DE2137234A1

DE2137234A1 - Zündverstellvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2137234A1
Application number: DE19712137234
Authority: DE
Inventors: Karl H. Grosse Pointe Woods Mich. Gropp (V.St.A.)
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1970-08-03
Filing date: 1971-07-26
Publication date: 1972-03-09
Also published as: CA947158A; JPS5037817B1; GB1293713A; DE2137234C3; FR2103892A5; DE2137234B2; US3698366A

Description

Zündverstellvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Zündverstellvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit einer Unterdruckverstelleinrichtung, die entsprechend dem Unterdruck im Vergaser vor der Drosselklappe eine Verstellung des Zündzeitpunktes vornimmt.

Es sind bereits Zündverstellvorrichtungen vorgeschlagen, bei denen mechanische Einrichtungen in die Unterdruckleitung eingeschaltet sind, die die Aufgabe haben, die Unterdruckverstellung zu verlangsamen oder zu beschleunigen. Diese Einrichtungen enthalten ein Rückschlagventil sowie eine Durchtrittsöffnung in parallel laufenden Leitungen. Während einer raschen Beschleunigung des Fahrzeuges öffnet das Rückschlagventil und sorgt somit für einen raschen Druckausgleich innerhalb der Leitung, so dass der Druck vom Vergaser rasch an die Unterdruckdose weitergegeben werden kann.

US-154 / 13. Juli 1971

20981 1/11OA

Diese .Lösungen besitzen jedoch den Nachteil, dass sie bezüglich des Kraftstoffverbrauches nicht zufriedenstellend arbeiten. Durch die bereits vorgeschlagenen Lösungen tritt die Verbrennung des Kraftstoffes relativ spät ein, insbesondere auch zu einem Zeitpunkt, der hinter dem Optimum liegt, so dass die Verbrennung bis in den Expansionsbereich des Verbrennungszyklus hineinreicht.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, in die Unterdruckleitung vorn Vergaser zur Unterdruckdose eine Einrichtung einzuschalten, die eine Zwischen-» dose enthält , wobei diese Zwischendose durch eine Trennwand in zwei " Kammern aufgeteilt ist, die Verbindung zwischen diesen Kammern durch

eine Drosselstelle durchführbar ist, diese Verbindung jedoch durch ein Sperrventil unterbrochen ist, das nur öffnet, wenn in der zündverstellerseitigen Kammer der Zwischendose ein höherer Druck herrscht als in der vergaserseitigen Kammer, daß weiterhin am zündverstellerseitigen Ausgang der Zwischendose eine Drosseleinrichtung angeordnet ist und dass parallel zur Zwischendose an die Unterdruckleitung eine Hauptleitung angeschlossen ist, die ein Sperrventil enthält, das nur öffnet, wenn auf der Vergaserseite des Sperrventils ein gewisser Überdruck gegenüber der Zündverstellerseite des Sperrventils vorhanden ist.

- Durch die bereits vorgeschlagene Einrichtung wird der Kraftstoffverbrauch

der Einrichtung in soweit verbessert als sich günstigere Verhältnisse dann ergeben, wenn nach einer Beschleunigung und nachfolgender Verzögerung des Fahrzeugs, die nur kurz dauerte» eine weitere Beschleunigung eintritt.

Die vorgeschlagenen Lösungen besitzen jedoch den Nachteil, dass sie relativ kompliziert im Aufbau sind. Ziel der Erfindung ist es daher, eine einfache, unaufwendige Konstruktion vorzuschlagen, die die Vorteile der bereits vorgeschlagenen Lösungen beinhaltet.

US-154 / 13. Juli 1971 209 811/110 4 "³-

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass in die Leitung vom Vergaser zur Unterdruckdose eine Drosseleinrichtung eingeschaltet ist und dass der aündverteilerseitige Bereich der Leitung über ein Ventil mit einer Ansaugstutzenmessöffnung im Ansaugstutzen der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, wobei das Ventil vom Druckunterschied im Ansaugstutzen und Atmosphärendruck steuerbar ist.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht das Ventil aus einer federbelasteten Membrane, die eine Platte trägt, die auf einen Ventilsitz drückbar ist, wobei sich auf einer Seite der Membrane eine Kammer mit Atmosphärendruck befindet, während die andere Seite der Membrane eine Kammer enthält, die über eine Leitung mit dem Ansaugstutzen der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist.

