DE2055865A1 - Brennkraftmaschine mit einem eine Gemischzumeßeinrichtung umgehenden Umluftkanal - Google Patents

Description

• Brennkraftmaschine mit einem eine Gemischzumeßeinrichtung umgehenden Umluftkanal Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem eine Luftzumeßeinrichtung, insbesondere eine Vergaser-Drosselklappe, umgehenden Umluftkanal sowie einer mit einem Stellglied in seinen Querschnitt ragenden Reguliervorrichtung. In erster Linie ist dabei an eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gedacht, jedoch ist die Erfindung auch bei stationären Brennkraftmaschinen odcr Brennkraftmaschinen für andere Einsatzzwecke mit Vorteil verwendbar.
• Eine Brennkraftmaschine der obenangegebenen Art ist beispielsweise aus der französischen Patentschrift 1 599 537 in der Weise bekannt, daß die Beguliervorrichtung eine in den Querschnitt des Umluftkanals ragende Schraube bestimmter Konstroktion enthält. Während eo sich bei dieser bekannten Konstruktion demgemäß um eine echte Reguliervorrichtung handelt, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art in der Weise auszubilden, daß in Form einer Regelung eine selbsttätige Konstanthaltung der Leerlaufdrehzahl bei schwankender Belastung erfolgt. Außerdem soll die Konstruktion so getroffen sein, daß durch einfache Ergänzungen ebenfalls selbsttätig eine Vergrößerung der zugeführten Luftmenge bei bestimmten Betriebsarten der Maschine, beispielsweise im Schubbetrieb und extremer Spätzündung, erfolgen kann.
• Die erfindungemäße Lösung der genannten Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet; daß die Reguliervorrichtung eine durch eine Membran,an der das im übrigen in Richtung seiner Achse verschiebbar gelagerte Stellglied befestigt ist, in zwei Teilkammern unterteilte Betätiglmgskammer enthalt, deren dem Stellglied abgekehrte eine Teilkammer mit der Atmosphäre und deren andere Teilkainmer mit dem in Strömungsrichtung hinter dem Stellglied liegenden Bereich des Umluftkanals verbunden ist, und daß in die Betätigungskammer ein Spannt organ hineinragt, das durch Auflage auf der Membran eine Ausgangslage des Stellgliedes definiert, die einer v@rgegebenen Leerlanfdrehzahl entspricht. Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftnaschine erfolgt elo eine Regulierung im Sinne einer einmaligen Einstellung eines schraubenartigen Gliedes nur zu dem Zweck, eine Ausgangslage des Stellgliedes und damit eine Grundeinstellung der Leerlaufdrehzahl vorzunehmen. Nach dieser Grundeinstellung erfolgt eine Regelung auf konstante Leerlaufdrehzahl in der Weise, daß der jewei lige Druck in Umluftkanal git dem Atmosphärendruck verglichen wird. Dieter Vergleich geschieht in den beiden Teilkamer der Betätigungskammer mittel der Membran, an die das eine Ende des Stellorgans geführt int.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Spann organ, das also zum iferstellen der Grundeinstellung der Leerlaufdrehzahl dient, eine in das Gehause der einen Teilkammer, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht, in Richtung auf die Membran weisend eingeschraubte Druckschraube.
• Diese Druckschraube braucht nicht notwendigerweise mit ihrem in die Teilkammer hineinragenden freien Ende unmittelbar auf der Membran aufzuliegen, vielmehr ist es zweckmäßig, wenn zwischen der Druckschraube und der Membran eine Druckfeder eingespannt ist. Diese Druckfeder kann an ihren beiden Enden tellerartige Zwischenglieder enthalten, die eine sichere Auflage einerseits des Endes des Spannorgans, andererseits der Membran gewährleisten.
• Diese Druckfeder sorgt also für eine elastische Verbindung zwischen dem Spannorgan und der Membran; sie schafft jedoch auch eine gewisse Vorspannung im Sinne des Hineinragens des Stellorgans in den Strömungsquerschnitt des Umluftkanals. Schon aus diesem Grunde kann es zweckmäßig sein, wenn die Membran mit ihrer die andere 'Peill;ammer begrenzenden Fläche auf einer weiteren Druckfeder aufliegt, die Membran in ihrem mittleren Bereich also praktisch federnd zwischen den beiden Druckfedern gehalten ist. Die beiden Druckfedern können so ausgebildet sein, daß sie eine gewünschte Regelkennlinie schaffen.
