DE1923604B2

DE1923604B2 - Vergaser für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1923604B2
Application number: DE1923604A
Authority: DE
Inventors: Albert H. Tempe Ariz. Winkler (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1968-05-08
Filing date: 1969-05-08
Publication date: 1975-05-15
Also published as: GB1263777A; DE1923604A1; SE347789B; FR2008081A1; BR6908574D0; DE1923604C3; JPS4938771B1; FR2008081B1; US3512508A

Description

Die Erfindung betrifft einen Vergaser für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei, unterschiedliche Durchströmquerschnitte aufweisenden, je ein verstellbares Drosselorgan enthaltenden Ansaugleitungen, die unmittelbar vor dem Zylindereinlaß zusammengeführt sind und die in einem stromauf der Drosselorgane liegender, gemeinsamen Abschnitt ein drittes Drossselorgan enthalten, daß in Abhängigkeit von der durch einen Einlaßkanal strömenden Luftmenge in seiner Stellung veränderbar ist und den gemeinsamen Abschnitt mehr oder weniger freigibt, und mit einem in Abhängigkeit von der Stellung des dritten Drosselorgans verstellbaren Brennstoffzufuhrventil.

Bei Vergasern muß allgemein der Querschnitt der Ansaugleitung so ausgelegt sein, daß auch bei Höchstdrehzahl die erforderliche Luftmenge durchströmen kann. Ansaugleitungen mit dem hierfür erforderlichen Querschnitt haben jedoch den Nachteil, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches bei kleinen Drehzahlen gering ist, was zu einer Entmischung und zum Kondensieren von Kraftstoff an den Wänden der Ansaugleitung führt.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist aus der FR-PS Ϊ4 72 204 bereits vorbekannt, die Ansaugleitung mit einer Trennwand zu versehen und in jeder der beiden so gebildeten Ansaugleitungen eine Drosselklappe anzuordnen. Bei niederen Drehzahlen wird nur eine der Drosselklappen geöffnet, und da die sie enthaltende Ansaugleitung einen geringeren Querschnitt aufweist als die zuerst vorgesehene gemeinsame Ansaugleitung, ist die Strömungsgesciiwindigkeit des Gemisches auch bei diesen niederen Drehzahlen noch ausreichend groß, um die unerwünschte Entmischung weitgehend zu vermeiden. In Strömungsrichtur.g gesehen vor den beiden Drosselklappen ist ein quer in der Ansaugleitung beweglicher Kolbenschieber angeordnet, der die Düsennadel trägt, durch die entsprechend der Kolbenbcwegung der Brennstoffaustrittsquerschnitt geändert wird.

Damit wird zwar vermieden, daß bei niedriger Drehzahl Gemisch durch eine Ansaugleitung mit zu großem Querschnitt angesaugt wird und Brennstoff an den Wänden derselben kondensiert. Da jedoch bei Freigabe der Ansaugleitung mit dem größeren Querschnitt durch den Kolbenschieber auch in diese Brennstoff gelangt, strömt durch beide Ansaugleitungen ein Gemisch. Wegen der offensichtlich geringeren Strömungsgeschwindigkeit in der Ansaugleitung mit dem größeren Querschnitt wird daher in diesem eine weniger gute Verteilung des Brennstoffes in der Luft herbeigeführt, wie das in der Ansaugleitung mit dem kleineren Querschnitt der Fall ist. Damit ist eine Kondensation von Brennstofftröpfchen in der ersten Ansaugleitung nicht immer auszuschließen, insbesondere dann nicht, wenn beim plötzlichen Übergang von einer hohen Drehzahl zu niedriger Drehzahl sich noch Gemisch in der Ansaugleitung mit größerem Querschnitt befindet, über diese jedoch keine Luft mehr angesaugt wird.

Wie dem Fachmann bekannt ist, kann die Kondensation von Kraftstoff in der Ansaugleitung auch durch Erwärmen der Wände derselben etwa durch thermisehen Kontakt mit der Auslaßleitung verhindert werden. Hierdurch wird aber bei warmem Motor wegen der abnehmenden Dichte der Luft bei einem Ansaughub der Zylinder weniger gut gefüllt als mit kalter Luft Dadurch sinkt die Leistung des Motors beträchtlich.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist aus der FR-PS 10 60 382 bekannt, zwei getrennte Ansaugleitungen bis zum Einlaß des Zylinders zu führen, wovon die sine einen verhältnismäßig geringen Durchmesser aufweist und von einem Brennstoff/Luft-Gemisch durchströmt wird, während die zweite, größeren Durchmesser aufweisende Leitung nur von Verbrennungsluft durchströmt wird.