Durch die erfindungsgemässe Konstruktion wird ermöglicht, dass während einer raschen Beschleunigung des Fahrzeuges das Ventil öffnet, hervorgerufen durch den geringeren Druck im Ansaugstutzen, Die Erfindung ermöglicht aber auch eine rasche Zündve rs teilung nach einer momentanen Verzögerung und daran anschliessenden Wiederbeschleunigung, und zwar auf den Anfangspunkt der Stellung des Zündverteilers, und zwar nach vorausgegangener mittlerer Beschleunigung.

Nähere Einzelheiten der Erfindung und weitere Vorteile gehen aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Anordnung;

US-154 / 13. Juli 1971 - 4 -

2 0 981 1/1104

Fig. 2 ein Diagramm, bei dem die Zündverstellung über der Zeit aufgetragen ist.

In der Figur 1 sind schematisch nur die Teile der Anlage dargestellt, die für ein Verständnis der Erfindung erforderlich sind.

Ein Vergaser ist mit 10 bezeichnet. Eine Verteilerplatte trägt die Bezeichnung 12, eine Unterdruckdose die Bezeichnung 14. Eine Leitung 16 verbindet den Vergaser mit der Unterdruckdose und verstellt automatisch ent- ^ sprechend dem Unterdruck die Zündung.

Der Vergaser 10 enthält im einzelnen einen Ansaugkanal 18 mit einem Lufteinlass 20 an einem Ende und einem Ansaugstutzen 22 am anderen Ende. Der Ansaugkanal 18 enthält ein Venturirohr 24 sowie eine Drosselklappe 26. Letzte ist drehbar im Ansaugkanal 18 befestigt. Kraftstoff wird auf übliche , im einzelnen nicht näher dargestellte Weise dem Vergaser zugeführt.

In der Figur ist die Drosselklappe 26 in ihrer Leerlauf position gezeichnet. Oberhalb der Drosselklappe ist eine Vergasermessöffnung 28 vorgesehen. Die Anordnung ist dabei so vorgenommen, dass bei Öffnung der Drossel- ^ klappe die Kante der Drosselklappe diese Öffnung in einem gewissen Abstand

überstreicht. Dadurch ist sichergestellt, dass der Druck in der Vergasermessöffnung als eine Funktion der Drosselklappenstellung erscheint. Ist die Drosselklappe geschlossen, so herrscht in der Vergasermessöffnung im wesentlichen atmosphärischer Druck, Weiterhin ist eine Ansaugstutzenmessöffnung 30 im Ansaugstutzen vorgesehen; ihr Zweck wird weiter unten beschrieben.

US-154/ 13. Juli 1971

209811/1104

Wie bereits oben festgestellt, enthält der Verteiler eine Verteilerplatte 12, die um die Drehachse 31 schwenkbar am Verteiler befestigt ist. Die Verteilerplatte kann relativ zur Verteilerwelle 32 verschwenkt werden. Die Verteilerwelle selbst besitzt sechs Erhebungen 34, die beispielsweise sechs Zylindern der Verbrennungskraftmaschine entsprechen. Jede der Erhebungen arbeitet mit einem. Tastfinger 36 zusammen; der Tastfinger 36 bildet einen Teil der Kontakte 38.

Eine Drehung der Verteilerplatte 12 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn für spätere Zündung oder im Uhrzeigersinn für frühere Zündung wird durch einen Betätigungshebel 40 bewirkt, der an der Unterdruckdose 14 angeschlossen ist.

Die Unterdrückdose 14 ist von konventioneller Konstruktion. Sie besitzt ein Gehäuse 42, dessen Inneres durch eine Membrane 48 in eine Kammer 44 für Atmosphärendruck und in eine Kammer 46 unterteilt ist. Die Membrane ist mit dem Betätigungshebel 40 verbunden; sie wird durch eine Druckfeder 50 nach rechts gedruckt. Die Kammer 44 hat ein nicht dargestelltes Ventil, das das Innere der Kammer mit der atmosphärischen Luft verbindet. Die Kammer 46 ist mit der Leitung 16 verbunden.

Während eines Stillstandes des Motors oder anderen Betriebs zu ständen, die noch beschrieben werden sollen, herrscht atmosphärischer Druck auf beiden Seiten der Membrane 48. Dadurch wird der Feder 50 erlaubt, den Betätigungshebel 40 nach rechts zu verschieben, so dass die Verteilerplatte sich in einer Position befindet, die einer Spätzündung entspricht. Wirkt nun ein Unterdruck auf die Kammer 46 ein, so bewegt sich die Membrane 48 entsprechend und der Betätigungshebel 40 wird nach links verschoben, so dass eine frühere Zündung innerhalb des Zündverteilers eingestellt wird.

US-154 / 13. Juli 1971 209811/1104 "⁶-

Die Verstellung entspricht dabei dem Grad des Unterdruckes.

