DE2038967A1

DE2038967A1 - Zusatzgeraet fuer Verbrennungsmotoren mit Fremdzuendung

Info

Publication number: DE2038967A1
Application number: DE19702038967
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung P Antrag
Original assignee: ATOX TRUST REG
Current assignee: ATOX TRUST REG
Priority date: 1970-08-05
Filing date: 1970-08-05
Publication date: 1972-02-17
Also published as: FR2131188A5; SE386713B; ES394245A1; GB1355093A; JPS5542256B1; US3983854A; DE2038967C3; JPS5920864B2; JPS57173547A; DE2038967B2

Description

899 Lindau (Bodensee)

Firma Atox Trust Reg., Vaduz /Liechtenstein

Zusatzgerät für Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung

Die Erfindung betrifft Einrichtungen in der Gemischbildung für Verbrennungsmotoren mit dem Ziel, die Bildung unverbrannter Benzinbestandteile in bestimmten Bereichen weiter zu reduzieren, um den Anteil an Giftgasen im Auspuffgas auf ein Minimum zu reduzieren.

In der DAS 1 3oo 73o und der Patentanmeldung P 15 76 44Ο.6 sind bereits wesentliche Maßnahmen zur besseren Gemischbildung angeführt. Diese Einrichtungen sind

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Fernichreiber: Sprechzeit: Bankkonten: Poiticheckkonto:

064374petentd nech Vereinbarung Bayer.Staetibenk Lindau (B) Nr.1562 München 285

Beyar.Hypotheken-WechetUMDk Lindau Nr.278820

auch bei dieser Erfindung vorhanden. Die Erfindung ist jedoch nicht abhängig von diesen. Sie kann auch bei anderen Vergasersysteraen und bei Benzineinspritzung angewandt werden.

Zwei besondere Ziele dieäer Erfindung bestehen darin, daß die noch vorhandenen Spitzen bei Beginn und Ende des Schubbetriebes hauptsächlich in den CH-Anteilen und insgesamt die Anteile an NOx reduziert werden.

Nach den Maßnahmen der oben angeführten Anmeldungen werden bei Schub die CH-Anteile im Abgas von ca. 3ooo - 5ooo ppm auf etwa 3oo - 4oo ppm reduziert. Dies geschieht durch Absperrung der Leerlauf-Magnetdüse und Zuführung von Brennluft bei Schubbetrieb.

Wie das Diagramm Fig. 3 deutlich zeigt, entstehen im Schub zwei Spitzen. Die erste entsteht deshalb, weil bei Beginn des Schubbetriebes durch das schnelle Schließen der Drosselklappe des Vergasers die Brennluft bis auf ein Minimum abgesperrt wird, während sich der Motor mittels hohem Vakuum noch den Rest des fetten Leerlaufgemisches nach der Düse aus den Vergaserkanälen

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heraussaugt; zusätzlich bekommt er Kraftstoff aus dem Hauptdüsensystem, da dort der Strom des Fließenden Kraftstoffs nicht abrupt aufhört, sondern ein Teil nachfließt trotz geschlossener Drosselklappe und durch die undichten Stellen zwischen Drosselklappe und Vergaserwand durchfließt. Außerdem saugt der Motor den Kraftstoffilm ab, der sich im Ansaugkrümmer gebildet hat.

Da mit den Einrichtungen nach DAS 1 3oo 73o und P 15 76 44o.6 erwiesenermaßen Motoren im unteren und mittleren Drehzahl- und Lastbereicht ohne Nachteile bei Vollast und in der Beschleunigung mit einem mageren Gemisch von ca. 1 : 16 Kraftstoff-Luftverhältnis einwandfrei laufen, bildet sich mehr NOx als bei einem fettregulierten Motor. Deshalb sind Maßnahmen notwendig, um im Abgas den Anteil von NOx zu reduzieren. Es sind Vorschläge hierfür bekannt. Diese bringen jedoch einen Leistungsverlust. Nach dieser Erfindung entsteht kein Leistungsverlust.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt von der Mischkammer der Vergaser und der Einrichtung zur Verbesserung bei Schubbetrieb.

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Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Mischkammer 9 und den Einrichtungen für die Zusatzluftsteuerung bei Schubbetrieb sowie Zuführung von Auspuffgasen.

