-
Kennwort: Membranentlastung Regeleinrichtung, insbesondere für eine
Flüssiggasanlage für Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung,
insbesondere für eine Flüssiggasanlage zur Versorgung einer an einem Ansaugkanal
eines Verbrennungsmotors angeschlossenen Miseheinrichtung, vorzugsweise eines Vergasers,
.mit einem Gaseintrittskanal, einem Gasaustrittskanal, einem Ventilkörper mit dazugehörigem
Ve SSlsitz zwischen Ein und Austrittskanal sowie einer Stellvorrichtung für den
Ventilkörper.
-
Mit diesen Oberbegriff wird auf einen Stand der Technik bezug genommen,
wie er bei Flüssiggas anlagen beispielsweise aus der DOS 2 108 183 bekannt ist.
-
Bei Flüssiggasanlagen ist es erforderlicn, daß a) beim Stillstand
der Anlage kein Flüssiggas in denAnsaugT~ kanal, den Motor und die Atmosphäre strömen
kann.
-
b) beim Starten sowie beim Leerlauf des Motors eine relativ kleine,
im Hinblick auf eine geringe Schadstoffemission (Co, NOx, CH etc.) möglichst konstante
Flüssiggasmenge über den Ansaugkanal- dem Motor zugeführt wird.
-
c) bei einer Betriebszustandsänderung von Leerlauf auf Teil- oder
Vollast, die dem Motor zugeführte, für den Leerlauf ausreichende Flüssiggasmenge
in sehr kurzer Zeit auf eine Menge vergrößert wird, die zum Erreichen und Beibehalten
des neuen Betriebszustandes erforderlich ist.
-
Der uebergang von einem Betriebszustand in einen anderen soll also
in kurzer Zeit durchführbar und deshalb die Ansprechzeit der Flüssiggasanlage klein
sein.
-
Um diese Forderungen zu erfüllen, ist bei der eingangs erwähnten Flüssiggasanlage
mit dem Vergaser des Verbrennungsmotors ein Steuerventil verbunden, welches zwei
durch eine Membran getrennte Kammern aufweist. Die eine Membrankammer steht über
eine Steuerdruokluitung mit dem Ansaugkanal in Verbidung, während die andere Membrankammer
den Hinterdruckraum des Steuerventils darstellt.
-
Die Membran ist mit dem VentilkSrper verbunden.
-
Bei Stillstand der Flüssiggasanlage wird über ein in dem Gaseintrittskanal
des Steuerventils angeordnetes geschlossenes Magnetventil verhindert, daß Flüssiggas
in das Steuerventil und den Motor strömt.
-
Beim Starten des Motors wird aufgrund des auf denVutilkörper ausgeübten
Flüssiggasdruckes der Ventilkörper auf den Ventilsitz gepreßt und gleichzeitig über
eine Ventilkörper und Ventilsitz Uberbrückende Bei-Paß-Leitung eine vorbestimmt
LeerlaufflUssiggasmenge in den Hint-erdruckraum und von dort dem Motor zugeführt.
-
Bei einer Beschleunigung des Motors von Leerlauf auf Teillast, was
durch Öffnen der Motordrosselklappe erreichbar ist, wird aufgrund des nach dem Öffnen
der Drosselklappe ansteigenden Absolutdruckes in der Steuerdruckleitung und damit
in der einen Membrankammer, - der auf die eine Membranseite wirkende Steuerdruck
größer als der auf die andere Membranseite wirkende Flüssiggasdruck und der Ventilkörper
aufgrund dieser Druckdifferenz vom Ventilsitz abgehoben.
-
Je nach Membranflächengröße bei gleichem Regelventflldurcho messer
ist eine mehr oder weniger große Druokdifferenz er forderlich (gr. Membran (etwa
200 mm #) - kl. Druekdifferen3; kl. Membran (/ kleiner als loo mm) - gr. Druckdifterenz),
um den Ventilkörper vom Ventilsitz abzuheben.
-
Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei der Verwendung einer kleinen
Membran, die im Hinblick auf eine kompakte -und raumsparende Ausbildung der FlUssiggasmenge
wünschenswert ist, aufgrund der dann erforderlichen größeren Druckdifferenz
vom
Ahen der Drosselklappe bis zum Abheben des Ventilkörpers eine gewisse Zeit vergeht.