Erfindungsgemäss münden nun zwei Leitungen 54 und 56 in die Leitung 16 ein. Die Leitung 54 ist so gestaltet, dass sie wahlweise durch ein Ventil 58 abgesperrt werden kann. Das Ventil ist so aufgebaut, dass es auf der Membrane 60 einer Hilfskrafteinrichtung 62 sitzt. Diese Hilfskrafteinrichtung hat konventionelle Bauart und enthält ein Gehäuse, das durch eine Membrane 60 in eine Kammer 64 und in eine Kammer 66 unterteilt wird. Die Kammer 64 ist durch eine Öffnung 68 mit der Atmosphäre verbunden, während die ψ Kammer 66 über eine Leitung 70 mit einer Ansaugstutzenmessöffnung 30

verbunden ist. Die Ansaugstutzenmessöffnung 30 sitzt im Ansaugstutzen, also hinter der Drosselklappe in Strömungsrichtung der eintretenden Luft gesehen. Eine Druckfeder 72 presst normalerweise die Membrane 60 und somit das Ventil 58 auf den Ventilsitz 74.

Eine Verbindung zwischen der Vergasermessöffnung 28 und der Leitung ist durch eine Leitung 76 möglich, die eine Drosseleinrichtung in Form eines Metallstopfens 78 enthält.

Der Metallstopfen 78 besteht aus gesinterten Metallpartikeln und ist so aus- f gelegt, dass er eine Vielzahl von labyrinthartigen Durchgängen für den

Durchtritt von Luft besitzt.

Aus dem Vorhergehenden geht hervor, dass bei Bestehen eines entsprechenden Druckes in der Leitung 70, was zur Folge hat, dass die auslösende Kraft grosser ist als die Kraft der Feder 72, das Ventil 58 schliesst, so dass die Verbindung zur Unterdruckdose 14 nur über den Metallstopfen 78 erfolgen kann. Ist jedoch der Unterdruck an der Ansaugstutzenmessöffnung geringer_s so ,wird das Ventil 58 abheben und für einen raschen Ausgleich der Drücke zwischen den Messöffnungen und der Kammer 46 sorgen.

US-134/13. ,«111971 ₂0ββ11/1104 "

Dadurch wird rasch eine Zündverstellung erreicht mit der Folge, dass ein Klopfen des Motors verhindert wird.

Obwohl im gezeigten Ausführungsbeispiel die Unterdruckdose 14 nur eine Membrane besitzt, ist selbstverständlich, dass hier auch andere Konstruktionen entsprechend angewendet werden können, die von anderer Konstruktion sind.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung ist wie folgt:

Vor dem Anlassen des Motors herrscht gleicher Druck in den Kammern 44, 46, 64 und 66. Der dort herrschende Druck entspricht dem Atmosphärendruck. Die Membrane 60 und das Ventil 58 werden auf dem Ventilsitz 74 durch die Druckfeder 72 gehalten.

Wenn der Motor angelassen wird, läuft ein Unterdruckstoss zur Kammer 46, bis der Unterdruck im Vergaser stark genug geworden ist, die Membrane 60 auf ihren Sitz zu bewegen und somit die Leitung 54 au schliessen. Wenn die Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf betrieben wird, wird der Unterdruck in der Leitung 16 und der Kammer 46 schnell durch den Metallstopfen 78 über die Vergasermessöffnung 28 abgebaut. Dieses Verhalten kann jedoch bei der Betrachtung der Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung vernachlässigt werden.

Wenn das Fahrzeug leicht oder mittel stark beschleunigt wird, hält der relativ hohe Unterdruck in der Leitung 70 die Membrane 60 auf dem Ventilsitz 74 fest. Das hat zur Folge, dass der Betrag des Druckabbaues in der Kammer 46 durch die Drosselöffnung, den Metallstopfen 78 in der Leitung 76 kontrolliert wird.

US-154 / 13. Juli 1971 - 8 -

209811/1104

Das wiederum hat zur Folge, dass der Betrag der Zündfrühverstellung im Sinne einer Verzögerung beeinflusst wird.

Wenn das Fahrzeug verzögert, herrscht im Ansaugstutzen 22 ein hoher Unterdruck. Dadurch hält die Membrane 60 das Ventil 58 auf seinem Sitz. Während die Drosselklappe geschlossen ist, herrscht an der Vergasermessöffnung 28 im wesentlichen Atmosphärendruck. Die Steuerung erfolgt nun über die Drosselöffnung mit dem Metallstopfen 78. Dadurch wird eine Verzögerung in der Übermittlung des Drucksignals erreicht.