Fig. 3 zeigt einen Teil eines Meßstreifens nach dem

California-Zyklus für die Anteile an CH im Ik Abgas.

Im Vergaser 1 befindet sich die Drosselklappe 2 auf der Welle 3. Im oberen Bereich des Lufttrichters 4 befindet sich der Vorzerstäuber 5. Durch den Kanal 6 tritt ein Kraftstoffschaum ein, der mittels der Hauptdüse und einer Luftdüse dosiert und gebildet wird. Ein Schieber 7 kann den Kanal 6 absperren.

Wie in der Anmeldung P 15 76 44o.6 schon beschrieben, wird das Leerlaufgemisch dadurch voll brennfähig aufbereitet, weil die Drosselklappe 2 bei Leerlauf ganz geschlossen ist und die gesamte Brennluft für das Leerlaufgemisch mit oder nahezu mit Schallgeschwindigj keit an der einzig richtigen Stelle eintritt und zwar im Strömungsschatten des aus den Bypass-Löchern aus-

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tretenden Leerlauf-Fettgemisches über den Kanal 12, den Verteilerraum 11 und den Schlitz lo. Dieser Schlitz Io ist so bemessen, daß er die Menge der Leerlaufbrennluft steuert, wodurch dort höchste Strömung bis zur Schallgeschwindigkeit auftritt. Somit wird das Leerlaufgemisch kondensat- und tropfenfrei, was eine einwandfreie gleichmäßige Gemischbildung und eine gleichmäßige Füllung der verschiedenen Zylinder bringt. Nur so ist eine vollständige Verbrennung ohne t

Giftgasbildung möglich, wie auch durch Prüfungsergebnisse nachgewiesen wurde. .

Bei Schubbetrieb wird die Leerlaufmagnetduse geschlossen und eine Magnet-Luftdüse 28 geöffnet. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, entsteht trotzdem bei Beginn des Schubs noch eine Spitze 4o an CH-Anteilen und eine weitere, wenn sich die Leerlaufdüse wieder öffnet

und die Luftdüse schließt. Das geschieht entweder beim A

Wiedergasgeben, wodurch der Schalter 26 wieder geschlossen wird oder beim Unterschreiten einer gewissen Drehzahl des Motors, di e zwischen 12oo - 14oo Upm liegt.

Dieser Nachteil wird durch die Erfindung durch folgende Einrichtungen beseitigt:

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Auf der Welle 3 der Drosselklappe 2 befindet sich ein Hebel 17. Dieser ist mit einer Stange 21 mit Kolben im Zylinder 19 verbunden, in dem sich zwei Kolben 18 und 22 befinden. Mit dem Kolben 18.ist der Hebel 17 durch die Stange 21 verbunden. Der Kolben 22 hat einen Teil 22a, der aus dem Zylinder 2o herausragt. Er wird mittels Feder 23 gegen einen Absatz im Zylinder 2o angedrückt. Am Teil 22a liegt ein Schalter 26 an, der sich schließt, wenn der Kolben 22 nach außen gedrückt wird.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Bei Leerlaufstellung des Vergasers drückt der Kolben mechanisch den Kolben 22 nach außen, und der Schalter ist geschlossen. Wenn sich der Motor nicht im Schubbetrieb befindet, wird die Leerlaufmagnetdüse elektronisch über eine andere Leitung so gesteuert, daß sie immer auf ist. Bei der hier beschriebenen Anordnung ist die Leerlaufdüse bei Stromeingang geschlossen und die Luftdüse geöffnet. Die Steuerung kann jedoch auch umgekehrt vorgenommen werden. Wird die Vergaserdrosselklappe 2 geöffnet, zieht sie den Kolben 18 nach rechts und der Kolben 22 wird durch die Feder an den Anschlag im Zylinder 19 gedrückt. Dabei öffnet sich der Schalter

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Es tritt außerdem Luft über die Bohrung -es können auch mehrere sein- in den Zylinder. Wird nun die Drosselklappe aus irgend einer geöffneten Stellung durch Gaswegnehmen geschlossen, so drückt die sich verdichtende Luft im Zylinder 19 zuerst: den Kolben 22 nach außen und der Schalter 26 wird geschlossen, ehe die Drosselklappe 2 geschlossen ist. Durch die Größe der Bohrungen 24 und 25 kombiniert mit der