Die zuletzt geschilderte Anordnung hat den Nachteil, daß eine Änderung des Luftdurchsatzes in der einen Ansaugleitung zu einer Störung in der anderen Ansaugleitung führt. Ein solcher Vergaser, bei dem die Brennstoffzufuhr eine eigene Charakteristik hat, kann solche Störungen nicht ausgleichen, was jedoch im Hinblick auf die Abgasbestimmungen wünschenswert ist.

Demgegenüber ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin zu sehen, einen Vergaser zu schaffen, welcher einem Motor ein besser aufbereitetes Gemisch zuführt, wobei eine Kondensation des Brennstoffes in der Ansaugleitung vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem in der FR-PS 14 72 204 beschriebenen Stand der Technik erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Auslaß des Brennstoffzufuhrventüs in die den kleineren Durchströmquerschnitt aufweisende Ansaugleitung stromauf des zugeordneten Drosselorgans mündet, und daß das dritte Drosselorgan beide Ansaugleitungen gleichzeitig mehr oder weniger freigibt.

Der erfindungsgemäße Vergaser stellt somit eine geschickte Kombination zwischen getrennten Ansaugkanälen und einer gemeinsamen Einlaßleitung dar, bei dem ein drittes Drosselorgan (Vordrosselklappe) die zu beiden Ansaugkanälen führende Luftmenge gemeinsam steuert, sowie das Brennstoffzufuhrventil betätigt.

Die auf den gesamten Luftdurchsatz ansprechende Vordrosselklappe vermeidet im vollen Betriebsbereich des Vergasers Fehler im Verhältnis Brennstoff- und Luftmenge. Bei der erfindungsgemäßen, gemeinsam auf beide Ansaugleitungen wirkenden Vordrosselklappe, die die Brennstoffzufuhrlage abhängig steuert, sind ferner die bei den bekannten Vergasern der oben beschriebenen Bauart auftretenden gegenseitigen Störungen in den Ansaugkanälen ausgeräumt, und die Abgasbestimmungen können ohne zusätzliche Steuereinrich-

iungen erfüllt werden. Die Brennstoffkondensation und die sich hieraus ergebende schlechte Verbrennung werden herabgesetzt Auch bei plötzlichem Obergang von hohen Drehzahlen zur Leerlaufdrehzahl wird eine Kondensation von Brennstofftröpfchen sicher vermieden. Die Arbeitscharakteristik des Veigasers wird verbessert und bei allen Betriebsbedingungen wird die Brennstoffaufbereitung verbessert, wodurch ein niedrigerer Brennstoffverbrauch erhalten wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Vergaser und durch einen Teil der mit ihm verbundenen Ansaugleitung,

F i g- 2 einen erfindungsgemäßen Vergaser in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine,

F i g. 3 das zylinderseitige Ende der Ansaugleitung.

In F i g. 1 ist ein Vergaser 10 durch Bolzen od. dgl. mit dem Einlaß eines geteilten Ansai'gkanals 12 verbunden. Der Vergaser weist ein Gehäuse 14 und eine druckabhängig bewegte Vordrosselklappe 16 auf. Bevor der Luftstrom in den Ansaugkanal 12 eintritt, wird er durch eine Trennwand 18 in mehrere Ströme aufgeteilt. Im vorliegenden Beispiel sind zwei Ansaugleitungen 22 und 24 gezeigt, aber für Brennkraftmaschinen großer Leistung können auch mehr als zwei Ansaugleitungen vorgesehen werden. Stromabwärts von dem Eintritt der Ansaugleitung 22 liegt ein Auslaß 20 für Brennstoff, welcher mit einer Brennstoffkammer 26 verbunden ist. Die Brennstoffkammer 26 steht durch eine Öffnung 27 mit einer zweiten Brennstoffkammer 28 in Verbindung, wobei der Querschnitt der Öffnung 27 durch eine Düsennadel 30 eingestellt wird. Die zweite Brennstoffkammer 28 wird von einem unter Druck stehenden, nicht dargestellten Brennstoffbehälter durch eine Leitung 32 mit Brennstoff versorgt. Die Stellung der Düsennadel 30 in der Öffnung 27 wird durch einen Hebel 34 gesteuert, der an seinem einen Ende bei 35 drehbar gelagert ist. Die Winkellage des Hebels 34 und damit die Stellung der Düsennadel 30 wird durch eine auf der Welle 40 der Vordrosselklappe 16 befestigten Nocke und durch eine Feder 38 gesteuert. Da die Nokke 36 bezüglich der Welle 40 der Vordrosselklappe 16 asymmetrisch verläuft, führt ein öffnen der Vordrosselklappe infolge einer Erhöhung der angesaugten Luftmenge zu einem Anheben des an der Nocke 36 anliegenden Hebels 34, so daß die Düsennadel 30 aus der Öffnung 27 herausgezogen wird und verstärkt Brennstolf zugeführt wird.

