DE2228522A1 - Vergaser fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Vergaser für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Vergaser für Brennkraftmaschinen des Typs mit steuerbarem Düsenquerschnitt und automatisch veränderbarer Luftdrossel, wobei eine Kraftstoff-MeBdüse (welche die Kraftstoffabgabeöffnung bildet) von einer Profilnadel in Abhängigkeit von der augenblicklichen Stellung eines sogbetätigten Elementes gesteuert wird, welches den wirksamen Querschnitt einer Luftdrossel in der Hauptluftleitung des Vergasers steuert.
• Bei Vergasern dieser Art besteht das sogbetätigte Element im allgemeinen aus einer Kolbeneinheit, die eine in einer Saugkammer arbeitende Sau.scheibe und einen Kolben enthält, dessen Kolkenstange in eine Gleitlage r gleitbar ist, das aus einer zentral in der Saugkammer angeordneten hohlzylindrischen Führung besteht. Es sei jedoch erwähnt, daß auch eine Konstruktion besteht, bei der der Kolben (dessen Kolbenstange wiederum in einer hohlzylindrischen Führung gleitet) von einer flexiblen Membran getragen wird, welche di Saugscheibe bei den üblichen Ausftihrungen ersetzt. Bei weder dieser Ausführungen steuert der Kolben, an dessen Basis die Meßnadel für die Düse axial gelagert ist, die Luftdrossel in der Hauptluftleitung des Vergasers, die zwischen der Basis des Kolbens und einem Brückenglied vorgesehen ist, welches die Kraftstoff-AbgabeöfsLnung enthält. Die in ihrer Führung gleitende Kolbenstange ist dabei die Ursache unerwünschter Reibungsverluste.
• Bei Betrieb des Vergasers ist der Kolben einer seitlichen Beanspruchung ausgesetzt, welche den Reibungswiderstand gegen die Gleitbewegung der Kolbenstange noch vergrößert. Da der Unterdruck im Bereich im wesentlichen konstanten Unterdrucks zwischen den Kolben und der Drosselklappe, die sich stromabwärts von der Kraftstoffabgabeöffnung befindet, im allgemeinen etwa 1/4 psi (0,0175 kg/cm²) beträgt, ergibt die Rechnung, daß im Falle eines Vergasers, der eine Luftdrossel mit einem Querschnitt von 4 Zoll (25,8 cm²) hat , die seitliche Belastung des Kolbens etwa 1 englisches Pfund (0,454 kg) beträgt. Infolgedessen ergeben sich starke Schwankungen in der Größe des Unterdrucks bei steigendem Kolben gegenüber sinkendem Kolben und dies ist die Ursache für unerwünschte Schwankungen des Gemischverhältnisses. Diese Schwankungen sind besonders auffallend, wenn der Vergaser an einem Motor mit sehr ruhigem Lauf angebracht ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser zu schaffen, bei dem diese Schwankungen nicht auftreten.
• Dies wird nach der Erfindung durch einen Vergaser der eingangs beschriebenen Art erreicht, der sich dadurch kennzeichnet, daß der wirksame Querschnitt der Vordrossel durch Drehung eines zylindrischen, sogbetätigten Steuerventils steuerbar ist, welches innerhalb und mit seiner Drehachse nuer zur Hauptluftleitung angeordnet und zwischen seinen runden, nahe der Mündung der Kraftstoffdüse mit einem die I.uftdrossel bildenden Ausschnitt versehen ist, und daß eine druckempfindliche Einrichtung vorgesehen ist, über die sowohl die Drehung des Steuerventils derart betätigbar ist, daß unabhängig von der Strömung durch die Luftdrossel im wesentlichen konstanter Unterdruck an der Mündung der Kraft stoffdüse herrscht, als auch die den Düsenquerschnitt der Kraftstoffdüse bestimmende Nadel axial relativ zur Düse bewegbar ist. Die druckempfindliche Einrichtung steht in ständiger Verbindung mit der im wesentlichen konstanten Unterdruck aufweisenden Zone, die sich zwischen der Kraftstoffaustrittsöffnung und der Drosselklappe befindet und ist entgegen dem atmosphärischen Druck federbelastet, der gleichfalls auf sie einwirkt, um den erforderlichen Druckabfall (d.h. etwa 0,25psi) an der Luftdrossel zu erzielen.
• Durch Lagerung des drehbaren Steuerventils in Antifriktionslagern in der Art, wie es beispielsweise in der Patentanmeldung P 19 02 265.6 der Anmelderin beschrieben ist, wird eine praktisch reibungsfreie Arbeitsweise gewährleistet. Der ausgeschnittene Teil des drehbaren Liftdros sel-Steuerventils hat ein bogenförmiges Profil, weil dieses den Vorteil zeitigt, daß bei kleinen Luftströmungen die Strömung in der Nähe des Kraftstoffaustritts konzentriert wird, wodurch sich eine nicht lineare Beziehung zwischen dem Anstieg des Querschnitts der Tiuftdrossel und der Bewegung der Meßnadel in der Brennstoffdüse ergibt. Für eine gegebene Luftströmung hat diese Maßnahme die Wirkung einer VergröBerung der Nadelbewegung und damit einer Ausdehnung der Länge des kritischen Teils des Nadelprofils, was eie größere Genauigkeit der Kraftstoffbemessung ermöglicht. Weiter ermöglicht die Erfindung es, bei einem Vergaser der in Jede stehenden Art ein temperaturempfindliches Element zu verwenden, über das der Druckabfall an der Kraftstoffdüse in Abhängigkeit von Temperaturänderungen der dem Vergaser zugeführte Luft geändert werden kann.
• Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen: Fig. 1 im. Schnitt eine Seitenansicht eines Vergasers nach der erfindung; Fig. 2 einen Schnitt von der linken Seite der Fig. 1 her gesehen; N vi. 3 urd a Schnittensichten ähnlich der Fig. 2, die jedoch Abwandlungen enthalten und auch verschiedene Zustande der Luftströmung durch den Vergaser zeigen; und Fig. 5 eine der Fig 1 ähnliche Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform.
• Bei der ir den Zeichnungen enthaltenen Ausführungsformen hat der Vergaser (bei dem es sich um die Bauart mit steuertarer Kraftstoffzumessung und automatisch veränderbarer Luftdrossel handelt) einen Lufteinlaß 1, und sein Gehäuse 2 weist einen Flansch 3 auf, mittels dessen er an die (nicht gezeigte) Ansaugleitung des Motors anschließbar ist. Ein drehbares Steuerventil 4 für die eintretende Luft wird von einem gewichtsmaßif leichten zylindrischen Element gebildet, das mit einem, später noch zu beschreibenden, Ausschnitt ausgebildet ist. Das Steuerventil 4, welches sich innerhalb und mit seiner Drehachse cuer zmna Lufteinlaß 1 befindet, ruht in Antifritionslagern, beispielsweise Kugel- oder Rollenlagern =9 (Fig. 2), die von am Vergasergehäuse 2 befestigten Endflanschen 6 getraCen sind. Das Vergasergehäuse 2 ist mit einem teilzylindrischen Gehäuse 7 ausgebildet, demgegenüber des Steuerventil 4 ein geringes Betriebsspiel aufweist. Die dem Gehäuse 7 zugeordneten Endflansche 6 gestatten der Drehachse des Steuerventils 4 eine reichte Bewegung relativ zu dem Gehäuse 7, so daß das Betriebespiel auf ein Minimum eingestellt werden kann, um die bestmögliche pneumatische Dichtung zu erzielen.
• An dem einen Ende des Steuerventils.4 ist koaxial ein Zahr.-segment oder Ritzel 8 angebracht, das mit einer Zahnstange 9 kämmt, an der ein Arm 10 befestigt ist, welcher eine profilierte Meßnadel 11 trägt, die sich in einer Kraftstoffdüse 12 aufwärts erstreckt. Infolgedessen ist die axiale Bewegung der Nadel 11 gegenüber der Düse 12 der Drehung des Steuerventils 4 zwangsläufig zugeordnet und damit auch dem wirksamen Querschnitt der Drosselstelle 13 im Luftkanal, und zwar zu jedem Zeitpunkt. Nahe der Kraftstoffaustrittsöffnung an der Düse 12 und dem üblichen Brtickenglied 14 weist das Steuerventil 4 zwischen seinen Enden den oben erwähnten Ausschnitt auf, welcher die Drosselstelle 13 bildet und bei den Austtihrungsbeispielen bogenförmig gestaltet ist.
• Auf der stromabwärts gelegenen Seite des und nahe dem Brückenglied 14 befindet sich die Kraftstoffdüse 12 am oberen Ende eines Düsenrohrs 15, dessen unteres Ende in flüssigen Kraftstoff eintaucht, der über einen schwimmergesteuerten Einlaß 16 einem Schwimmergehäuse 17 zugeffihrt wird, welches einstückig bzw. starr mit dem Vergasergehäuse 2 verbunden ist.
• Stromabwärts von der Düse 12 liegt die Hauptleitung 18 für das Kraftstoff/Luftgemisch, welche die übliche Drosselklappe 19 enthält.
• Unter Bedingungen geringer Luftströmung, wie beispielsweise bei Leerlauf, bewirkt das bogenförmige Profil des Ausschnitts an der unteren Begrenzung des Steuerventils 4 ein Konzentrieren der Luftströmung im Bereich der Kraftstoffdüse 12 und verursacht daher eine verhältnismäßig große Bewegung der Nadel 11 bei kleinen Schwankungen in der Luftströmung.
• Um zu gewährleisten, daß der Unterdruck an der Kraftstoffdüse 42 im wesentlichen konstant ist, unabhängig von der Luftatrömung durch die Drosselstelle 13, wird die Drehbewegung des Steuerventils 4 dadurch bewirkt, daß das obere Ende der Zahnstange 9 an einer druckempfindlichen Einrichtung befestigt wird, die eine biegsame Membran 90 enthält, deren Bewegung das Steuerventil 4 über etwa 1000 draht,um eine volle Drosselöffnung, also maximalen Luftquerschnitt zu erreichen. Die Membran 20 ist unmittelbar oberhalb und zu ein.er Seite des Steuerventils 4 gelagert, um eine kompakte Bauweise zu ergeben.