Rückholkraft der Feder, die die Drosselklappe schließt, I

kann man die Zeit bestimmen, die die Vergaserdrosselklappe 2 bis zur totalen Schließung benötigt. Ein bis zwei Sekunden genügen erfahrungsgemäß. Die Drosselklappe wird bei Beginn des Schubs zuerst schnell zurückgehen, da erst der Kolben 22 nachgibt und erst danach die Verdichtung der Luft beginnt. Genau das ist Ziel dieser Erfindung, denn die Motordrehzahl soll ja bei Gaswegnehmen absinken. Die Drosselklappe 2 soll jedoch nicht ganz schließen, da sonst durch den nachlaufenden Kraft- g

stoff und das sich absaugende Kondensat mangels Brennluft die CH-Spitze 4o im Abgas entsteht.

Wenn vor dem Schließen der Drosselklappe 2 über die Kolben 18 und 22 der Schalter 26 den Strom freigibt, der die Leerlauf-Magnetkraftstoffdüse schließt, und die

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Luftdüse 28 öffnet, so wird erstens der Kraftstoffanteil herabgesetzt und zweitens Brennluft zugeführt. Dadurch können die oben angeführten Kraftstoffe bei richtiger Abstimmung voll verbrennen, und es entstehen bei Schubbeginn keine höheren CH-Anteile als bei der vorher stattfindenden Gleichfahrt.

Das Ende der Abschaltung von Leerlaufkraftstoffdüse" und Öffnung der Luftdüse 28 wird durch zwei Maßnahmen vorgenommen. Entweder gibt der Fahrerwieder Gas, also öffnet die Drosselklappe 2, dann wird durch das Zurückgehen der Kolben 18 und 22 der Schalter 26 geöffnet und der Strom zu den Düsen unterbrochen. Oder die Drehzahl des Motors sinkt unter 12oo - 14oo Upm. In diesem Falle wird die Unterbrechung des Stroms durch eine drehzahlabhängige Schaltung -Elektronik o.a.m.- vorgenommen.

Bei diesem Ende, also Wiedereinschaltung der Leerlaufdüse und Schließung der Luftdüse 28, tritt zuerst zu wenig Kraftstoff in das Gemisch zum Motor. Das hat zwei Gründe. Einmal ist der Kraftstoff träger als die Luft, zum anderen fällt etwas Kraftstoff am Anfang wieder aus, da er am Ansaugkrümmer einen Film bildet. Dieser Film hat eine bedeutend geringere Geschwindig-

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keit als das Gasgemisch, und magert somit für einige Sekunden das in den Zylinder eintretende Gemisch ab.

Es ist deshalb nach dieser Erfindung vorgesehen, daß bei Schubbetrieb durch mechanische oder elektromagnetische Einrichtungen eine Düse sich mit Kraftstoff füllt, die bei öffnung der Leerlaufmagnetdüse diesen Kraftstoff in den Ansaugkanal oder Mischkammer g

des Vergasers spritzt, am besten im Bereich des Strömungsschattens vom Leerlaufgemisch. Da die Steuerung zum Schließen und öffnen der Leerlaufmagnetdüse bereits vorhanden ist, kann diese Düse an die gleiche Steuerung angeschlossen werden.

Fig. 3 zeigt den zweiten Teil des California-Zyklusses.

33 = 24 Km/h

34 = 24 - 48 km/h

35 = 48 - 8o km/h f

36 = 8o - 32 km/h

37 · 32 - ο km/h

38 = Leerlauf

Die gestrichelte Linie 42 zeigt die CH-Anteile ohne die Maßnehmen dieser Erfindung. Sie sind schon sehr niedrig infolge der Einrichtungen nach P 15 76 44o.6. Mit diesen

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werden die USA-Vorschriften von 1974 erfüllt.

Die durchgehende Linie 43 zeigt die Ergebnisse mit den zusätzlichen Maßnahmen nach dieser Erfindung. Damit werden die Bestimmungen von 1975 - 1979 erfüllt, was kein anderes auch bedeutend aufwendigeres System erreicht.

