DE2315718A1

DE2315718A1 - Einrichtung zur brennstoffanreicherung bei einem vergasermotor, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2315718A1
Application number: DE2315718A
Authority: DE
Inventors: William W Charron
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1972-03-29
Filing date: 1973-03-29
Publication date: 1973-10-11
Also published as: JPS5531304B2; CA965663A; US3739760A; JPS497622A; GB1361163A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str.

Ford-Werke Aktiengesellschaft
5 Köln /Rhein
Ottoplatz 2

Einrichtung zur Brennstoffanreicherung bei einem Vergasermotor, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Brennstoffanreicherung in der Saugleitung eines Vergasermotors insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Zunehmend verschärfte Bestimmungen zur Abgasentgiftung in Verbindung mit dem Wunsch nach hoher Leistung und Wirtschaftlichkeit bringen schwierige Anforderungen für die Bauteile heutiger Brennkraftmaschinen, insbesondere die Vergaser mit sich. Besondere Probleme treten beim Warmlaufen der Maschine auf. Die historische Lösung dieses Problems bestand darin, das Brennstoff-Luft-Gemisch kräftig anzureichern, um dadurch den Verzögerungseffekt zu kompensieren, den geringere als die normalen Betriebstemperaturen auf die Brennstoffverdampfung ausüben. Eine solche Anreicherung -wurde einfach mit Hilfe einer herkömmlichen Starkklappe erzielt, die oft an eine thermoempfindliche Bimetallfeder angelenkt ist. Unter den erwarteten Bestimmungen zur Abgasreinigung von Kraftfahrzeugmotoren kann eine Anreicherung des Brennstoff-Luft-Gemisches,.die

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zur Einleitung und Aufrechterhaltung des Verbrennungsvorganges in einem kalten Klima ausreicht, mit einer solchen vorbeschriebenen Starkklappe nicht mehr erreichbar sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesem Mangel abzuhelfen und. somit eine Einrichtung der eingangs genannten Art zur Anreicherung des Brennstoff-Luft-Gemisches unter Kaltstark- und Warmlaufbedingungen zu schaffen, die genauer steuerbar ist als die herkömmliche thermostatisch gesteuerte Startklappe. Insbesondere soll das Ansprechen dieser Einrichtung auf eine bemessene oder begrenzte Zeitdauer gegenüber einem vorübergehenden Zustand wie einem Beschleunigungsvorgang begrenzt sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine mit der Saugleitung des Motors verbindbare Mischkammer, ein die Luft- und Brennstoffzufuhr zur Mischkammer regelndes, in Schließrichtung vorgespanntes Ventil sowie ein das Ventil mit der Drosselklappe des Vergasers kuppelndes Gestänge mit einem darin enthaltenen Zeitverzögerungsmechanismus, der beim Öffnen der Drosselklappe zunächst das Ventil ebenfalls öffnet und daraufhin durch Längung des Gestänges unter der Wirkung der Ventilvorspannung in Schließrichtung zurückkehren läßt.

Nach einem ersten Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Zeitverzögerungsmechanismus eine in das Gestänge einbezogene elastisch ausweitbare Luftkammer auf, welche die Öffnungsbewegung der Drosselklappe infolge des einer sofortigen Ausweitung entgegenwirkenden Druckabfalls im Kammerinneren zunächst im wesentlichen voll auf das Ventil überträgt, und daß die Luftkammer mit einer Drosselöffnung zum allmählichen Auffüllen mit Luft bei der Aufweitung der Luftkammer unter der.Wirkung der Ventilvorspannung versehen ist. In₁ weiterer Ausgestaltung ist

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dabei die elastisch aufweitbare Kammer mit einem Rückschlagventil versehen, das beim Zusammendrücken der Luftkammer sofort öffnet.

Weiterhin erfolgt die vorerwähnte vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig durch Begrenzung der Luftkammer mittels zweier elastisch verformbarer Membranen, von denen die eine mit der Drosselklappe und die andere "mit dem Ventil kraftschlüssig verbunden sind. Dabei ist es von Vorteil, die Drosselöffnung und das Überdruckventil in einem an einer der Membranen angreifenden hohlen Gestängeteil anzuordnen, dessen Inneres mit der Luftkammer verbunden ist.