-
Die Folge ist, daß unmittelbar nach dem Öffnen der Drosselklappe der
Druck im Hinterdruckraum abfällt und erst nach dem Abheben des Ventilkbrpers wieder
ansteigt.
-
Es tritt somit im Augenblick des gewünschten Ubergangs von Leerlauf
auf Teillast ein Druckabfall auf - in dem Fach-Jargon als "Loch des Reglers bezeichnet
-, der das Beschleunigungsvcrhalten ungünstig beeinflußt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, die trotz Verwendung einer kleinen Membranfläche eine Betriebszustandsänderung
von Leerlauf auf Teil- bzw. Vollast unmittelbar mit Änderung der Drosselklappeneinstellung
ermöglicht.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die eine Membrankammer mit einer
C-asistwertdruck-Leitung verbunden und in der anderen Membrankammer eine, einem
vorbesWlmumten 5011druckwert entsprechenden Kraft auf die Membran ausübende Vorrichtung,
vorzugsweise eine Feder, vorgesehen ist, und daß ferner die Feder mit einer zweiten
t4embran in Verbindung steht, deren Membrankammer über eine Leitung an den Ansaugkanal
angeschlossen ist.
-
Durch die Erfindung wird vorteilhaft erreicht, daß die Größe der die
Solldruckkraft bestimmende Feder aufgrund des im Ansaugkanal herrschenden großen
Unterdruckes (Kl. Absolutdruck3 entspannt und der Vertilkörper durch den Gasvordruck
dichtend auf den Ventilsitz gepreßt wird. Gleichzeitig wird eine vorbestimmte Gasmenge,
die für einen optimalen Leerlauf erforderlich ist, über eine den Ventilkörper und
den Ventilsitz überbrückenden Bei-Paß dem Vergaser und somit dem Motor zugefUhrt.
-
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß es selbstverständlich
auch möglich ist, durch den kl. Absolutdruck die Solldruckfeder nur so weit zu anspannen,
daß der Ventilkörper um einen bestimmten Betrag von dem Ventilsitz abgehoben
wird
zum Durchlaß der Leerlaufflüssiggasmenge. Diese Lösung erfordert jedoch eine exakte
Herstellung von Ventilsitz, Ventilkörper sowie der Stelleinrichtung, damit eine
Menge von ca. 5 ß oder weniger - die Leerlauf menge - der maximal vom Regler abgebbaren
Flüssiggasmen ge konstant gehalten wird.
-
Bei einer Betribszustandsänderung von Leerlauf auf Teillast, wobei
die Leerlaufmenge über den Bei-Paß zugeführt wird, wird durch die gegenUber dem
Leerlauf weiter geöffnete Motordrosseiklappe der Absolutdruck im Ansaugkanal größer.
Dadurch wird die Solldruckfederkraft erhöht und zwar auf einen Wert, der ein schlagartiges
vorbetimmbares Abheben des Ventilkörpers vom Ventilsitz bewirkt, Somit gelangt unmittelbar
mit dem Einleiten der Betribssustandsänderung (Öffnen der Drosselklappe) eine gegenüber
der Leerlaufmenge größere Fltlssiggasmenge zum Motor. Bei der Erfindung wird das
Abheben des Ventilkdpers durch eine steuerbare Veränderung der Solldruckfederkraft
erreicht.
-
Ein nLozn" beim Beschleunigen von Leerlauf auf Teil- bzw.
-
Vollast tritt nicht mehr auf und es ist möglich, eine sehr: kleine
Membranfläche für die erste Membran ( etwa 80 - loo mm) und die zweite Membranfläche
anzuwenden. Dies hat den Vorteil, daß der Regler raumsparend ausgebildet werden
kann.
-
so Erst nachdem die Solldruckfederkraft erhöht wurde,idaß der Ventilkörper
abhebt, tritt der eigentliche Regelvorgang in Kraft und die Gasmenge wird in Abhängigkeit
von der Druck differenz zwischen den Gasistwertdruck in dem Gasaustrittskanal und
der Solldruckfederkraft verändert.
-
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist im Membranraum eine
auf die zweite emtian wirkende Feder vorgesehen, deren Druckkraft etwas kleiner
ist, als die sich aus dem Produkt Membranfläche der zweiten Membran und Druck im
Ansaugkanal während des Leerlaufs ergebende Kraft.