Eine zusätzliche Verbesserung bringt die Absperrung des Kanals 6 -also Hauptdüsengemischstrom- bei Leerlauf. Die Klappe 7 ist bei geschlossener Drosselklappe 2 in der unteren Stellung und schließt den Austritt des Kanals 6 ab. öffnet die Drosselklappe 2, so wird am einfachsten über eine Hebeknechanik -nicht gezeichnetauch der Schieber 7 nach oben gezogen und gibt die öffnung des Kanals 6 frei. Die Klappe 7 kann auch elektrisch über die gleiche Steuerung gesteuert werden, die die Leerlaufnagnetdüse und die Luftdüse 19 öffnet bzw. schließt.

Es ist bekannt, daß man die NOx-Anteile im Abgas um ca. 85 % senken kann, wenn man der Brennluft ca. Io - 15 % Auspuffgas zusetzt. Dies hat jedoch bei Vollast den Nachteil, daß im Zylinder Io - 15 % weniger Brennluft enthalten ist und somit die Leistung des Motors um diese

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Werte sinkt. Da jedoch die giftigen Abgase hauptsächlich im Stadt- und Vorortverkehr schädlich sind und zwar deshalb, weil sie in größeren Mengen anfallen -mehr Automobile pro Raum- und zum anderen kaum durch strömende Luft weiter getrieben werden, ist es wichtig, die giftigen Abgase in dort üblichen Geschwindigkeiten, also höchstens bis 80 km/h, radikal zu senken.

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Dieses Ziel wird durch die besondere Steuerung in der Zuführung der Auspuffgase nach der Erfindung erreicht, ohne daß ein Leistungsverlust auftritt.

Angenommen die Drosselklappe des Vergasers liegt mit loo° bei geschlossener Stellung zur Vergaserwand an und hat eine Stellung zu I8o° zu dieser, wenn sie ganz geöffnet ist. Somit bewegt sich die Drosselklappe des Vergasers vom Leerlauf bis Vollast um 80 . Das ist bei einer Länge von 23 mm des Hebels der Drosselklappenwelle 3 ein Weg von 3o mm.

Die Drosselklappe 31 im Ansaugkanal für die Auspuffgase liegt mit Io5° bei geschlossener Stellung zur Ansaugwand. Wenn diese Klappe eine Drehung von 145 macht,

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ist sie nahezu wieder geschlossen. Hierfür braucht der Hebel der Welle 32 einen Weg von 3o mm, wenn er 16 mm lang ist. Das bedeutet, daß die Zugstange beim Hebel der Vergaserdrosselklappe 2 bei ca. 23 mm vom Mittelpunkt der Welle 3 angesetzt werden muß, und beim Hebel der Drosselklappe 31 bei ca. 16 mm vom Mittelpunkt der Welle 32 angesetzt werden muß, um die Klappe 32 um 145 zu drehen, wenn die Klappe 2 um 8o° gedreht wird.

Damit wird bei richtiger Abstimmung des Durchmessers vom Ansaugkanal für die Auspuffgase im Zylinder 27 und der Dicke der Welle 32 bei ca. 1/3 Lastbereich des Motors -also etwa 8o km/h, beim Mittelklassewagen die Klappe 31 so weit geöffnet, daß der Raum zwischen Durchgang und Welle 32 frei ist. Dieser Durchgang vergrößert sich dann nicht mehr und nimmt von 3/4 bis Vollast wieder ab, da die Klappe 32 in der weiteren Drehung den Durchgang fast ganz wieder schließt.

Die Auspuffgase sowie Zusatzluft bei Schub werden über die Leitung 16, den Kanal 15 und den Sammelring 14 durch den schmalen Schlitz 13 wieder mit hoher bis

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Schallgeschwindigkeit dem Vergasergemisch kondensatabhebend zugeführt.