• Die Membran 20 ist an ihrem Umfang in einem Gehäuse 21 festgeklemmt und bildet so zwei Kammern, und die eine Kammer 24 ist auf der einen Seite der Membran 20 über eine kleine Öffnung 22 mit atmosphärischem. Druck verbunden, wobei, wie weiter unten noch erläutert ist, auf die Membran eine Feder 23 (Fig. 2) entgegen dem atmosphärischen Druck wirkt, um den gewünschten Druckabfall von etwa 0,25 psi an der Drosselstelle 13 zu erzielen. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Feder 23 die Tendenz hat, das Steuerventil 4- zu schließen. Die zweite Kammer 2lsA auf der anderen Seite der Membran 20 steht über eine leitung 25 (Fig. 1) in ständiger Verbindung mit dem Bereich 18 von im wesentlichen konstanten Unterdruck, der sich zwischen der Kraftstoffdüse 12 und der Drosselklappe 19 befindet.
• Die zur Atmosphäre fiihrende Öffnung 22 der Membrankammer 24 dient als pneumatische Dämpfung der Drehgeschwindigkeit des Steuerventils 4 bei Änderungen der Luftströmung durch den Hauptluftkanal bzw. Lufteinlaß 1. Der Dämpfungsgrad läßt sich durch einen konischen Stift 26 (Fig. 3) steuern, der axial auf der Membran 20 angebracht ist und durch die Öffnung 22 rag+, wodurch deren wirksamer Ouerschnitt veränderbar ist.
• Statt dessen kann auch eine hydraulische Dämpfung vorgesehen werden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, wobei die zur Atmosphäre offene Kammer 24 mit einer geeigneten Flüssigkeit, wie etwa Öl, gefüllt ist, für das noch ein kleiner, gleichfalls zur Atmosphäre offener Behälter 27 vorgesehen ist, wodurch gewährleistet wird, daß die Öffnung 22 ständig in Flüssigkeit eingetaucht ist. Der Grad der hydraulischen Dämpfung wird, wie bereits beschrieben, durch den konischen Stift 26 gesteuert.
• Um mit Temperaturschwankungen einhergehende Schwankungen der Viskosität des Kraftstoffs wenigstens teilweise zu kompensieren, ist die Kraftstoffdüse 12 relativ zu der Nadel 11 axial gleithar angeordnet in Abhängigkeit von einem temperaturempfindlichen Element, wie beispiel.swei.se eines Bi-Metallstreifens 28 (Fig. 2, 3 und 4), auf dem das Hiserrohr 15 gelagert ist; dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der wirksame Querschnitt der Kraftstoffdise 12 sich mit steigender Temperatur des Kraftstoffs verkleinert, und umgekehrt.
• Die bereits erwähnte Feder 23 (Fig. 2, 3 und 4),welche die Membran 20 belastet und auch die Tendenz hat, das Steuerven-+il 4 für die Luftdrossel zu schließen, kann eine Flachspirale ähnlich einer Uhrfeder sein, die ein Drehmoment unmittelbar auf die Welle des Steuerventils 4 ausübt. Diese Feder, deren eines Ende am Steuerventil 4 und deren anderes Ende an einem Anschlagstift 29 auf dem entsprechenden Endflansch 6 befestigt ist, kann aus temperaturempfindlichem Material bestehen, so daß eine Ausführung möglich ist, bei der das Drehmoment im Sinne einer Schließung des Steuerventils 4 bei siriender Temperatur der eintretenden Luft wächst, und umgekehrt.
• Staut dessen kann, wenn die Feder 23 aus normalem Federmaterial besteht, ihre Befestigung an dem entsprechenden Endflansch 6 mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Bi-Metallstreifens drehbar ausgebildet sein, um das von der Feder 23 ausgeübte Drehmoment und daher auch den Druckabfall an der Kraftstoffdüse 12 zu vergrößern, wenn die Temperatur der eintretenden Luft absinkt, und umgekehrt.
• Es sei noch bemerkt, daß das Steuerventil 4 in Fig. 3 in derjenigen Einstellung gezeigt ist, die etwa der Hälfte der vollen Luftströmung entspricht, und in Fig. 4 dem Zustand bei voller Luftströmung entspricht.
• Die Erfindung ist mit gleichem Vorteil für Vergaser verwendbar, die mehr als eine Luftdrosselstelle aufweisen. Auch kann nach Wunsch statt eines Zahnstangentriebs 8, 9 zum Übertragen der Bewegungen der druckempfindlichen Einrichtung 20 auf das drehbare Steuerventil 4 für die Luftzufuhr ein gespanntes, biegsames Seil oder Band Verwendung finden. eine solche Variante ist in Fig. 5 gezeigt. Ein beigsames Band 30, das aus rostfreiem Stahl oder Beryllium-Kupfer oder anderem, nicht streckbarem Material hergestellt sein kann, ist mit einem Ende an einer Trommel 31 befestigt und erstreckt sich von dieser in Form einer vertikalen Tangente, deren Ende an einer vertikalen Stange 9A befestigt ist, welche die Zahnstange 9 bei den anderen Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 -4 ersetzt.