Nach einem anderen Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein das Ventil in Schließrichtung abfangender Anschlag vorgesehen, dessen Stellung in Abhängigkeit von der Temperatur des Motorkühlmittels veränderbar ist. Dabei ist es zweckmäßig, die Stellung des Anschlages durch einen von der Kühlmitteltemperatur beeinflußbaren Thermostaten zu steuern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und seine Wirkungsweise werden nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Einrichtung zur Brennstoffanreicherung gemäß der Erfindung im Zustand ihrer Elemente bei kalter, leerlaufender Maschine, wobei mit strichpunktierten Linien die Stellung der Elemente unmittelbar im Anschluß an die Einleitung eines Beschleunigungsvorganges angedeutet ist,

Fig. 2 denselben Querschnitt wie in Fig. 1 im Zustand

der Elemente bei teilweise erwärmter, leerlaufender Maschine und 309841/0463

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Pig.· 3 abermals denselben Querschnitt wie in Fig. 3 im Zustand der Elemente bei voll erwärmter leerlaufender Maschine.

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung zur Anreicherung des Brennstoff-Luft-Gemisches gemäß der Erfindung enthält drei Hauptteile. Der erste besteht in einem Ventil 11, welches den Zustrom von angereichertem Brennstoff und Luft in die Saugleitung 13 des (nicht dargestellten) Vergasermotors regelt. Der zweite Hauptteil ist ein Zeitverzögerung smechanismus 15 innerhalb eines das Ventil 11 mit der Drosselklappe 17 des Vergasers verbindenden Gestänges. Der Zeitverzögerungsmechanismus enthält eine von zwei Membranen begrenzte Vakuumauffüllvorrichtung 19, die beim Öffnen der Drosselklappe des Vergasers zunächst ähnlich wie ein steifer Gestängeteil wirkt und sich dann mit zunehmender Zugspannung am Gestänge entsprechend der Drosselklappenöffnung progressiv lenkt, wodurch die beweglichen Teile des Ventils 11 in ihre ursprünglichen Stellungen zurückkehren können. Das dritte Hauptteil ist ein thermostatisch gesteuerter Ventilanschlag 21, dessen Stellung durch die Kühlmitteltemperatur innerhalb des Zylinderblocks 23 des Vergasermotors bestimmt wird. Mit Ausnahme der Drosselklappe 25 und des Drosselklappenhebels 27, die schwenkbar im Vergasergehäuse 27 gelagert sind, sind alle vorbeschriebenen Komponenten und Elemente zusätzlich und außerhalb der Bauteile eines herkömmlichen Vergasers vorgesehen.

Das Ventil 11 besteht aus einem Gehäuse 29» in welchem zwei kalibrierte öffnungen 31 und 33 ausgebildet sind. Brennstoff tritt in das Gehäuse durch einen Einlaß 35 und strömt durch die Öffnung 31 in eine erste Kammer 37, in welcher er mit der in diese, Kammer durch einen Einlaß 39 eintretenden Luft vermischt wird. Das Gemisch tritt durch die weitere öffnung 33 in eine zweite Kammer 41, wo es

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weiter vermischt und schließlich über eine Leitung 43 in die Saugleitung 13 überführt wird. Innerhalb des Gehäuses 29 befindet sich ein beweglicher Ventilkörper 45 mit einem oberen kegelförmigen Abschnitt 47 und einem unteren kegelförmigen Abschnitt 49, die mit den Öffnungen 31 bzw. 33 zusammenwirken, um deren Drosselwirkung oder wirksame Öffnung zu verändern. Die Kegelabschnitte 47 und 49 sind relativ zueinander mit Hilfe einer Schraubverbindung 50 verstellbar. Der bewegliche Ventilkörper 45 hat ferner einen Endteil 51, der sich vom unteren Kegelabschnitt 49 abwärts erstreckt und von einem Hebel 53 der Anschlagvorrichtung 21 abfangbar ist. Der Hebel 53 ist im Gehäuse 29 schwenkbar gelagert und durch einen Stift mit dem beweglichen Kolbenelement 55 eines Thermostaten 57 verbunden. Das obere Ende 59 des Ventilkörpers 45 kann in Anlage mit einem Gehäuseteil 61 zwecks Bildung eines Anschlages gebracht werden, der die Aufwärtsbewegunp; des Ventilkörpers begrenzt und dadurch den maximalen Öffnungsquerschnitt der Öffnungen 31 und 33 bestimmt.