-
Durch die Feder wird vorteilhaft die zweite Membran unmittelbar und
nahezu verzögerungsfrei bei einer Vergrößerung des Absolutdruckes im Ansaugkanal
- beispielsweise bei einer
Beschleunigung von Leerlauf auf Teillast
- in eine, vorzugsweise durch einen einstellbaren Anschlag vorbestimmte Stellung
gedrUckt, wobei gletRzeitig die Solldruckfeder gespannt und' der Ventilkörper vom
Ventilsitz abgehoben wird.
-
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Vorschlag zur Lösung der vorliegenden
Aufgabe weist eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zwischen Gaseintrittskanal
und Gasaustrittskanal eine Ventilkörper und Ventilsitz überdrückende Leifr?ng auf,
in deren Verlauf eine vom Unterdruck im Ansaugkanal steuerbare Ventilanordnung vorgesehen
ist. Die Ventilanordnung besteht bl-spielsweise aus mindestens zwei parallelgeschalteten
einstellbaren Regelventilen, wobei das erste Ventil für ete vorbestimmte Leerlaufmenge
und das zweite Ventil für eine zusätzliche, die Betriebszustandänderung von Leerlauf
auf Last beschlellnigende Gasmenge ausgeXgt ist. Durch den kl. Absolutdruck im Ansaugkanal
beim Leerlauf wird das erste Ventil betätigt und durch den größeren Absolutdruck
beim Öfn der Drosselklappe das zweite Ventil geöffnet.
-
Aufgrund des zurückgeführten Gasistwertdruckes wird der Ventilkaper
um einen bestimmbaren Betiffiag abgehoben. Es tritt ebenfalls kein "Loch" mehr auf
und die Membranflächen können relativ klein ausgebildet werden.
-
Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung sowie unter
Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert.
-
Die Flüssiggasanlage lo dient zur Versorgung eines, an einem Ansaugkanal
11 eines nicht näher dargestellten Verbrennungs motors angeschlossenen Vergasers
12 mit Flüssiggas. Die Flüssiggasanlage lo weist eine Gaszuführvorrichtung 13 auf,
die als ein- oder mehrstufiger Druckregler aufgebaut sein kann.
-
Der Druckregler 13 ist über einen Gaseintrittskanal 14 mit einem Flüssiggastank
15 und über eken Gasaustrittskanal 16 mit dem Vergaser 12 verbunden.
-
Zwischen Ein- und Austrittskanal 14 bzw. 16 ist ein Ventilkörper 17
mit dazugehörigem Ventilsitz 18 vorgesehen. Der Ventilkörper 17 wird mittels einer
Membranvorrichtung 19 bewegt, die zwei durch eine erste Membrane 20 getrennte Kammern
21 und 22 aufweist.
-
Erfindungsgemäß ist die eine Membrankammer 21 mit einer Gasistwertdruck-Leitung
23 verbunden, die bevorzugt an den Hohlraum 24 einer im Gasaustrittskanal 16 angeordneten
Venturidüse 25 angeschlossen ist. Durch die Venturidüse 25 wird vorteilhaft erreicht,
daß der abgefehlte Gasistwertdruck kleiner ist, als der tatsächlich im Gasaustrittskant
vorhandene Istwertdruck, wobei die Differenz zwischen tctächlichem und abgefühltem
Istwertdruck von der Strömungsgeschwindigkeit in der Venturidüse 25 abhängig ist
(K1. Strömungsgeschwindigkeit ergibt kl. Druckabweichung; gr. Strömungsgeschwindigkeit
ergibt gr. Druckabweichung).
-
Ferner ist die Membrankammer 21 über eine zweite, eine einstellbare
Drossel 26 aufweisende Leitung 27 mit dem Gasausvrittskanal 16 verbunden. Durch
Venturidüse 25 und Drossel 26 wird ein Druckregler erhalten, bei dem mit steigender
Menge gleichzeitig auch der Ausgangsdruck mit ansteigt. Durch die Drossel 26 ist
eine beliebige Einstellung der Reglerkennlinie- (Gasdruok aufgetragen über Gasmenge)
möglich.
-
In der anderen Membrankammer 22 der Membranvorrichtung 19 ist eine
Feder 28 vorgesehen, die zur Erzeugung einer, einem vorbestimmten Gassolldruck proportionalen
Krafteinwirkung zur die erste Membrane 20 dient, Ferner weist die Membrankammer
22 eine Entlüftungsbohrung 39 auf.
