DE2339955A1 - Betaetigungseinrichtung fuer die luftklappe eines vergasers - Google Patents

Betaetigungseinrichtung fuer die luftklappe eines vergasers

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Description

MEIM ZEICHEN: GtFK— 2643 MY REF.:
Anwaltsakte: GffK-2645
K)BD-WERKE AKTIENGESEIiLSGHAFO], 5 KÖLN-DEUTZ, OTTOPLA[DZ 2
Betätigungseinrichtung für die Luftklappe eines Vergasers.
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für die exzentrisch gelagerte Luftklappe eines Vergasers von Verbrennungskraftmaschinen, mit einer mit der Drehwelle der Luftklappe gekoppelten, thermostatischen Bimetallfeder, welche die Luftklappe bei Unterschreitung eines vorbestimmten Temperaturwertes in ihre Schließlage drückt.
Solche automatische Betätigungseinrichtungen, auch Choker genannt, für die im Ansaugrohr des Vergasers sitzende Luftklappe bewirken bei jedem Kaltstart eine anfängliche Verfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, indem sie dafür die Luftklappe in ihre Schließlage oder zumindest in ihre weitgehend geschlossene Drehlage drücken. Die Bimetallfeder hat dabei eine Kennlinie, gemäß welcher die Luftklappe desto stärker in ihre
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Schließlage gedruckt wird je mehr die Temperatur unter jenen bestimmten Wert der Umgebungstemperatur abfällt. Sobald die Maschine zum Laufen gebracht worden ist, bzw. sobald die Maschine sich aufgewärmt hat, wird die Luftklappe unter Aufhebung der Vorspannkraft der Bimetallfeder in die Öffnungslage gedreht, in welcher im Leerlauf der Maschine durch Bereitstellung einer entsprechenden Gemischzusammensetzung ein Stehenbleiben der Maschine verhindert wird. Die Betätigungseinrichtung ist dabei meistens mit einer Hilfseinrichtung ausgerüstet, die beim Starten der Maschine auf den Saugrohrdruck anspricht und welche die Luftklappe schlagartig aus einer völligen Schließstellung in eine etwas geöffnete Drehlage bewegt, in welcher ein bestimmtes Maß der Verfettung des Gemisches erhäL ten wird. Es kann hierbei im übrigen als bekannt vorausgesetzt werden, daß ohne eine solche anfängliche Verfettung des Gemisches Startschwierigkeiten bestehen, die auf einen Niederschlag des Kraftstoffes an den anfänglich noch kalten Zylinderwandungen zurückzuführen sind.
Die bisher praktizierten Betätigungseinrichtungen dieser Art verwirklichen regelmäßig einen Kompromiß zwischen vorteilhaften Kaltstart-Bedingungen und einer Efiedrighaltung der Abgas-Emissionen. Dabei ist bezüglich des letzteren Kriteriums feststellbar, daß jede größere Verfettung des Gemisches, also jede stärkere Kraftstoff-Anreicherung, während eines Kaltstarts eine stärkere Emission von schädlichen Abgasen, wie" Kohlenmonoxyd, zur Folge haben kann. Da diesbezüglich die bekannten Betätigungseinrichtungen noch keinen optimalen Wirkungsgrad besitzen, besteht die Aufgabe, eine Konstruktion bereitzustellen, bei welcher beim Kaltstart die Emission schädlicher und deshalb unerwünschter Abgase auf ein optimales. Minimum reduziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Betätigungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Luftklappe, insbesondere deren Bimetallfeder, zwei Heizeinrichtungen mit verschiedenen oder glei chen Temperaturgrenzwerten bzw. maximalen Wärmekapazitäten zugeordnet sind, welche in Abhängigkeit
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von ihrer jeweiligen Wärmeabgabe unterschiedlich starke Öffnungen der Luftklappe auslösen und von welchen die eine Heizeinrichtung ständig zugeschaltet und die weitere Heizeinrichtung erst-ab einem bestimmten Wert der umgebungstemperatur zu-. schaltbar ist. Als geeignete Heizeinrichtungen erweisen sich dabei insbesondere Halbleiter" mit positivem lemperaturkoeffizient en, deren jeweilige Irienimpedanz bis zum Erreichen des jeweiligen Temperaturgrenzwertes bzw·, der jeweiligen maximalen Wärmekapazität bei ansteigenden Temperaturen ansteigt und dann eine Begrenzung des Stromdurchflusses ergibt.