Das Gestänge zwischen der Drosselklappe 25 und dem Ventil 11 enthält zusätzlich zu der Vakuumauffüllvorrichtung 19 einen Bewegungsübertragungshebel 63, der schwenkbar am Ventilgehäuse 29 befestigt ist, und eine Zugfeder 65« Der Hebel 63 verbindet die Vakuumauffüllvorrichtung 19 mit dem Ventilkörper 45. Die Feder 65 verbindet den Drosselklappenhebel 17 mit dem Ventilkörper.

Die Vakuumauffüllvorrichtung 19 besteht aus einem Außengehäuse 67 mit zwei darin enthaltenen elastischen Membranen 69 und 71, die sich quer durch den größten Gehäusedurchmesser erstrecken und eine Luftkammer 53 zwischen sich einschließen. Mit der Membran 69 ist eine Stange 75 verbunden, deren aus dem Gehäuse heräusragend*es Ende am Hebel 63 über eine Stift-Schlitz-Verbindung angreift. Die Stange 75 ist durch eine Druckfeder 79 nach links mit bezug auf 3?ig. 1

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in Richtung maximal herausragender Stellung vorp;espannt. Eine entgegengesetzt gerichtete Stange 77 greift an der Membran 71 an und ist an ihrem aus dem Gehäuse 67 herausredenden Ende mit der Zugfeder 65 verbunden. Die Stange enthält ein Rückschlagventil 81, welches einen Kanal zur Luftkammer 73 schließt, wenn die Kammer unter Zug wie beim Öffnen der Drosselklappe 35steht. Das Rückschlagventil öffnet hingegen, wenn sich die Kammer unter Druck zwischen den Stangen 75 und 77 wie beim Schließen der Drosselklappe befindet und erlaubt auf diese Weise eine schnelle Verminderung des Kammervolumens. Eine Drosselbohrung 83 entlüftet die Luftkammer 73 ständig zur Atmosphäre und liefert eine kontrollierten Luftdurchtritt. Die Entlüftung ergibt die Vakuumauffüllwirkung der Vorrichtung 191 die später genauer erläutert wird.

Der thermostatisch gesteuerte Anschlag 21 besteht aus einem herkömmlichen Thermostaten 57₅ der innerhalb einer Wand 87 des Zylinderblocks 23 angeordnet ist. Der Thermostat besitzt ein bewegliches Kolbenelement 55, cLas zunehmend · aus dem übrigen Teil des Thermostaten heraustritt, wenn die Temperatur des Kühlmittels innerhalb des Zylinderblocks steigt. Das bewegliche Kolbenelement 55 ist mittels einer Feder 91 in Richtung minimaler Austrittsstellung vorgespannt. Weiterhin ist das bewegliche Kolbenelement 55 über eine Stiftverbindung an den Hebel 53 angelenkt, dessen einer Arm einen Anschlag für das Ende 51 des beweglichen Ventilkörpers 45 bildet. Wenn der Motor kalt ist, ist das Kolbenelement 55 vollständig zurückgezogen, und der Anschlagarm des Hebels 53 befindet sich in seiner obersten Stellung.

Wirkungsweise

Die .vorbeschriebene Einrichtung zur Anreicherung des Brennstoff-Luft-Gemisches wirkt als Ergänzung oder Ersatz für

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ein Startklappensystem, ein Leerlaufsystem für schnellen Lauf und/oder eine Beschleunigerpumpe bei einem gewöhnlichen Vergaser für einen Motor mit innerer Verbrennung, so daß die Abgase des Motors genauer unter Kontrolle gebracht werden können.