• Wie bereits angedeutet, ist die Durchbiegung der Membran und daher das Maß des Hineinragens des Steliorgans in den Strönungs querschnitt den Umluftkanals abhängig von der Druckdifferenz in den beiden Teilkammern. Steigt also nach der Grundeinstellung der Leerlauf@rehzahl diese, so wird der in Strömungsrichtung hinter dem Stellorgan abgegriffene Unterdrtick größer, und das Stellglied bewegt sich weiter in den Strömungsquerschnitt des Umluftkanale hinein. Das Umgekehrte gilt bei einer Verringerung der tatsächlichen Drehzahl.
• Vorteilhafterweise ist die Konstruktion so getroffen, daß der Umluftkanal j Bereich des Stellgliedes rechtwinklig abgebogen ist und die Achsen von Stellglied nebst Membran und von den durch die Abb@gung entstandenen beiden Teilen des Kanals einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen. In diesem Falle wird das Stellglied einen sich verjiingenden Elldbereich besitzen, der zusammen mit der Wand des achsgleich verlaufenden Teiles des Umluftkanals einen Regelquerschnitt für die Strömung bildet.
• Schon um eine gewisse Dämpfung des Regelvorganges sicherzustellen, wird man die eine Teilkammer über eine Drossel @ tit der Atmosphäre verbinden. Diese Konstruktionsvariante hat jedoch auch für den Pall Bedeutung, daß sich zwischen der einen Teilkammer und einem mit dem Umluftkanal verbundenen Raum ein Verbindungskanal erstreckt, in dessen Verlauf ein nur bei bestimmten Betriebszuständen der Maschine öffnendes Ventil zur Erhöhung der geregelten Strömungsmenge angeordnet ist. Diese Ausführungsform der Erfindung bietet also die Möglichkeit, beispielsweise für Schubphasen und extreme Spätzündung sowie Andere Betriebszustände der Maschine die gerne gelte Luftmenge zu erböhen.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der figürlich dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen senkrechte Schnitte durch den hier interessierenden, den Umluftkanal enthaltenden Bereich einer Vergaser-Brennkraftmaschine. Es sei an dieser Stelle eingefügte daß die Erfindung grundsätzlich auch bei Einspritzmotoren Anwendung finden kann.
• In dein in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Umluftkanal aus zwei senkrecht ineinander einlaufenden Kanalteilen 1 und 2 zusammengesetzt. Die Achsen 3 und 4 der beiden Kanal teile sowie die Achse 5 des Stellgliedes 6 schnciden stich in einem Punkt. Das Stellglied 6 definicrt mit seinem siQh etwa kegelförmig verjüngenden Endbereich 7 und der Wand 8 den Regelquerschnitt 9 für die Luftströmung in dem Umluftkanal 1,2. Das in der Figur obere Ende des Stellgliedes 6 ragt in die allgr'ein mit 10 bezeichnete Betätigungskammer hinein, die durch die Membran 11 in zwei Teilkammern 12 und 13 unterteilt ist. Während die eine Teilkammer 12 über die Drossel 14 m,t der Atmosphäre in Verbindung steht, so daß in ihr zumindest ungefähr Atmosphären druck herrscht, ist die andere Teilkammer 13 über den Kanal 15 mit dem in der Figur senkrecht verlaufenden Teil 2 des Umluftkanals verbunden. ia demgemäß über den Kanal 15 der anderen Teilkammer 13 der Unterdruck mitgeteilt wird, der in dem Umluftkanal 1,2 in Strömungsrichtung hinter dem Regelquerschnitt 9 herrscht, ist der Druck in der anderen Teilkammer 13 ,abhängig von der jeweiligen Leerlaufdrehzahl.
• Das bedeutet, daß bei einer Vergrößerung der Leerlaufdrehzahl der Druck in der anderen Teilkammer 13 verringert und demgemäß die Membran 11 in Richtung auf den Umluftkanal 1,2 durchgebogen wird. Das hat wiederum infolge der Verbindung des Stellgliedes 6 mit der Membran 11 zu Folge, dsß der Regelquerschnitt 9 verringert und demgemäß die Drehzahl herabgesetzt wird.
• Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Membran 11 zwischen die Gehäuseteile 16 und 17 der beiden Teilkammern 12 und 13 eingespannt * Der Gehäuseteil 17 weist ferner eine Gleitführung 18 für das Stellglied 6 auf Die Membran 11 und damit das Stellglied 6 stehen nicht nur unter der Wirkung der Differenz zwischen den Drucken in den Teilkammern 12 und 13, sondern auch unter dem Einfluß der Druckfedern 19 und 20 in diesen. Betrachtet man zunächst die Druckfeder 19, so ist sie zwischen zwei Teller 21 und 22 eingespannt, vati denen sich der erste ferner uuf die in das Gehäuse 16 eingeschraubte Druckschraube 23 abstützt, während der zweite Teller 22 eine das Verkanten des Stellgliedes 6 ausschließende Auflage zwischen der Feder 19 und dem Stellglied herstellt. Selbstverständlich muß dafür gesorgt werden, daß das Stellglied 6 an dieser Stelle mit der Membran 11 so verbunden ist, daß es Membranbewegungen in beiden Richtungen folgen kann.