-
Die Feder 28 steht mit einer zweten Membrane 29 in Verbindung, deren
Membranraum 30 erfindungsgemäß unter eine Leitung 31 an den Ansaugkanal 11 angeschlossen
ist,aund zwar in Luftansaugrichtung 32 gesehen unterhalb einer Drosselklappe 33.
Die Leitung 31 ist über einen Nebenzweig 31 a; in dem ein Magnetventil 38 vorgesehen
ist, mit der i engste Stelle der Venturidüse 25
Membrankammer 22
verbunden. Die zweite Membran ist dabei in einem Gehäuse 41 befestigt und gegen
eine Anschlagpatte 42 anpressbar. Das Gehäuse 41 ist über ein Gewinde 43 in der
Membrankammer 22 befestigt.
-
Durch Drehen des Gehäuses 41 nach links oder rechts kann in einfachster
Art die Solldruckf eder 28 derart vorgespannt werden, daß in der in der Zeichnung
veranschaulichten Stellung der Ventilkörper 17 um einen bestimmten Betrag von dem
Ventilsitz 18 abgehoben ist.
-
Im Membranraum 30 ist eine auf die zweite Membrane 29 wirkende Druckfeder
34 vorgesehen, deren Druckkraft etwas kleiner ist, als die sich aus dem Produkt
Membranfläche und Ansaugdruck im Leerlauf ergebende Krart .
-
Weiterhin ist der Gaseintritfs- und der Gasaustrittskanal 14 bzw.
16 durch einen, den Ventilkörper 17 und den Ventilsitz 18 überbrückenden Bei-Paß
35 verbunden, in dessen Verlauf eine einstellbare Drossel 36 zur Einstellung der
Leerlaufflüssiggasmenge vorgesehen ist.
-
Ferner ist im Gaseintrittskanal 14 ein Absperrventil 37, vorzugsweise
ein Magnetventil angeordnet.
-
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist folgende:
Beim Start des Verbrennungsmotors wird beispielsweise über das Zündschloß das Magnetventil
37 geöffnet und gleichxitig der-Anlasser des Motors betätigt. Durch den AHasser
wird dabei ferner das Magnetventil 38 geöffnet.
-
Aufgrund der während des Startens fast geschlossenen Drosselklappe
33 entsteht im Ansaugkanal 11 ein kleiner Absolutdruck, der über die Leitung 31
in den Membranraum 30 und über die Nebenleitung 31 a in der Membrankammer 22 zur
Wirkung kommt. Dadurch wird die erste Membran 20, die Solldruckfeder 28, die zweite
Membran 29 sowie die Feder 34 aus der in der Zeichnung veranschaulichten Stellung
in Pfeilrichtung 40 bewegt. In Verbindung mit dem auf den Ventilkörper 17 wirkenden
Druck des Flüssiggases wird der Ventilkörper 17 auf den Ventilsitz gepreßt.
-
Gleichzeitig fließt jedoch über den Bei-Paß 35 eine vorbestimmte Flüssiggasmenge
für den Leerlauf in den Gasaustrittskanal 16 und somit ion den Vergaser 12 und den
Verbrennungsmotor.
-
Mit dem Anspringen des Motors, was geichzeitig mit einer Beendigung
der Anlasserbewegung verbunden ist, wird das Magnetventil 38 wieder geschlossen.
Die Nebenleitung 31 a sowie das Magnetventil 38 dienen vorteilhaft dazu, daß bereits
während der Anlasserdrehung, bei der im Ansaugkanal 11 ein gegenüber dem Leerlauf
des Motors großer Absolutdruck entsteht, bereits die Schließbewegung der Anordnung-in
Pfeilrichtung 40 stattfindet. Dies hat den Vorteil, daß bereits zum Zeitpunkt des
Anspringens des Motors nur die durch den Bei-Paß 35 bestimmte Leerlaufflüssiggasmenge
dem Vergaser 12 zugeführt wird, wobei ferner die Federkonstante relativ groß gewählt
werden kann, sodaß eine kleine Bauweise erhalten bleibt.
