DE2160270A1 - Schwimmerloser vergaser fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Schwimmerloser vergaser fuer brennkraftmaschinen

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Description

Mp.-Nr* 638/71 ■ Mannheim, 2.12.1971 PAT-Dr.Zi/Vo
Die Erfindung betrifft einen schwimmerlos en Vergaser für Brennkraftmaschinen mit einem Ansaugtrichter, einem innerhalb des Ansaugtrichters angeordneten Spritzrohr, einer Drosselklappe und einer Hauptdüse zur Dosierung der Brennstoffabgabe an das Spritzrohr.
Die optimale Zusammensetzung des Luft-Eraftstoffgemisches für Brennkraftmaschinen hängt von verschiedenen Parametern wie Motordrehzahl, Drehmoment, Luftdruck, Temperatur und gegebenenfalls auch von der Luftfeuchtigkeit ab. Hieraus ergibt sich,daß die Gemischaufbereitung für Brennkraftmaschinen eine schwierige Aufgabe ist, die bis heute noch nicht zufriedenstellend gelöst werden konnte. Folge einer ungenügenden Gemischaufbereitung ist unter anderem eine ungenügende Verbrennung, durch die der Anteil an giftigen Bestandteilen in den Abgasen erhöht wird. Das kann
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heute im Interesse des Umweltschutzes nicht mehr hingenommen wei* den. Weiterhin kann durch eine ungenügende Gemischaufbereitung der Zündenergiebedarf steigen, was zu Schwierigkeiten in der Zündanlage oder auch zu Zündaussetzer führt.
Bei den heute fast durchweg verwendeten Spritzvergasern für Brennkraftmaschinen ist in einem als Venturidüse ausgebildeten Lufttrichter ein Spritzrohr angeordnet, dem Brennstoff oder auch eine Brennstoff-Luft-Emulsion zugeführt wird. Luft, die durch den Lufttrichter hindurchgesaugt wird, erzeugt in dem Lufttrichter einen Unterdruck, der Brennstoff aus dem Spritzrohr heraussaugt, so daß sich ein Luftbrennstoff gemisch bildet. Wieviel luft angesaugt wird, hängt von der Stellung einer Drosselklappe ab, die sich im allgemeinen hinter dem Spritzrohr befindet. Wieviel Brennstoff nun bei einem gegebenen Luftdurchsatz aus dem Spritzrohr herausgesaugt werden kann, hängt von einer Hauptdüse in der Leitung zum Spritzrohr ab, die einen genau definierten Quer schnitt aufweist.
Ein solcher Spritzvergaser ist nicht in der Lage, für alle Betriebs- oder Lastverhältnisse ein optimales Brennstoff-Luftgemisch zu liefern, da beispielsweise bei höheren Motordrehzahlen die aus dem Spritzrohr austretende Brennstoffmenge stärker als der Luftdurchsatz durch den Lufttrichter anwächst. Das Gemisch wird daher zu höheren Drehzahlen hin zu fett»Andererseits ist es nicht möglich, ohne Zusatzeinrichtungen ein fettes Gemisch herzustellen, wie es beim Kaltstart oder bei einem Beschleunigungs-Vorgang benötigt wird.
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Pat 4 F r (970.10000/KE)
Bekannte Vergaser sind daher mit Zusatzeinrichtungen versehen wie beispielsweise Leerlaufdüsen mit entsprechenden Luftkanälen, Beschleunigungspumpen, Bremsdüsen, Zusatzdüsen oder auch Starterklappen oder Choke. Weiter ist bekannt, Vergaser zweistufig als sogenannte Registervergaser auszubilden, so daß im Teillastbereich nur eine Vergaserstufe arbeitet und die zweite Vergaserstufe im Vollastbereich zugeschaltet wird. Weiterhin ist be kannt in Abhängigkeit von Drehzahl und Brennstoffgemisch den Zündzeitpunkt zu verändern. Ebenfalls ist bekannt, den Querschnitt der Hauptdüse durch eine konische Teillastnadel zu verändern.