Claims (7)

P a t e n t a n 5 p r ü c h e

1. Vergaser mit steuerbarem Düsenquerschnitt, automatisch veränderbarer Vordrossel und stromabwärts von dieser angeordneter Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Querschnitt der Vordrossel durch Drehung eines zylindrischen, sogbetatigten Steuerventils (4) steuerbar ist, welches innerhalb und mit seiner Drehachse quer zur Hauptluftleitung angeordnet und zwischen seinen Enden, nahe der Mündung der Kraftstoffdiise (12) mit einem die Luftdrossel (13) bildenden Ausschnitt versehen ist, und daß eine druckempfindliche Einrichtung (20) vorgesehen ist, iiber die sowohl die Drehung des Steuerventils (4) derart betätigbar ist, daß unabhängig von der Strömung durch die Luftdrossel im wesentlichen konstanter Unterdruck an der Mündung der Kraftstoffdüse (12) herrscht, als auch die den Düsenquerschnitt der Kraftstoffdüse bestimmende Nadel (11) axial relativ zur Düse (12) bewegbar ist.

2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (4) in einem teilzylindrischen Gehäuse (4) angeordnet und durch Antifriktionslager (5) abgestützt ist, die von Endflanschen (6) des Gehäuses (7) getragen sind, wobei die Endflansche eine leichte Bewegung der Drehachse des Steuerventils (4) relativ zu dem Gehäuse (7). derart zulassen, daß das Betriebsspiel auf ein Minimum für optimale pneumatische Abdichtung einstellbar ist.

3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Einrichtung eine biegsame Membran (20) aufweist, die an ihrem Umfang in einem Gehäuse (21) eingeklemmt ist und zwei Kammern (24, 24A) bildet, von denen die eine (24) mit einer kleinen Öffnung (22) zur Atmosphäre versehen ist, die eine pneumatische Dämpfung der Drehgeschwindigkeit des Steuerventils (4) bei Änderung der Strömung durch die Luftdrossel bewirkt.

4. Vergaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsgrad über einen axial auf der Membran (20) angebrachten konischen Stift (26) steuerbar ist, der durch die Offnung (22) hindurch ragt und über den deren wirksamer Querschnitt veränderbar ist.

5. Vergaser nach Anspruch 3 oder , dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der pneumatischen Dämpfung eine hydraulische Dämpfung in der Weise vorgesehen ist, daß die zur Atmosphäre offene Rammer (24) mit Ol oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit gefüllt und mit einem kleinen, zur Atmosphäre offenen Behälter (27) versehen ist, der gewährleistet, daß die Öffnung (22) stets in die Flsissigkeit eingetaucht ist.

6. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdiise (12) in Abhängigkeit von einem temperaturempfindlichen Element (28) axial relativ zu der Nadel. (11) bewegbar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der wirksame Querschnitt der diese (12) mit steigender Temperatur des Kraftstoffs kleiner wird und umgekehrt.

7. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Einrichtung (29) unter Federbelastung durch eine Feder (23) in Form einer Flackspirale steht, welche uu.ittelbar und im Sinne des Schließens ein Drehmoment auf das Steuerventil (4) ausübt, wobei die Feder derart ausgebildet bzw. angeordnet ist, daß dies Drehmoment und damit der Druckabfall an der Kraftstoffdüse ansteigt, wenn die Temperatur der eintretenden Luft abnimmt und umgekehrt.

L e e r s e i t e