-
Wird nunmehr bei einer Betriebszustandsänderung von Leerlauf auf Teillast
die Drosselklappe geöffnet, steigt der Absolutdruck im Ansaugkanal 11 und die auf
die zweite Membran 29 wirkende Kraft der Feder 34 wird größer als die sich aus dem
Produkt Fläche der Membran 29 und Ansaugdruck ergebende Kraft. Die Feder 34 drückt
schlagartig die zweite Membran 29 in Pfeilrichtung 44 bis zur Anlage an dem Anschlag
42. Gleichzeitig wird aufgrund der Spannung der Feder 28 die erste Membran 20 und
der Ventilkörper 17 in die in der Zeichnung veranschaulichte Stellung gedrückt,
wobei der Ventilkörper um einen vorbestimmten Betrag vom Ventilsitz abgehoben ist.
Somit gela$vorteilhaft unmittelbar mit dem Einleiten der Betriebszustandsänderung
eine gegenüber der Leerlaufmenge größere Flüssiggasmenge zum Vergaser 12. Durch
die Erfindung ist ein schließdruckkompensierter Druckregler geschaffen, der trotz
kleiner Bauweise (Gesamtvolumen ca.
-
750 cm3) kein "Loch" bei einer Betriebszustandsänderung, insbesondere
von Leerlauf auf Teillast aufweist.
-
der Feder 34
Anstelle der in der Zeichnung als bevorzugt
veransehaulichten Lösung der gestellten Aufgabe ist es ferner moglich, die Funktion
der Membran 29 / Feder 34 / Bei-Paß 35 - Anordnung durch eine Ventilanordnung zu
ersetzen, wie sie getrichelt in der Zeichnung dargestellt ist. Die Ventilanordnung
weist vorzugsweise zwei parallelgeschaltete Regelventile 50,51 auf, die in einer-den
Ventilsitz überbrückenden Leitung 52 angeordnet sind. Das erste Ventil 50 ist für
eine vorbestimmte Leerlaufmenge und das zweite Ventil 51 für eine zusätzliche die
Betriebszustandsänderung von Leerlauf auf Last beschleunigende Gasmenge ausgelegt.
-
Durch den Unterdruck im Ausgangskanal wird unter Zwischenschaltung
eines nicht näher dargestellten, an sich bekannten Druckschalters bei Leerlauf das
Ventil 50 und bei offen der Drosselklappe das Ventil 51 geöffnet. Es ist darüber
hinaus ferner möglich, weitere Ventile parallel zu schalten, die bei Betriebszustandsänderungszwischenstufen,
(z. B. Teillast auf Vollast) geöffnet werden.
-
Es ist ferner vorteilhaft möglich, anstelle der Membran 29 / weder
34 / Bei-Paß 35 - Anordnung zur Lösung der gestellten Aufgabe ein Absperrventil
(Magnetventil) 53 in dem Austrittskanal 16, eine Verbindungsleitung-52 mit einer
einstellbaren Drossel 54 sowie ein Absperrventil (Magnetventil) 55 in der Eingangsleitung
14 vorzusehen. Dabei ist ferner die Feder 28 derart vorspannt, daß der Ventilkörper
17 in Ausgangsstellung von dem Ventilsitz um ein vorbestimmtes Maß - der zusätzlichen
Beschleunigungsflüssiggasmenge entsprechend - abgehoben ist.
-
Beim Leerlauf wird in Abhängigkeit von dem Unterdruck im Ansaugkanal
(Leitung a über an sich bekannte, nicht dargestellte Zwischenglieder (Druckschalter)
das Absperr-54 ventil 55 geöffnet und die an der Drossel eingestellte optimale Leerlaufmenge
fließt zum Vergaser 12. Das Absperrventil 53 ist noch geschlossen. Bei einer Beschleunigung
von
Leerlauf auf Teillast wird durch den ansteigenden Absolutdruck in der Leitung 31
das ebenfalls über nicht dargestellte, an sich bekannte Schaltvorrichtungen Magnetventil
53 geöffnet und somit schlagartig eine das "Loch" vermei-dende FlUssiggasmenge dem
Motor zugeführt. Danach tritt der eingangs beschriebene Regelvorgang des Reglers
in Kraft.
-
Die einzelnen Bauteile der erfindungsgemäßen FlUssiggasanlage können
bezüglich ihres konstruktiven Aufbaus beliebig ausgebildet werden. Die FlUssiggasanlage
ist ferner vorteilhaft in sogenannten Zweistoffanlagen, bei denen dem Vergaser wahlwelse
Benzin oder Dieselöl mit handelsüblichen Kfz-Einrichtungen oder Flüssiggas mit der
lüssiggasanlage zuführbar ist, angewendet werden.