Ein anderer Weg zur Gemischaufbereitung führt auf die direkte oder indirekte Benzineinspritzung. Hier werden Pumpen verwendet, die entweder einen veränderlichen Hub aufweisen, oder aber Ventile, deren Öffnungszeiten genau gesteuert sind. Einspritzpum- i pen sind teuer, störanfällig und erfordern eine intensive Wartung. Insbesondere bereitet auch hier die genaue Einstellung eine erhebliche Schwierigkeit.
Die Erfindung will nun einen Vergaser schaffen, der einfacher als die bisher bekannten Vergaser aufgebaut ist, mit nur einer Düse und einem Spritzrohr auskommt und trotzdem für alle Be triebsverhältnisse eine optimale Zusammensetzung des Brennstoff-Luftgemisches garantiert.
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A ! 1 fb'O HXXX/KL)
Ein solcher Vergaser ist als schwimmerloser Vergaser ausgebildet Er weist einen Ansaugtrichter, ein innerhalb des Ansaugtrichters angeordnetes Spritzrohr, eine Drosselklappe sowie eine Hauptdüse auf, die zur Dosierung der Brennstoffabgabe an das Spritzrohr dient..Dieser Vergaser ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdüse ein mechanisch und elektrisch steuerbares Regulierventil ist, das über ein elastisches Zwischenglied mit dem Gestänge zur Verstellung der Drosselklappe verbunden ist und dessen elektrischer Steuerteil mit Strömen beaufschlagbar ist, deren Größen für die anliegenden, die Gemischaufbereitung bestimmenden Parameter charakteristisch sind.
Günstig ist es, das Regulierventil als mechanisch und elektromagnetisch verstellbares Kugelventil auszubilden.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Querschnitt der Hauptdüse und die Stellung der Drosselklappe in erster Näherung in einen fest vorgegebenen Funktionalzusammenhang stehen und der Düsenquerschnitt elektromagnetisch durch Ströme modifiziert werden kann, die aus Parametern wie Temperatur, Luftdruck, Drehzahl etc. abgeleitet werden können. Der Einfluß der verschiedenen Parameter auf die optimale Zusammensetzung des Gemisches braucht theoretisch nicht bekannt zu sein. Er läßt sich aber messen, so daß Funktionsgeber gebaut werden können, die die erforderlichen Ströme zum modifizieren des DUsenquerschnittes abgeben. Der mechanischen Grundverstellung des Regulierventils
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Pat 4 f 1 (670 1000o/kt)
wird daher eine elektromagnetische Verstellung überlagert.
Mit erfindungsgemäßen Vergasern ist es gelungen, ohne weitere Modifikationen den Giftanteil in den Abgasen eines mit üblichen Vergasern bestückten Motors auf ein Viertel zu senken. Das ist weit besser, als es die neuen Abgasnormen fordern. Es war sogar möglich, die drehzahl- und lastabhängige Verstellung des Zündwinkels wegzulassen, da durch die optimale Gemischaufbereitung ein Zündverzug nicht mehr auftrat. ·
Auch für die Zündanlage.der Brennkraftmaschine ergeben sich Vorteile. Es zeigt sich nämlich, daß ein optimales Gemisch durch kürzere Zündfunken gezündet werden kann als ein nicht optimales Gemisch, und daher kann die zur Verfügung stehende Zündenergie schlagartig an das Brennstoffgemisch abgegeben werden. Ein heißerer Zündfunke ist die Folge, der dazu führt, daß die Zündkerzen langer sauber bleiben und auch eine größere Lebensdauer aufweisen.
Es ist günstig, wenn die Drosselklappe vor dem Spritzrohr angeordnet ist und wenn eine Rohrverbindung vor der Drosselklappe vom Ansaugrohr abgeht und zur Brennstoffleitung für das Spritzrohr führt. Dieses hat zur Folge, daß dem Spritzrohr kein reiner Brennstoff mehr zugeführt wird, sondern bereits eine Luft-Brennstoff-Emulsion, was zu einer besseren Gemischaufbereitung führt
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P»t4FtC87Q.1000O/KE)
Diese Maßnahme ist für sich allein bei der Aufbereitung des Leerlaufgemisches in Abgasvergasern bekannt geworden.