Es wird damit eine Betätigungseinrichtung für die Luftklappe eines Vergasers von Verbrennungskraftmaschinen bereitgestellt, die durch die ständige Zuschaltung der einen Heizeinrichtung auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen eine baldige Entlastung der die Luftklappe normalerweise in ihre Schließlage vorspannenden Bimetallfeder erlaubt, so daß die Zeitdauer, über welche der Maschine ein fetteres Gemisch zugeführt wird, für die Bedingungen jedes Kaltstarts verkürzt wird. Durch die Verwendung eines Halbleiters mit positivem Temperaturkoeffizienten für diese eine Heizeinrichtung muß die Betätigungseinrichtung nicht mit einem besonderen Unterbrecherschalter ausgestattet werden, der sonst die ihinktion zu erfüllenfoätte, eine Deformation der Bimetallfeder bei Überschreitung eines bestimmten Temperaturwertes zu verhindern. Durch die Bereitstellung der weiteren Heizeinrichtung, die also erst ab einem bestimmten Wert der Umgebungstemperatur anspricht, wird im übrigen gewährleistet, daß die Luftklappe bei jedem Warmstart sofort in die Öffnungslage gedruckt wird, in welcher die für den Leerlauf maßgebende Gemischzusammensetzung zur Ansaugung kommen kann.
Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den darauf bezogenen Ansprüchen erfaßt.
Ein augenblicklich bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
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Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Vergaser mit zugeordneter Betätigungseinrichtung für die Luftklappe,
Pig. 2 in etwas vergrößertem Maßstab die erfindungsgemäße Einzelheit der in Pig. 1 gezeigten Betätigungseinrichtung und
Pig. 3 in schaubildlicher Darstellung die Abhängigkeit der Innenkapazität von der Innentemperatur "bei einem Halbleiter mit positivem Temperaturkoeffizienten.
Der in Pig. 1 gezeigte Vergaser ist ein PailStromvergaser bekannter Konstruktion mit insgesamt vier Lufteintrittsrohren. Der Vergaser ist dreiteilig ausgeführt und hat einen oberen Lufteintrittsstutzen 12, einen Mittelteil 14 und einen unteren Anschlußflansch 16, welche durch nicht besonders dargestellte Mittel zusammengehalten sind. Über den Anschlußflansch 16 ist der Vergaser an dem Ansaugrohr 18 einer Verbrennungskraftmaschine angeflanscht.
In dem Mittelteil 14 sind die üblichen Mischrohre 2o und 22 ausgebildet, in welchen Lufttrichter-Verstärker 24 angeordnet sind. Eine exzentrisch über eine Welle 3o gelagerte Luftklappe 28 ist normalerweise in einer bestimmten Öffnungslage gehalten und wird nur für den Kaltstart vorübergehend in eine Schließlage gedrückt. Eine am Eintritt s-ende des Ansaugrohres 18 angeordnete Drosselklappe 36 ist zwischen.einer im Leerlauf der Maschine eingenommenen Schließlage und einer weit geöffneten Drehlage drehbar, wobei diese Drehung durch das vom Fahrer betätigte Gaspedal gesteuert wird.
Der Drehung der Luftklappe 28 dient eine in ihrer Gesamtheit mit 4o bezeichnete Betätigungseinrichtung. Diese besteht, wie bekannt, aus einem an einer seitlichen Vefl. ängerung des Anschlußflansches 16 montierten Gehäuse 42, an welchem das eine Ende einer Welle 44 drehbar gelagert ist. Das andere Ende dieser Welle 44 ist durch ein Stehlager 46 abgestützt und über eine Hebelübersetzung 48, 5o mit der Drehwelle 3o der Luftklappe 28
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so verbunden, daß bei einer Drehung der Welle 44 auch die Luftklappe 28 gedreht wird. An dem in das Gehäuseinnere vorstehenden Ende der Welle 44 ist ein L-förmiger Hebel 54 befestigt, dessen einer Hebelarm 56 mit der Kolbenstange 76 eines Kolbens 78 gelenkig verbunden und dessen anderer Hebelarm 58 an dem äußeren Ende 59 einer thermostatischen Bimetallfeder 6o befestigt ist.Der Hebelarm 58 durchgreift dabei eine bogenförmige Schlitzöffnung 62 eines aus einem geeigneten Isoliermaterial bestehenden Dichtungsringes 64, welcher noch mit einem Loch 83 versehen ist. Der Dichtungsring 64 unterteilt das G-ehäuseinnere in zwei Kammern, wobei in der einen Kammer 74 die Bimetallfeder 6o angeordnet ist. Der Kolben 78 ist in einer Gehäusebohrung 79 verschieblich, an welche eine Verbindungsleitung 8o zi$.em Ansaugrohr 18 angeschlossen ist. Das Einlaßende 82 dieser Verbindungsleitung 8o ist unmittelbar unterhalb der Drosselklappe 36 angeordnet, so daß der Kolben 78 ständig dem Unterdruck in dem Ansaugrohr der Maschine ausgesetzt ist.