" Diese verzögerte Zündfrühverstellung, die bei Verzögerung eintritt, besitzt jedoch noch einen anderen Vorteil. Wenn das Fahrzeug bei einer unveränderlichen Geschwindigkeit betrieben wird und dann einer plötzlichen Verzögerung ausgesetzt wird, verändert sich das Drucksignal nur teilweise. Der hohe Unterdruck im Ansaugstutzen sorgt dafür, dass dass Ventil 58 ge- ■ schlossen ist, so dass ein Druckverfall des Unterdrucks in der Kammer nur langsam durch den Metallstopfen 78 ei-folgen kann. Wenn nun das Fahrzeug leicht wieder beschleunigt wird, befindet sich der dann herrschende Druck bezüglich seiner Grosse in der Nähe des vorher herrschenden Druckes. Diese Eigenschaft hat die Einsparung von Kraftstoff zur Folge.

' \Venn das Kraftfahrzeug mit gleichmässiger Geschwindigkeit bewegt wird

und nun eine plötzliche Beschleunigung auftreten soll, so sinkt der Unterdruck im Ansaugstutzen ab, was zur Folge hat, dass die Feder 72 die Membrane 60 und das Ventil 58 entsprechend verschiebt und die Leitung 54 geöffnet wird. Dadurch wird eine nicht gedrosselte Verbindung geschaffen, so dass atmosphärischer Druck in die Kammer 46 gelangt und die Zündverstellung entsprechend vorgenommen werden kann, so dass ein Klopfen des Motors verhindert wird.

US-154 / 13. Juli 1971 - 9 -

209811/1104

In der Fig. 2 sind die verschiedenen Betriebs zustände der Einrichtung gemäss der Erfindung dargestellt. Die Linie AB zeigt äen langsamen Druckaufbau in der Unterdruckdose durch den Metallstopfen 78 und geschlossenem Ventil 58. Die Linie BD zeigt den raschen Verfall des Unterdruckes in der Kammer 46 bis auf Atmosphärendruck, wenn das Ventil 58 während einer raschen Beschleunigung des Fahrzeuges öffnet. Die Linie GH zeigt die rasdie Rückkehr zur Frühzündung nach Zurücknehmen des Gaspedals und vorausgegangener starker Beschleunigung. Der Verlauf dieser Kurve ist jedoch eine Funktion der öffnung der Drosselklappe.

Die Linie BC repräsentiert den Zusammenbruch des Unterdrucks in der Kammer 46 während einer Verzögerung des Fahrzeuges. Der hohe Unterdruck im Ansaugstutzen schliesst das Ventil 58 und erlaubt den Druckabfall lediglich durch die Drosselöffnung des Metallstopfens 78. Wenn nun eine Beschleunigung eintritt bevor der Unterdruck in voller Weise zusammengefallen ist, so etwa im Punkt E, so setzt die Frühzündung schneller ein, d. h., der Ausgangspunkt wird rascher erreicht, etwa dargestellt durch die Linie EF.

Aus dem Vorhergehenden wird deutlich, dass durch die Anordnung einer Drosselöffnung in Form eines Metallstopfens 78 eine Verzögerung der Weitergabe des Drucksignals eintritt mit der Folge, dass die Emission von schädlichen Kohlenwasserstoffen vermieden wird. Es geht jedoch auch aus der erfindungs^nässen Anordnung hervor, dass durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ein Klopfen des Motors verhindert wird.

US-154 / 13. Juli 1971

209811/1104

Claims

Patentansprüche

1. J Zündverstellvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit einer Unterdruckverstelleinrichtung, die entsprechend dem Unterdruck im Vergaser vor der Drosselklappe eine Verstellung des Zündzeitpanktes vornimmt, dadurch gekennzeichnet, dass in die Leitung (76, 56) vom Vergaser (11) zur Unterdruckdose (14) eine Drosseleinrichtung (z. B. Metallstopfen 78) eingeschaltet ist und dass der zündverteilerseitige Bereich der Leitungen (46) über ein Ventil (58) mit einer Ansaugstutzenmessöffnung (30) im Ansaugstutzen (22) der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, wobei das Ventil (58) durch Druckunterschiede im Ansaugstutzen zum Atmosphärendruck steuerbar ist.

2. Zündverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (58) aus einer federbelasteten Membrane (60) besteht, die eine Platte trägt, die auf einen Ventilsitz (74) drückbar ist, wobei sich auf einer Seite der Membrane (60) eine Kammer (64) mit Atmosphärendruck befindet, während die andere Seite der Membrane (60) eine Kammer (66) enthält, die über eine Leitung (70) mit dem Ansaugstutzen (22) der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist.

US-154 / 13. Juli 1971

20981 1/1 1.04