Um das elektromagnetisch und mechanisch verstellbare Regulierventil möglichst einfach aufbauen zu können,ist es günstig, wenn das Regulierventil einen Magnetstößel aufweist, der zwischen zwei Membranen federnd gelagert ist.Man kann mehrere Erreger-' wicklungen vorsehen, so daß das Regulierventil von mehreren Funk· tionsgebern unabhängig gesteuert werden kann. Schließlich ist es noch günstig, wenn der Brennstoff druck in der Ventilsitzkammer konstant gehalten wird.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben werden, in der ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Vergaser dargestellt ist.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein Ansaugrohr 1 mit einem Lufttrichter 3 auf.Vor dem Lufttrichter 3 ist im Ansaug-, rohr 1 eine Drosselklappe 2 angeordnet. In den als Venturidüse ausgebildeten Lufttrichter 3 ragt ein Spritzrohr 4 hinein, das im Gebiet des stärksten Unterdruckes endet. Das Spritzrohr 4 wird über eine Leitung 6 mit Brennstoff versorgt, die vom Spritzrohr 4 zum Ventilsitz 7 eines Regulier-Kugelventils führt. Oberhalb der Drosselklappe geht noch eine Rohrverbindung 5 vom Ansaugrohr 1 ab, die zur Leitung 6 führt.
Der, Ventilsitz 7 kann durch eine Kugel 8 verschlossen werden, die an einer Ventilstange 9 befestigt ist. Über eine Schraube 10 und
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eine Dichtung 11 ist die Ventilstange 9 starr mit einem Magnetstößel 13 verbunden.
Die Brennstoffversorgung der Ventilsitzkammer 23 erfolgt über eine Brennstoffpumpe 27, die den Brennstoff über eine Leitung 28 ansaugt und über eine Leitung 26 an die Ventilsitzkammer 23 abgibt. Der Brennstoffdruck in der Leitung 26 beträgt etwa 0,2 Atü. Die Ventilsitzkammer 23 ist mit einem· Überdruckventil aus einer Ven tilklappe 24 und einer Feder 25 versehen, das so eingestellt ist, daß der Druck in der Ventilsitzkammer etwa 0,15 Atü beträgt. Nicht benötigter Brennstoff wird über eine Leitung 29 dem Ein gang der Brennstoffpumpe wieder zugeführt.
Der magnetische Kreis zur Betätigung des Magnetstößels 13 besteht aus einem Kernstück 19, einem Mantel j och 21 sowie aus einem Rück schlußring 22. Die Erregerwicklung,die ein- oder mehrteilig ausgeführt sein kann, ist mit "20" bezeichnet worden.Der ganze magnetische Teil des Regulierventils ist oben durch eine Membran 14 dicht verschlossen, durch die der Magnetstößel 13 nach oben hin ^- durchgeführt ist. Zur Befestigung des Stößels 13 an der Membrane 14 dient eine Mutter 15·
Der Magnetstößel 13 ist nun über ein elastisches Zwischenglied mit dem Gestänge zur Verstellung der Drosselklappe mechanisch verbunden. Das elastische Zwischenglied besteht hier aus einer Feder 16, die sich auf der einen Seite gegen die Mutter 15 und auf der anderen Seite gegen eine Kappe 17 abstützt. Mit 18 ist der letzte Schwenkpunkt des Gestänges vor der Kappe 17 beζ eich -
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PjMF 1 (fc/0 :00%/KE)
net. Durch das elastische Zwischenglied ist es möglich, der mechanisch hervorgerufenen Verstellung des Magnetstößels eine magnetische Verschiebung zu überlagern.
Die Wirkungsweise, des erfindungsgemäßen Vergasers ist die Folgende: Der Brennstoff wird von der Pumpe 27 zur Ventilsitzkammer mit einem geringen Überdruck von beispielsweise 0,2 Atü gefördert und strömt dort durch das Kugelventil 7f 8 hindurch, dessen Strömungsquerschnitt von der Stellung des Magnetstößels 13 abhängt. Der Brennstoff strömt dann durch das Rohr 6 hindurcl wird mit Luft auf der Rohrverbindung 5 vermischt und von dem Unterdrück im Lufttrichter 3 aus dem Spritzrohr 4 herausgesaugt.