Im Leerlauf der Maschine bei nur zum Teil erwärmtem Kühlmittel befindet sich die Membran 69 in der in Fig. 2 ausgezogen abgebildeten Stellung. Die Membran 71 befindet sich in nicht vorgespannter Stellung, wie ebenfalls in Fig. 2 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist.

Wenn die Drosselklappe 25 in die strichpunktiert angedeutete Stellung 25' geöffnet wird, bewegt sich die flexible Membran 71 nach rechts in die Stellung 71'· Mit der ersten Bewegung der Membran 71 nach rechts schließt das Rückschlagventil 81, und die Luftkammer 73 wird - mit Ausnahme der Drosselöffnung 83 - im wesentlichen abgedichtet. Dadurch entsteht innerhalb der Luftkammer 73 ein Unterdruck, welcher bewirkt, daß der Atmosphärendruck die Membran 69 nach rechts in die Stellung 69' bewegt und den Ventilkörper 45 in eine weniger drosselnde Stellung, die bei 45' strichpunktiert eingezeichnet ist, hebt. Die Verringerung der Drosselung bewirkt eine verstärkte Brennstoff und Luftströmung durch die Leitung 43 zur Anreicherung des gesamten in die Brennkammern des Motors gelangenden Gemische. Unmittelbar nach dem Öffnen der Drosselklappe, wenn die Elemente der Einrichtung die in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichneten Stellungen eingenommen haben, befindet sich die Vakuumauffülleinrichtung unter Zug zwischen den Federn 65 und 79· Dadurch strömt Luft durch die Drosselöffnung 83 in die Luftkammer 73 und verringert den Unterdruck, bis die Membran 69 und der Ventilkörper 45 ihre ursprünglichen Stellungen wieder eingenommen haben, wie sie in Fig. 2 ausgezogen dargestellt sind. Die Drosselöffnung 83 ist einer gewünschten

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Zeitspanne zur Auffüllung des Vakuums angepaßt. Wenn die Drosselklappe 25 wieder geschlossen wird, öffnet das Rückschlagventil 81 und gestattet ein vergleichsweise ungedrosseltes Zusammenfallen der Luftkammer 73 j indem die Membran 71 aus ihrer gestrichelt" eingezeichneten Stellung 71' in die ausgezogene ursprüngliche Stellung zurückkehrt. Zur Unterstützung der Rückkehr der Membran 71 und der Stange in ihre ursprüngliche Stellung kann eine (nicht dargestellte) schwache Feder vorgesehen sein.

Vor der im letzten Absatz beschriebenen Betätigung der Drosselklappe wurde, während der Motor warmlief, Anreicherungsbrennstoff zur Saugleitung 13 geliefert, um die vom Vergaser 27 gelieferte Brennstoffmenge zu ergänzen. Unmittelbar nach der Betätigung der Drosselklappe wird der Anreicherungsstrom durch die Leitung 4J durch Verstellung des Ventilkörpers vergrößert, wodurch die Beschleunigerpumpe und/oder kraftbetätigte Ventilsysteme des herkömmlichen Vergasers ergänzt oder ersetzt werden. Das Ventil kehrt dann langsam in seine ursprüngliche Stellung zurück, obwohl die Drosselklappe "ihre Offenstellung 25' beibehält.

Fig. 3 zeigt den Zustand der Einrichtungselemente im Leerlauf, wenn das Kühlmittel im Zylinderblock 23 voll erwärmt ist. Das Kolbenelement 55 des Thermostaten ist voll ausgefahren, und der Ventilkörper 45 befindet sich in seiner untersten Stellung, in welcher die Öffnungen 31 und 33 voll-, ständig gedrosselt sind. Damit steht kein Anreicherungs— brennstoff oder allenfalls ein Minimum, an Brennstoff zur Unterstützung des Vergasers zur Verfügung. Bei Verstellung der Drosselklappe 25 aus ihrer Schließstellung in die Offenstellung 25' nach Fig. 3 arbeitet die Einrichtung wie vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben und die einzelnen Elemente nehmen die strichpunktierten Stellungen 71', 69' und 45' ein. Anreicherungsbrennstoff gelangt dann