• Die Druckfeder 19 bildet zusammen mit der Druckschraube 23 ein Stellorgan, durch das eine Grundeinstellung g der Leerlaufdrehzahl vorgenommen werden kann. In Abhängigkeit von der Einstellung dieses Stellorgans erhält nämlich die Membran eine mehr oder weniger große Vorspannung in Richtung auf den Umluftkanal 1,2 und entgegen der Wirkung der Feder 20.
• Die figürlich dargestcllte Konstruktion gestattet mititin, soweit sie bisher beschrieben wurde, bei mittels der Stellschraube 24 eingestelltem konstante:n CO-Gehalt der Abgase eine Regelung auf konstante Leerlaufdrehzahl bei Bclastungsschwankungen zumindest in einem gewissen Bereich vorzunehmen.
• Häufig ist es nun erwünscht, der durch den Unterdruck in dem Teil 2 des Umluftkanals gebildeten Regelgröße eine zusätzliche Größe aufzuschalten, beispielsweise bei Schubphasen oder extremer Spät zündung des Motors. Diese Aufschaltung soll so erfolgen, daß eine Vergrößerung der geregelten Luftwege auftritt. Zu diesem Zweck ist in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel die eine Teilkammer 12 außer mit der Atmosphäre (iiber die Drossel 14) mit einem Rauia verbunden, in dem der in den Teil 2 des Umluftkanals herrschende Druck oder ein ihm proportionaler Druck vorliegt. In dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies der Verbindungskanal 25, der in den Kanal 15 einmündet und in dessen Verlauf das Ventil 26 angeordnet ist, das, beispielsweise vom Saugrohr her angesteuert, nur dann öffnet, wenn die Maschine im Schub betrieben wird.Infolge geeigneter Bemessung der Drossel 14 steIlt sich während dieser Betriebsphasen in der einen Teilkammer t2 also ein Druck ein, der die Differenz zwischen den Drücken in den beiden Teilkammern 12 und 13 zu verringern sucht. Bei einer Vergrößerung des Unterdruckes in dem Teil 2 des Umluftkanals hat dies beispielsweise zur Folge, daß das Stellglied 6 nicht so weit in den Strömungsquerschnitt hineinbewegt wird, wie dies bei alleiniger Ausregelung auf konstante Leerlaufdrehzahl der Fall wäre.
• Diese durch den Kanal 25 und das Ventil 26 hervorgerufene Gegenwirkung kann so bemessen sein, daß beim Übergang auf Schubbetrieb bereits vor Zurücknehmen der Gaszufuhr der Querschnitt für die für den Schubbetrieb erforderliche Luftmenge geöffnet; ist und der Regelquerschnitt 9 erst nach Abschalten eines Drehzahlrelais und damit des Ventils 26 abgeregolt wird. Wie bereits angedeutet, ist jedoch auch eine Druckventilsteuerung bei 26 möglich, wobei aber der Einsatz eines zusätzlichen Schließdämpfers sinnvoll sein kann.
• Es war gesagt worden, daß die Teilkammer 12 mit der Atmosphäre in Verbindung stehen soll. Das bedeutet aber nicht, ist die Drossel 14 ir jedes Fall im Freie führen muß, vielmehr kann sie beispielsweise auch in den Teil 1 des Umluftkanals einmünden.
• Der Begriff " Atmosphäre " ist im Rahmen der Erfindung also in weitem Sinne zu verstehen; es handelt sich um die Übertragung eines Drucke., der im Arbeitsbereich praktisch konstant und hinsichtlich seiner Größe etwa gleich dem äußeren Luftdruck ist.
• Es kann zw@ckmäßig sein, nicht nur fiir die Leerlaufdrchzahl, sondern auch für das Maß der Erhöhung der geregelten Luftmenge eine Möglichkeit zur Grundeinstellung zu haben. Eine entsprechende Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, das die Druckschraube als Gewindehülse mit Innen-und Außengewinden ausgebildet ist, die zur Einstellung der vorgegebenen L@@ @ la.ufdrehzahl über die Druckfeder dient, und daß in die Gewindehülse ein mit einem Anschlag an der Membran zusammenwirkender Gewindestift eingeschraubt ist, der eine Grundeinstellung für die Erhöhung der geregelten Strömungsmenge liefert.
• Figur 2 zeigt die vichtigsten Einzelheiten eines entsprechenden Ausführungsbeispiels. Mit 30 und 31 sind die durch Membran 32 getrennten Teilkammern der Betätigungskammer bezeichnet. Die Druckschraube für die Leerlaufeinstellung ist als Gewindehülse 33 ausgebildet, die über die Druckfeder 34 auf die Membran 32 wirkt. 35 ist wiederum ein Federteller. In die Gewindehülse 33 ist der Cewindestift 36 eingeschraubt, der mit dem Anschlag 37 an der Membran zusammenarbeitet. Der Stift 36 gestattet, unabhängig von der Leerlaufeinstellung die Erhöhung des geregelten Luftdurchsatzes beispielsweise bei Schub vorzunehmen.
• Auch hier wird die Leerlaufdrchzahl bei Belastungsschwankungen, wie sie z.B. bei Reibungsänderungen infolge Einlaufens der Maschine oder Temperaturänderungen sonst anttreten können, konstant gehalten.