Die Hebelübersetzung zwischen der Drosselklappe 2 und dem Magnetstößel 13 kann so gewählt sein, daß der Strömungsquerschnitt des Kugelventils 7f 8 der jeweiligen Drosselklappenstellung im Normalbetrieb entspricht. Ist der Motor zu kalt, so daß ein fetteres Gemisch benötigt wird, so wird, die Erregerwicklung 20 mit einem Strom beaufschlagt, und der Magnetstößel wird gegen den Druck der Feder 16 nach oben gehoben, so daß der Strömungsquerschnitt des Kugelventils größer wird. Das gleiche kann bei einem Beschleunigungsvorgang geschehen. Ebenso kann man den Leerlauf durch einen Strom in der Erregerwicklung 20 einstellen. Es ist auch möglich, die Erregerwicklung mit einem konstanten Vorstrom zu beaufschlagen und das Übersetzungsverhältnis zwischen
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l-at 4 f ι '.b-J IQüiXVKE)
der Drosselklappenverstellung und dem Stößel 13 entsprechend wählen. Wird das Gemisch dann zu fett, kann man den Vorstrom verringern.
Dieses sind nur einige Beispiele dafür, wie der mechanischen Verstellung des Kugelventils eine magnetische Verstellung überlagert werden kann. Auch der Einfluß von Luftdruck und Luft feuchtigkeit kann auf die gleiche ¥eise kompensiert werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Vergaser ist es also möglich, für alle im praktischen Fahrbetrieb auftretende Parameter ein optimales Luft-Brennstoffgemisch herzustellen. Hierdurch ergibt sich ein geringerer Brennstoffverbrauch, eine sauberere Verbrennung mit einem geringeren Anteil an giftigen Abgasen sowie eine geringere Störanfälligkeit der Zündanlage, da das Gemisch zündwilliger ist.
Weiterhin ist der erfindungsgemäße Vergaser wesentlich einfacher als die bisher bekannten Vergaser und Einspritzpumpen aufgebaut erfordert in der Herstellung nicht dieselben engen Toleranzen
wie bisherige Vergaser und läßt sich daher billiger herstellen.
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P»t 4 F 1 (670.10000/KE)

Claims (7)

  1. Patentansprüche
    f\)J Schwimmerlos er Vergaser für Brennkraftmaschinen mit einem
    Ansaügtrichter, einem innerhalb des Ansaugtrichters angeord-
    neten Spritzrohr, einer Drosselklappe und einer Hauptdüse zur Dosierung der Brennstoffabgabe an das Spritzrohr, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdüse ein mechanisch und elektrisch steuerbares Regulierventil ist, das über ein elastisches Zwischenglied (16, 17) mit dem Gestänge zur Verstellung der Drosselklappe verbunden ist und dessen elektrischer Steuerteil
    mit Strömen beaufschlagbar ist, deren Größe für die anliegenden, die Gemischaufbereitung bestimmenden Parameter charakteristisch sind.
  2. 2) Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Drosselklappe vor dem Spritzrohr angeordnet ist.
  3. 3) Vergaser nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Rohrverbindung, die von der Ansaugleitung vor der Drosselklappe abgeht und zur Brennstoffleitung für das Spritzrohr führt.
  4. 4) Vergaser nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet,
    daß das Regulierventil ein elektromagnetisch verstellbares
    Kugelventil ist.
  5. 5) Vergaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
    elektromagnetisch verstellbare Kugelventil einen Magnetstößel aufweist, der zwischen zwei Membranen federnd gelagert ist.
    - 11 -
    309824/0081
    Pat4F1 (670.10000/KE)
  6. 6) Vergaser nach Anspruch 4 oder 5t dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Erregerwicklungen vorgesehen sind.
  7. 7) Vergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen konstanten Brennstoffdruck in der Ventilsitzkammer.
    3Ö9824/0G81
    jI 4 f 1 ffa/'j HXXjii/Kt )
    Leerseite
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