achse 66 schwenkbaren Hebel 65 und eine Stange 67 die Schließung der Haupldrosselklappe 11 des Vergasers. Das Schieberventil 64 sitzt auf einer Stange 68, deren Ende 69 sich gegen eine fest mit dem Raumnocken 49 verbundene Scheibe 70 abstützt.

Es ist zu erkennen, daß, wenn der Unterdruck in den pneumatischen Stellmotoren 42, 43 einen erheblichen Wert annimmt, die Scheibe 70 den Kopf 69 der Stange 68 zurückstößt. Die Stange 68 öffnet das Schieberventil 64, so daß der pneumatische Stellmotor 62 mit der Leitung 16 in Verbindung steht und mit dem in dem Ansaugkanal 12 herrschenden Unterdruck beaufschlagt wird.

Unter der Wirkung dieses Unterdrucks betätigt der pneumatische Stellmotor 62 das Gestänge 65 bis 67, das die Begrenzung der Verschiebung der Hauptdrossclklappe 11 des Vergasers sichert.

Die Leitung zur Zuführung von Zusatzluft kann direkt mit Luft aus der Atmosphäre gespeist werden. Es kann jedoch auch von Vorteil sein, diese mit aufgeheizter Luft zu speisen, wobei gleichzeitig das Motorengehäuse entgast werden kann.

Wenn der Motor normal läuft, d. h. wenn er den Wagen antreibt, oder wenn er langsam leerläuft, weisen die Öffnung der Ausgleichsklappe 15 des Vergasers und der Unterdruck, der in dem Ansaugkanal 12 hinter dem Vergaser herrscht, gut vorherbestimmte Werte für jeden Betriebszustand des Motors auf, wobei den Werten eine gleichfalls gute vorherbestimmte Position des Teiles mit dem Raumnocken 49 entspricht.

Hs genügt, in Vorversuchen auf einem gewöhnlichen Prüfstand oder einem Rollenprüfstand die Öffnung der Ausgleichsklappe 15 zur Regelung der Menge der zusätzlichen Luft und die Einstellung des Zündverteilers /w bestimmen, die für jeden Betriebszustand des Motors in bezug auf die Leistung den spezifischen Verbrauch und die Abgabe giftiger Verbindungen durch den Motor die zufriedenstellendsten Ergebnisse liefern, wobei der Raumnocken eine entsprechende Profilierung erhält, damit die entsprechenden Taster die optimale Regelung bewirken, die in den Versuchen ermittelt worden ist. Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß die Vorrichtung automatisch und jederzeit die experimentell als am zufriedenstellendsten ermittelten Bedingungen der Vergasung und Frühzündung verwirklicht.

Wenn der Motor durch den Wagen (oder durch seine eigene Trägheit) angetrieben wird, neigt jegliche zu starke Schließung der Drosselklappe des Vergasers dazu, in dem Ansaugkanal einen übermäßigen Unterdruck zu schaffen (auf jeden Fall stärker als bei Verzögerung im Leerlauf). Durch diesen Unterdruck wird das mit dem Nocken versehene Teil ziemlich weit mitgenommen, damit die auf dessen Ende sitzende Scheibe 70 das Schieberventil 64 des Hilfsantriebes 62 betätigt, so daß der Hilfsantrieb in der Richtung arbeitet, bei der die Drosselklappe geöffnet wird (oder zumindest gehindert wird, sich völlig zu schließen).

Durch diesen Mechanismus verhindert die erfindungsgemäßc Vorrichtung, daß der in der Einlaßleitung herrschende Unterdruck auf einen zu geringen Wert abfällt, bei dem eine gute Verbrennung nicht mehr garantiert ist, und vermeidet dadurch, daß mit den Abgasen Kohlenwasserstoffe abgegeben werden.

Ferner und unter denselben Bedingungen verschiebt der Raumnocken 49, der auf den Zündverteiler wirkt (oder auf einen zweiten Hilfsantrieb, der durch denselben Steuerschieber wie die Drosselklappe des Vergasers versorgt wird), diesen Verteiler in Richtung späterer Zündung, so daß einer störenden Verminderung der Bremsung durch den Motor entgegengewirkt wird.

In der vorangehenden Beschreibung wurde erwähnt, daß der Raumnocken z. B. aus drei P^rofilabschnitten bestehen kann, wobei jeder der Profilabschnitte einen Sektor von etwas weniger als 120 einnehmen kann. Wenn der Raumnocken nur zwei Taster betätigen soll, ist seine Drehung auf 180° beschränkt. Wenn nur ein Taster vorgesehen ist, kann der Nocken eine volle Drehung von etwas weniger als 360° ausführen.

Es kann jedoch auch mit zwei oder drei Tastern eine volle Drehung von 360° erzielt werden, indem die Taster über die Länge des Raumnockens 49 verschoben werden, wobei jedem der Taster eine entsprechende Länge auf dem Nocken zugeordnet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Einrichtung zur Zuführung von Zusatzluft in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine stromab der willkürlich betätigbaren Hauptdrosselklappe eines Vergasers, die eine Steuereinrichtung für die Zusatzluftmertge aufweist, die eine Kurvenfläche umfaßt, die synchron mit der Hauptdrosselklappe des Vergasers einstellbar ist und mit einer Tasteinrichtung zusammenwirkt, deren Stellung mindestens einen Parameter für den Öffnungsgrad des Zusatz-Lufteintrittsquerschnittes darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem die Kurvenfläche aufweisenden Raumnocken (49) ein die Kurvenfläche quer zur Tasteinrichtung (55) bewegender erster pneumatischer Stellmotor (42, 43) angreift, dessen mit dem Ansaugkanal (12) stromab der Hauptdrosselklappe (11) verbundener Steuerdruckraum von mindestens einer Rückstellfeder (45, 46) durchsetzt ist, und daß der Raumnocken (49) stirnseitig mit einem Schiebeventil (64) zusammenwirkt, das eine Verbindung (16) zum Steuerdruckraum eines zweiten pneumatischer! Stellmotors (62) zu einem stromab der Hauptdrosselklappe (11) liegenden Abschnitt des Ansaugkanals (12) bei überschreiten eines durch die Charakteristik der Rückstellfeder (45, 46) vorgegebenen Solldruckwertes aufsteuert, wobei gleichzeitig der zweite Stellmotor (62) über ein gestänge (65, 67) öffnend auf die Hauptdrussslkl 'ppe(ll) wirkt.