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in die Saugleitung 13 durch die Leitung 43-und unterstützt die Brennstoffzufuhr durch den Vergaser. Die Luftkammer befindet sich unter Zugspannung und vergrößert mit dem Eintreten von Luft durch die Drosselöffnung 53 ihr Volumen, indem der Unterdruck darin fällt, bis der Ventilkörper 45 wieder seine ursprüngliche, ausgezogen abgebildete Schließstellung erreicht hat.

Fig. 1 zeigt den Zustand der Elemente im Leerlauf, wenn das Kühlmittel innerhalb des Zylinderblocks kalt ist. Das Korbenelement 55 des Thermostaten ist vollständig zurückgezogen, und der Ventilkörper 45 ist durch Anlage gegen den Hebel vollständig angehoben, was zu einem maximalen Brennstoff- und Luftstrom durch die Öffnungen 31 und 33 führt. Eine Öffnung der Drosselklappe 25 in die Stellung 25' führt zu einer sehr begrenzten Bewegung der Membranen 69 und 71 in die Stellungen 69 bzw. 71', weil der Ventilkörper 45 im Leerlauf seine voll angehobene Stellung eingenommen hat, in welcher er durch den Anschlag 71 abgefangen wird. Die Einrichtung liefert somit bei kalter Maschine eine maximale Brennstoffanreicherung im Leerlauf und bei Beschleunigung.

Patentansprüche /

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Claims

2315713 Patentansprüche ■

1./ Einrichtung zur Brennstoffanreicherung in der Saugleitung eines Vergasermotors insbesondere für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine mit der Saugleitung (13) des Motors verbindbare Mischkammer (37». 4-1)» ein die Luft- und Brennstoffzufuhr zur Mischkammer regelndes, in Schließrichtung vorgespanntes Ventil (11) sowie ein das Ventil (11) mit der Drosselklappe (25) des Vergasers kuppelndes Gestänge mit einem darin enthaltenen Zeitverzögerungsmechanismus (19) ·, der beim Öffnen der Drosselklappe (25) zunächst das Ventil (11) ebenfalls- öffnet und daraufhin durch Längung des Gestänges unter der Wirkung der Ventilvorspannung in Schließrichtung zurückkehren läßt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitverzögerungsmechanism'us (19) eine in das Gestänge einbezogene elastisch ausweitbare Luftkammer (73) aufweist, welche die Öffnungsbewegung der Drosselklappe (25) infolge des einer sofortigen Ausweitung entgegenwirkenden Druckabfalls im Kammerinneren zunächst im wesentlichen voll auf das Ventil (11) überträgt, und daß die Luftkammer (73) mit einer Drosselöffnung (83) zum allmählichen Auffüllen mit Luft bei der Aufweitung der Luftkammer unter der Wirkung der Ventilvorspannung versehen ist.

3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Luftkammer (73) mit einem Rückschlagventil (81) versehen ist, das beim Zusammendrücken der Luftkammer sofort öffnet.

4-. Einrichtung nach Anspruch 2. oder 3, dadurch" gekennzeichnet , daß die Luftkammer (73) von zwei elastisch verformbaren Membranen (69» 71) begrenzt ist,

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von denen die eine (71) mit der Drosselklappe (25) und die andere mit dem Ventil (11) kraftschlüssig verbunden sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die Drosselöffnung (83) und das Huckschlagventil (81) in einem an einer der Membranen (71) angreifenden hohlen Gestängeteil angeordnet sind, dessen Inneres mit der Luftkammer (73) verbunden ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen das Ventil (11) in Schließrichtung abfangenden Anschlag (21, 53), dessen Stellung in Abhängigkeit von der Temperatur des Motorkühlmittels veränderbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Stellung des Anschlages (21, 53) durch einen von der Kühlmitteltemperatur beeinflußbaren Thermostaten (57) steuerbar ist.

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