Stromabwärts von dem Auslaß 20 für Brennstoff ist eine erste Drosselklappe 42 angeordnet, die durch ein nicht dargestelltes Gestänge mit einer zweiten Drosselklappe 44 und durch ein weiteres, nicht dargestelltes Gestänge mit einer ebenfalls nicht dargestellten Betätigungseinrichtung verbunden ist. Diese Drosselklappen sind so eingestellt, daß die erste Drosselklappe 42 fast voll geöffnet werden kann, bevor die Drosselklappe 44 zu öffnen beginnt. Das die Drosselklappen miteinander verbindende Gestänge weist ein gewisses Spiel auf, um die nacheinander erfolgende Betätigung der Drosselklappen zu ermöglichen. Dies ist an Hand der 1" i g. 2 näher erläutert. Die Trennwand 18 trennt die Strömung in dem Ansaugkanal 12 auf. Der Ansaugkanal 12 ist in zwei Ansaugleitungen 122 und 124 aufgeteilt, die den beiden in dem Vergaser 10 verlaufenden Ansaugleitungen 22 und 24 zugeordnet sind.

In Fig. 2 ist der Ansaugkanal 12 schernatisch als Verbindung eines Vergasers 10 mit einer Brennkraftmaschine 50 dargestellt. Wie man sieht, teilen die Ansaugleitungen 122 und 124 den Luttstrom bis zu der Brennkraftmaschine 50 auf, wo die Ansaugleitung 122 mit kleinerem Querschnitt, durch die ein Luft-Brennstoff-Gemisch strömt, durch eine Wand der Ansauglei-'ung 124 mit größerem Querschnitt, durch die nur Luft strömt, hindurchgeführt ist. Die Ansaugleitung 122 mit kleinerem Querschnitt endet sehr dicht am Zylinderkopf 52 der Brennkraftmaschine 50.

In F i g. 3 is! das zylinderseiiige Ende des Ansaugkanals 12 gezeigt, um dessen Ausbildung in der Nähe eines Einlaßventils 54 darzustellen. Die beiden Ansaugleitungen 122 und 124 enden vor dem Zylinderkopf 52, wo das durch die Ansaugleitung 122 mit kleinerem Querschnitt strömende Luft-Brennstoff-Gemisch mit der durch die Ansaugleitung 124 mit größerem Querschnitt strömenden Luft gemischt wird. Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe erfordert somit keine Änderung der Brennkraftmaschine, etwa um mehrere Einlaßveniile unterzubringen. Die Vermischung der Luftströme erfolgt so nahe am Einlaßventil, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch keine Möglichkeit mehr hat, an den Wänden der Ansaugleitung 124 zu kondensieren.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Vergasers wird an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert. Der Vergaser stellt in der Ansaugleitung 22 mit kleinerem Querschnitt ein Luft-Brennstoff-Gemisch her, das gemäß der Stellung der Vordrosselklappe, des Hebels 34 und der Düsennadel 30 aus den Brennstoffkammern 26 und 28 genau so viel Brennstoff erhält, daß zusammen mit der gesemten, an der Vordrosselklappe 16 vorbeiströmenden Luft eine optimale Verbrennung sichergestellt ist. Die Drosselklappe 42 steuert das Strömen dieses Gemisches und ist bei niedrigen oder Leerlaufdrehzahlen nur teilweise geöffnet.

Da die Brennkraftmaschine bei niedrigen Drehzahlen nur eine geringe Luft-Brennstoff-Menge erfordert, ist hier die zweite Drosselklappe 44 geschlossen. Dies beschränkt den Luftstrom auf die Ansaugleitung 122. Da die Ansaugleitung 122 im Vergleich zu der zweiten Ansaugleitung 124 einen kleinen Querschnitt hat, reicht die Menge der strömenden Luft für die Aufrechterhaltung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit aus. Dies verhindert eine Kondensation des Brennstoffs an den Leitungswänden und sichert eine gute Brennstoffaufbereiiung. Außerdem kann der Brennstoffkondensation durch Berühren der Ansaugleitung mit kleinerem Querschnitt durch den Auspuff 48 oder durch andere herkömmliche Maßnahmen entgegengewirkt werden.

Wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine 50 gemäß der Öffnung der ersten Drosselklappe 42 erhöht, wird in zunehmendem Maße Brennstoff benötigt. Da bei Erhöhung der Drehzahl die Strömung durch den Ansaugkanal 12 verstärkt wird, dreht der Druck der strömenden Luftmenge die Vordrosselklappe 16 in eine entsprechende Stellung, bei der dieselbe in den Vergaser eintreten kann. Wird die Vordrosselklappe 16 geöffnet, erhöht sich auch die Zufuhr von Brennstoff durch den Auslaß 20 des Brennstoffzufuhrventils 26 bis 30, so daß weiterhin ein geeignetes Luft-Brennstoff-Gemisch erzeugt wird.

Bei einer vorbestimmten Stellung beginnt die zweite Drosselklappe 44 zu öffnen, so daß Luft durch die Ansaugleitung 124 in die Brennkraftmaschine 50 strömt. Durch die den größeren Querschnitt aufweisende Ansaugleitung 124 strömt ausschließlich Luft, da dieselbe

nicht mit einem Brennstoffbehälter verbunden ist, und da der von dem Auslaß 20 abgegebene Brennstoff der in der Ansaugleitung 122 (kleiner Querschnitt) strömenden Luft zugesetzt wird. Auch eine verstärkte Strömung durch die größere Ansaugleitung 124 wird jedoch wiederum von der Vordrosselklappe 16 wahrgenommen, und die Brennstoffzufuhr über die engere Ansaugleitung 122 wird entsprechend erhöht, um weiter das gewünschte Luft-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen.

Beginnt die Drosselklappe 44 zu öffnen, wird sich die Strömung durch die engere Ansaugleitung 122 nicht sehr verändern; die Vordrosselklappe 16 wird sich nur weiter öffnen, und es wird zusätzlicher Brennstoff durch den Auslaß 20 abgegeben werden. Dieser zusätzliche Brennstoff wird auf Grund der Strömungsgeschwindigkeit in der Ansaugleitung mit kleinerem Querschnitt 22,122 gut aufbereitet, wozu die Verwirbelung beiträgt, die sich an der Einmündung der engeren Ansaugleitung 122 in die weitere Ansaugleitung 124 in der Nähe des Zylinderkopfes 52 einstellt.

Bei schwacher Brennstoffzufuhr, z. B. im Leerlauf, wird durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit in der Ansaugleitung mit kleinem Querschnitt der Brennstoff zu kleinen Tröpfchen zerstäubt. Die gleichbleibend kleine Querschnittsfläche dieser ersten Ansaugleitung erhält die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches und verhindert se ein Ausfallen oder Ansammeln des Brennstoffes in der Ansaugleitung. Weiterhin wird durch diesem Abschnitt zugeführte Wärme bei dem geringen Volumen des Gemisches mehr Brennstoff verdampft, wodurch eine bessere Dispersion der Brennstoffpartikeln in der Luft (ein homogeneres Gemisch) erreicht wird.

Bei starker Brennstoffzufuhr, z. B. bei Geschwindigkeiten von 90 bis 116 km/Stunde, wird auch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in der engeren Ansaugleitung erhöht, wodurch der Brennstoff im Vergaser besser zerstäubt wird als bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten. Dann ist auch die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches in der engeren Ansaugleitung größer. Die Wärmeübertragung von der Ansaugleitung auf das Gemisch ist in diesem Falle geringer als bei kleineren Strömungsgeschwindigkeiten, aber sie trägt dennoch zum weiteren Zerstäuben des Brennstoffes bei.

Eine Aufbereitung des Brennstoffes auf diese Art ermöglicht, daß die Brennkraftmaschine ohne Fehlzün düngen ein viel magereres Gemisch verbrennen kann wodurch der Ausstoß von schädlichen Abgasen herab gesetzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Ä7Q

Claims

Patentanspruch:

Vergaser für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei, unterschiedliche Durchströmquerschnitte aufweisenden, je ein verstellbares Drosselorgan enthaltenden Ansaugleitungen, die unmittelbar vor dem Zylindereinlaß zusammengeführt sind und die in einem stromauf der Drosselorgane liegenden gemeinsamen Abschnitt ein drittes Drosselorgan enthalten, das in Abhängigkeit von der durch einen Einlaßkanal strömenden Luftmenge in seiner Stellung veränderbar ist und den gemeinsamen Abschnitt mehr oder weniger freigibt, und mit einem in Abhängigkeit von der Stellung des dritten Drosselorgans verstellbaren Brennstoffzufuhrventil, d a durch gekennzeichnet, daß der Auslaß (20) des Brennstoffzufuhrventüs (26 bis 30) in die den kieineren Durchströmquerschnitt aufweisende Ansaugleitung (22) stromauf des zugeordneten Drosselorgans (42) mündet, und daß das dritte Drosselorgan (16) beide Ansaugleitungen (22, 24) gleichzeitig mehr oder weniger freigibt.