24, 25 und 3o sind Bohrungen für Lufteinlässe. 39 sind die Schaltpunkte beim Beschleunigen von 48 auf 8o km/h bzw. die Spitzen, die an CH-Anteilen dabei auftreten. 8 ist der Deckel des Mischgerätes 9 mit der konischen Abreißkante für den Kraftstoffilm.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

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ί Iy Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung zur Verbesserung der Gemischbildung und Herabsetzung von unverbrannten Bestandteilen im Abgas sowie Senkung der Stickoxydanteile ohne Leistungsverlust, versehen mit einer Einrichtung, die bei Schubbetrieb die Leerlaufmagnetdüse schließt und evtl. zusätzlich eine Luftzuführdüse öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter, der den oder die Kontakte auslöst, nicht direkt vom Vergasergestänge betätigt wird, sondern eine für die Schließung der Drosselklappe(2) zeitverzögernde Einrichtung zwischengeschaltet ist, die jedoch den Schalter sofort bei Beginn der Schließbewegung der Drosselklappe(2^betätigt.
2. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem Zylinder (l9) mit zwei Kolben (ϊβ) und (22) besteht.

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3. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (18) mit dem Drosselklappengestänge verbunden ist und der andere Kolben mit seinem Teil (22a) den Schalter betätigt.
4. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) mittels Feder (23) in eine Endstellung gedrückt wird und durch die luftverdichtende Bewegung des Kolbens (18) bei Schub den Kolben (22) in die andere Stellung drückt.
5» Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit· Fremdzündung , dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Wahl der Stärke der Rückholfeder der Vergaserdrosselklappe (2) und der Größe der Bohrungen für die Luft, die in den Zylinder (19) eintritt, die Zeit bestimmt wird, in welcher die Drosselklappe (2) sich schließt.

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6. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schubbetrieb mechanisch bzw. elektronisch durch die gleiche Steuerung, die das öffnen und Schließen der Leerlaufmagnetdüse bewirkt und der Schieber (7) den Austritt des Hauptdüsen-Kraftstoffstroms schließt.
7. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossener Drosselklappe (2) auch der Schieber (7) durch mechanische oder elektrische Steuerung den Kanal (6) absperrt.
8. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse, vorzugsweise Elektromagnetdüse, bei Schub Kraftstoff ansaugt und diesen bei der Öffnung der Leerlaufmagnetdüse in den Mischkanal des Vergasers ausspritzt, vorzugsweise in den Bereich des Strömungsschattens vom Leerlaufgemisch.
9. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet,

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daß diese Düse mit der selben Steuerung (Elektronisch oder elektrisch) gesteuert wird, die die Leerlaufmagnetdüse steuert.
10. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung nach Anspruch 1 und/oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Ansaugkanal Auspuffgase vom Motor angesaugt werden und die Mengensteuerung dieser züge- j führten Auspuffgase so ist, daß bis etwa 8o km/h ca. Iq- 15 % Auspuffgas zur Brennluft zugeführt wird, danach nicht mehr ansteigt und ab 3/4-VoBast die Zuführung der Auspuffgase reduziert wird, so daß bei Vollast nichts oder fast nichts an Auspuffgasen angesaugt wird.
11. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet,

daß die Auspuffgase und die Zusatzluft bei Schub in ™

einen Sammelraum (14) geführt werden, aus dem sie durch einen engen Schlitz (13) unterhalb der Drosselklappe (2) des Vergasers mit hoher Geschwindigkeit bis Schallgeschwindigkeit in den Mischraum kondensatabhebend eintreten.

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12. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Schlitz (13) den gesamten oder nahezu gesamten Ringraum an oder unterhalb der Vergaserwand erfaßt, der von dem Schlitz (lo) freigelassen worden ist, wobei sich der Schlitz (lo) im Strömungsschatten des Leerlaufgemisches stromab befindet.
13. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Kraftstoffdüse verbunden mit der Verzögerung der Luftdrosselklappe nach den hier beschriebenen, entsprechend abgewandelten Einrichtungen auch für Motore mit Einspritzung Anwendung findet.
14. Zusatzgerät für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung nach Anspruch 1 und/oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Ansaugkanal Auspuffgase vom Motor angesaugt werden und die Mengensteuerung dieser zugeführten Auspuffgase so ist, daß im mittleren Lastbereich Auspuffgas zur Brennluft zugeführt iwrd, danach nicht mehr ansteigt und ab 3/4-Vollast die Zuführung der Auspuffgase reduziert wird, so daß bei Vollast nichts oder fast nichts an Auspuffgasen angesaugt wird.

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