In die Kammer 74 des Gehäuses 42 mündet eine Yerbindungsleitung 68 zu dem Auspuffrohr der Maschine. In dieser Verbindungsleitung 68 ist der übliche Vorwärmer angeordnet, so daß in die Kammer 74 ein heißer Luftstrom angesaugt wird, wenn sich nach dem Starten der Maschine in dem Ansaugrohr 18 ein bestimmter Unterdruck einstellt. Der angesaugte Luftstrom wird über nicht dargestellte Umgehungskanäle, mit welchen der Zylinder des Kolbens 78 versehen ist, aus dem Gehäuse 42 abgeleitet.
Die bisher beschriebene Vergaserkonstruktion entspricht dem Stand der Technik. IHir die Betriebsweise ist dabei davon auszugehen, daß sich die Bimetallfeder 6o in Abhängigkeit von einem auf die Verbindungsleitung 68 bezogenen Temperaturabfall oder -anstieg zusammenzieht oder dehnt, so daß die Welle 44 und damit die Luftklappe 28 in der einen oder in der anderen Richtung gedreht wird. Wenn in der VerbindungJLeitung 68 keine Luftströmung herrscht, dann ist das Verhalten der Bimetallfeder 6o natürlich abhängig von der in der Kammer 74 vorherrschenden Temperatur. Für die Verhältnisse eines Kaltstarts der Maschine ist dabei im besonde-
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ren davon auszugehen, daß hier in dieser Kammer 74 zunächst eine sehr niedrige Temperatur vorherrscht, so daß die Bimetallfeder 6o zusammengezogen ist. Die Luftklappe 28 ist dann in ihre Schließlage gedruckt "bzw. in eine nahezu geschlossene Drehlage, falls davon verbesserte Startbedingungen erwartet werden. Wenn die Maschine angelassen wird, dann wird der in dem Ansaugrohr 18 und damit auch, in der Verbindungsleitung 8o vorherrschende Unterdruck noch nicht ausreichen, den Kolben 78 im Sinne einer Öffnung der Luftklappe 28 zu bewegen. Sobald die Maschine zum Laufen gebracht worden ist, herrscht jedoch in dem Ansaugrohr 18 und damit auch in der Verbindungsleitung 8o ein erhöhter Unterdruck, welcher ein Verschieben des Kolbens 78 nach unten und damit eine leichte Öffnung der Luftklappe 28 zur Folge hat. Die anfängliche Anreicherung des angesaugten Kraftstoff-Luft-Gemisches mit Kraftstoff erhält folglich eine en"teprechende Abmagerung, d.h. es wird dann entsprechend der weiter geöffneten Luftklappe 28 ein weniger fettes Gemisch angesaugt. Kurz danach wird die über die Leitung 68 angesaugte Luftströmung ständig wärmer, so daß die dieser Luftströmung ausgesetzte Bimetallfeder 6o sich allmählich dehnt. Die allmähliche Dehnung' der Bimetallfeder 6o hat zur Folge, daß die Luftklappe 28 dann in die für sie vorbestimmte Öffnungslage weitergedreht wird.