Claims (9)

A n s p r ü c h e

1. Brennkraftmaschine mit einem eine @uftzumeßeinrichtung, insbesondere eine Vergaser-Drosselklappe, umgehenden Umluftkanal sowie einer mit einem Stellglied in seinen Querschnitt ragenden Reguliervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliervoreichtung eine durch eine Membran (11), an der das im übrigen in Richtung seiner Achse (5) verschiebbar gelagerte Stellglied (6) befestigt ist, in zwei Teilkammern (12, 13) unterteilte Betätigungskammer (10) enthält, deren dem Stellglied (6) abgekehrte eine Teilkammer (12) mit der Atmosphäre und deren andere Teilkammer (13) mit dem in Strömungsrichtung hinter dem Stellglied (6) liegenden Bereich (2) des Umluftkanals (1,2) verbunden ist,und daß in die Betätigungskammer (io) ein Spannorgan (19,23) hineinragt, das durch Auflage auf der Membran (11) eine Ausgangslage des Stellgliedes (6) definiert, die einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl entspricht.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, daß das Spannorgan eine in das Gehäuse (16) der einen Tellkammer (12) in Richtung auf die Membran (11) weisend eingeschraubte Druckschraube (23) enthält.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckschraube (23) und der Membran (11) eine Druckfeder (19) eingespannt ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (11) mit ihrer die andere Teilkammer (13) begrenzenden Flache auf einer weiteren Druckfeder (20) aufliegt.

5. Brcnnkraftma.schinc nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umluftkanal (1,2) im Bereich des Stellgliedes (6) rechtwinklig abgebogen ist und die Achsen (5) von Stellglied (6) nebst Membran (11) und von den durch die Abbiegung entstandenen beiden Teilen (1,2) des Kanals einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.

6. Bren@kraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglicd (G) einen schuh verjüngenden Endbereich (7) besitzt, der zusamrtcn mit der Wand (8) des achsgleich verlaufenden Teiles (2) des Umluftkanals einen Regelquerschnitt (9) für die Strömung bildet.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Teilkammer (12) über eine Drossel (14) mit der Atmosphäre verbunden ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der einen Teilkammer (12) und einem mit dem Umluftkanal (1,2) verbundenen Raum (15) ein Verbindungskanal (25) erstreckt, in dessen Verlauf ein nur bei bestimmten Betriebszuständen der Maschine öffnendes Ventil (26) zur Erhöhung der geregelten Strömungemenge angeordnet ist.

9. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 3 und 8 oder nach den Ansprüchen 3 und 8 und einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschraube als Gewindehülse (33) mit lunen- und Außengewinden ausgebildet ist, die zur Einstellung der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl über die Druckfeder (34) dient, und daß in die Gewindehülse (33) ein mit einem Anschlag (37) an der Membran (32) zusammenwirkender Gewindestift (36) eingeschraubt ist, der eine Grundeinstellung für dia Erhöhung der geregelten Strömungsmenge liefert.

L e e r s e i t e