Dieses Weiterdrehen der Luftklappe 28 in die vorbestimmte Öffnungsl^ge wird durch folgende Einzelheiten der Betätigungseinrichtung 4o erfindungsgemäß beschleunigt. Das innere Ende der Bimetallfeder 6o ist an einem metallischen Dorn 84 befestigt, welcher einstückig verbunden ist mit einer als Wärmestrahler definierbaren Metallscheibe 85 eines der Bimetallfeder etwa entsprechenden Durchmessers. Die Scheibe 85 kann beispielsweise aus Aluminium bestehen und an ihr befestigt sind zwei als Heizeinrichtungen dienende Halbleiter 86 und 87 mit positivem Temperaturkoeffizienten. Der eine Halbleiter 86 hat einen federnden Anschlußkontakt 88, der durch eine Isolierkappe 9o hindurch in Verbindung kommen kann mit einem von ihm normalerweise abgehobenen Schließkontakt 93 eines Thermo schalters 94, welcher erst
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oberhalb einer bestimmten Umgebungstemperatur betätigt wird. Der Thermoschalter 94 stellt eine Verbindung her zwischen den Kontakten 88 und 93 beispielsweise bei einer Umgebungstemperatur Ton etwa 180O, Die Metallscheibe 85 ist im übrigen über das Gehäuse 92 der Isolierkappe 9o und weiter über das Gehäuse 42 geerdet, so daß bei betätigtem Thermoschalter 94 der beispielsweise an der Lichtmaschine des fahrzeuges angezapfte und über eine Anschlußklemme 96 zugeleitete Strom eine Aufheizung des Halbleiters 86 bewirken kann. Da der weitere Halbleiter 87 über den Draht 97 direkt an diese Anschlußklemme 96 angeschlossen ist, wird er im Gegensatz zu dem Halbleiter 86 ständig aufgeheizt, sofern natürlich die betreffende Stromquelle, also beispielsweise die lichtmaschine des Fahrzeuges, in Betrieb ist. Weil der Halbleiter 87 kleiner ist als der Halbleiter 86 ist sein Temperaturgrenzwert bzw. seine maximale Wärmekapazität entsprechend kleiner, was eine noch zu beschreibende Wirkung hat.
Hinsichtlich des Temperaturverhaltens der beiden Halbleiter 86 und 87 wird auf die schaubildliche Darstellung der 3?ig. 3 verwiesen. Halbleiter mit positivem Temperaturkoeffizienten haben das Öharäkteristikum, daß sich ihr Innenwiderstand bzw« ihre Innenkapazität ab einem bestimmten Schaltpunkt Ts direkt ändert mit der Oberflächentemperatur. Dabei wird die in Pig. 3 verdeutlichte, folglich nichtlineare Kurve verfolgt. Sobald die Halbleiter mit Strom durchflossen werden, was also bezüglich des Halbleiters 87 ständig erfolgt, sobald von der Lichtmaschine Strom geliefert wird, und bezüglich des Halbleiters 86 nur dann, wenn ab einer bestimmten Umgebungstemperatur, also beispielsweise bei einem höher als etwa 180G liegenden Wert, der Thermoschalter 94 betätigt ist, dann bewirkt die Jotfe'sche Wärme eine rasche Selbsterwärmung der Halbleiter. Bei Raumtemperatur ist deren Innenwiderstand nahezu konstant, und sobald der Schaltpunkt Ts erreicht ist, steigt der Innenwiderstand sprunghaft auf einen so hohen Wert an, daß jeder weitere Stromdurchfluß durch den Halbleiter praktisch unterbleibt. Die Halbleiter verbleiben folglich dann auf einem Temperaturgrenzwert, dessen Erreichbarkeit natürlich durch eine entsprechende Zusammensetzung und durch
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eine entsprechende Herstellung der Halbleiter individuellen Verhältnissen angepaßt werden kann. Sind die Halbleiter, wie vorliegend vorgesehen, der Bimetallfeder 60 zugeordnet, dann ergibt ihre Eigenschaft, nach Überschreitung des jeweiligen Schaltpunktes eine bestimmte Maximaltemperatur beizubehalten, den zusätzlichen Vorteil, daß zum Schutz der Bimetallfeder vor Deformationen bei zu hohen Temperaturen auf einen besonderen Abschalt-Thermostaten verzichtet werden kann.
Beide Halbleiter 86 und 87 erfüllen also die Aufgabe, die Bimetallfeder 60 mit zusätzlicher Wärme zu versorgen, so daß die Vorspannkraft der Bimetallfeder nicht nur durch den Warmluftstrom aus dem Auspuffrohr der Maschine, der über die Verbindungsleitung 68 der Kammer 74 zugeführt wird, aufgehoben wird. Da dieser Warmluftstrom bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen anfänglich extrem schwach ist, wird die entsprechende Verzögerung in der Dehnung der Bimetallfeder erfindungsgemäß folglich dadurch ausgeglichen, daß von Anfang an der eine Halbleiter 87 zur Aufwärmung der Metallscheibe 85 unter Strom "steht, so daß auf jeden Fall sichergestellt wird, daß die Luftklappe 28 bei jedem Kaltstart sofort in die Drehlage gedrückt wird, in welcher die gewünschte Fettigkeit des zur Ansaugung kommenden Gemisches erhalten wird. Sobald die Umgebungsatmosphäre aber den beispielsweise angenommenen Wert von 18°C erreicht hat, dann wird durch Betätigung des Thermoschalters 94 auch der weitere Halbleiter unter Strom gesetzt, so daß dieser nunmehr für eine wesentlich rascher ablaufende Aufwärmung der Metallscheibe 85 maßgebend ist. Folglich wird auch die Bimetallfeder 60 zu diesem Zeitpunkt äußerst rasch gedehat, so daß die luftklappe 28 jetzt nahezu sprunghaft in die Öffnungslage gedreht wird, in reLcher eine normale Gemischzusammensetzung zur Ansaugung kommt, die den normalen Leerlauf der Maschine sicherstellt. In dem Augenblick, in welchem der Halbleiter 86 zugeschaltet wird, findet folglich eine rasche Abmagerung des Gemisches statt, wobei der Zeitpunkt, in weldbem diese Abmagerung beginnt, gegenüber den bekannten Betätigungseinrichtungen wesentlich früher liegt. Folglich ist auch der Ausstoß an unerwünschten Abgasen, wie Kohlenmonoxyd, geringer.
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Claims (9)

11.^Betätigungseinrichtung für die exzentrisch, gelagerte Luftklappe eines Vergasers von Verbrennungskraftmaschine^ mit einer mit der Drehwelle der Luftklappe gekoppelten, thermostatischen Bimetallfeder, welche die Luftklappe "bei Unterschreitung eines vorbestimmten Temperaturwertes in ihre Schließlage drückt, dadurch gekennzeichnet , daß der Luftklappe (28, 3o), insbesondere deren Bimetallfeder (6ö), zwei Heizeinrichtungen (86, 87) mit verschiedenen oder gleichen Temperaturgrenzwerten bzw. maximalen Wärmekapazitäten zugeordnet sind, welche in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Wärmeabgabe unterschiedlich starke Öffnungen der Luftklappe auslösen und von welchen die eine Heizeinrichtung (87) ständig zugeschaltet und die weitere Heizeinrichtung (86) erst ab einem bestimmten Wert der Umgebungstemperatur zuschaltbar ist.
2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge k e η η zeichnet , daß die weitere Heizeinrichtung (86) durch einen Thermoschalter (88, 93, 94) zuschaltbar ist.
3. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichne t, daß die beiden Heizeinrichtungen (86, 87) Halbleiter mit positivem Temperaturkoeffizienten sind, deren jeweilige Innenimpedanz bis zum Erreichen des jeweiligen Tempe^turgrenzwertes bzw. der jeweiligen maximalen Wärmekapazität bei ansteigenden Temperaturen ansteigt und dann eine Begrenzung des Stromdurchflusses ergibt.
4. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die eine Heizeinrichtung (87) und das Schaltorgan (88, 93, 94) der weiteren Heizeinrichtung (86) an eine im Stromkreis der Lichtmaschine des Fahrzeuges liegende Anschlußklemme (96) angeschlossen sind.
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5· Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtungen (86, 87) an einem gegenüber der Bimetallfeder (6o) wirksamen Wärmestrahler (85) "befestigt sind.
6. Betätxgungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Wärmestrahler eine Metallscheibe (85) ist, die einen Befestigungsdom (84) für das innere Ende der Bimetallfeder (6o) aufweist.
7. Betätigungseinrichtimg mindestens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallscheibe (85) topfförmig ausgebildet und am Boden einer die Bimetallfeder (6o) aufnehmenden Isolierkappe^ (9o) befestigt 1st, die eine äußere Aussparung zur Anordnung des Schaltorgans (94) für die weitere Heizeinrichtung (86) aufweist.
8. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzei chnet, daß die jeweils aus einem Halbleiter (86, 87) mit positivem !Demperaturkoeffizienten gebildeten Heizeinrichtungen unterschiedlich groß sind, wobei die ständig im Stromkreis der Lichtmaschine liegende eine Heizeinrichtung kleiner ist als die weitere Heizeinrichtung.
9. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Bimetallfeder (6o) in für sich bekannter Weise dem aus dem Auspuffrohr der Maschine abgezweigten Warmluftstrom ausgesetzt ist.
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