DE2352519A1

DE2352519A1 - Einrichtung zum einlassen von luft in eine zur zuendverstellung dienende unterdruckleitung einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2352519A1
Application number: DE19732352519
Authority: DE
Inventors: Jun Milford Melven Scott; Jun Floyd James Wheeler
Original assignee: Stp Corp
Current assignee: Stp Corp
Priority date: 1972-11-01
Filing date: 1973-10-19
Publication date: 1974-05-09
Also published as: IT996364B; US3812831A; FR2205113A5; CA979761A

Description

DIPL.CHEM. W. RÜCKER DIPL.-ING. S. LEINE

PATENTANWÄLTE ? IS ? R 1 Q

3 HANNOVER. BURCKHARDTSTR. 1 TELEFON (Ο5Π) 62 84 73

STP CORPORATION ■ Unser Zeichen 233/187

Datum .15. Oktober 1973

Einrichtung zum Einlassen von Luft in eine zur Zündverstellung dienende Unterdruckleitung einer .. Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einlassen von Luft in eine zur Zündverstellung dienende Unterdruckleitung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Zündverteiler mit einer Unterdruckmembran.

Bei einer Verbrennungskraftmaschine ist es bekannt, den Zündzeitpunkt durch ein Unterdruckversteilsystem zu regeln. Arbeitet eine Verbrennungskraftmaschine z.B. teilweise gedrosselt (z.B. bei normaler, Fahrt), so wird in dem Einlaßstutzen ein teilweiser Unterdruck aufgebaut. Das führt dazu, daß ein magereres Brennstoff-Luftgemisch dem Zylinder im Vergleich zu Leerlaufbedingungen zugeführt wird, wodurch der,volumetrische Wirkungsgrad der Maschine wegen geringerer Kompression des Brennstoff-Luftgemisches verringert wird. Dieses magerere Brennstoff-

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Luftgemisch brennt nach Zündung in dem Zylinder langsamer. Um die volle Leistung der Maschine auszunutzen, muß der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von dem im Einlaßstutzen gebildeten Unterdruck vorverlegt werden.

Eine typische bekannte Einrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunkts mittels Unterdruck, wie sie bei herkömmlichen Verteilern mit Kontaktunterbrecher verwendet wird, weist eine federbelastete luftdichte Membran auf, die über eine Verbindung oder einen Hebel mit der ünterbrecherplatte des Verteilers verbunden ist. Die Unterbrecherplatte ist auf einem passenden Lager gehalten, so daß sie sich in bezug zu dem Gehäuse des Verteilers drehen kann.

Die federbelastete Seite der Membran ist über eine passende Unterdruckleitung mit einer Öffnung in dem Vergaser verbunden, der wiederum mit dem Einlaßstutzen in Verbindung steht. Üblicherweise weist eine mit vollständiger Unterdruckregelung arbeitende Verbrennungskraftmaschine zwei öffnungen in dem Vergaser auf, die mit der Unterdruckleitung in Verbindung stehen. Eine Öffnung befindet sich in dem Venturiteil des Vergasers, während die andere öffnung auf der atmosphärischen Seite des Drosselventils angeordnet ist, wenn sich die Drosselklappe in Leerlauflage befindet. In dieser Leerlaufstellung liegt nur eine geringe oder überhaupt keine Vorverstellung des Zündzeitpunkts vor, da nur wenig Luft durch den Venturiteil des Vergasers strömt.

Sobald jedoch die Drosselklappe geöffnet wild, schwingt sie hinter die Öffnung zu dem Unterdruckdurchlaß, der mit der Unter-

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druckleitung und der Verstellmembran des Verteilers in Verbindung steht, und gleichzeitig steigt die Geschwindigkeit der Luft durch den Venturiteil an. Infolgedessen saugt der Unterdruck in dem Einlaßstutzen Luft aus der Unterdruckleitung und der luftdichten Kammer in der Zündverstelleinrichtung, so daß sich die Membran entgegen der Kraft der Feder bewegt. Dadurch wird die Unterbrecherplatte so gedreht, daß der Nocken bei seiner Drehung die Kontakte im Verlauf des Kompressionshubes der Maschine eher schließt und öffnet. Folglich erscheint der Zündfunken im Kompressionshub früher.

Wenn ein mit Unterdruck.arbeitendes Zündpunktverstellsystem

Unterdruckverwendet wird, und zwar entweder als alleiniges/Zündpunktverstellsystem oder in Verbindung mit einer Zentrifugalzündpunktverstellung, so ergeben sich verbesserte Arbeitscharakteristiken bei einer Verbrennungskraftmaschine. Es wurde gefunden, daß die Maschine unnormal hohe Mengen unerwünschter Emissionen im Auspuff ausstößt, wie z.B. Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe und verschiedene Stickoxide (NO ). Die gegenwärtigen Bemühungen zur Lösung der Emissionsprobleme bei Kraftfahrzeugen richten sich vorwiegend auf die Entfernung der Verunreinigungen aus dem Auspuffgas durch Verwendung besonderer Reaktoren und Schalldämpfer. Häufig werden teuere katalytische Schalldämpfer vorgeschlagen, um die Verunreinigungen in ungefährliche Verbindungen umzuwandeln. Darüber hinaus erfordern diese katalytischen Schalldämpfer, daß herkömmliche metallische Antiklopfmittel, wie z.B.

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Bleialkyle, aus dem Brennstoff entfernt werden, um die Lebensdauer der Katalysatoren zu verlängern. Es ergibt sich somit, daß verschiedenste Bemühungen unternommen worden sind, unerwünschte Emissionen zu beseitigen, nachdem sie entstanden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, um die Etldung unerwünschter Emissionen von Brennkraftmaschinen zu vermeiden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Leitung zum Einsetzen in die Unterdruckleitung zum Zündverteiler, durch eine öffnung in der Wandung der Leitung, durch die Umgebungsluft in das Innere der Leitung gelangen kann und deren Querschnitt in Abhängigkeit von der Unterdruckmembran bemessen ist, und durch ein Filtermaterial, das über der öffnung angeordnet ist und die öffnung vor Verstopfung durch Schmutzpartikel schützt, wobei die öffnung in dner Ausnehmung der Wandung der Leitung angeordnet ist, derart, daß die öffnung entfernt von dem Filtermaterial liegt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Menge der von einer Verbrennungskraftmaschine ausgestoßenen Verunreinigungen dadurch verringert, daß eine vorbestimmte Menge von Umgebungsluft in die Leitung eingelassen wird, die eine herkömmliche Regeleinrichtung für die Zündzeitpunktverstellung mit dem Einlaßstutzen verbindet. Das führt zu einem Nacheilen der Vorzündung, wie sie sonst erzielt werden würde, und zu einer beträchtlichen Verringerung von Stickoxiden, CO und Kohlenwasser-

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stoffen. Es ergeben sich insgesamt geringere Mengen unerwünschter Abgasemissionen. Eine vorhandene Einrichtung zur Zündzeitpunktverstellung kann einfach gemäß der Erfindung abgewandelt werden, um so die Schadstoffe im Abgas der Verbrennungskraftmaschine zu verringern.

Es wurde gefunden, daß bei einer herkömmlichen Einrichtung zur Zündzeitpunktverstellung, vor allem einer solchen, die nur mit Ausnutzung des Unterdrucks arbeitet, der in dem Einlaßstutzen und dem Vergaser entstehende Unterdruck den Zündzeitpunkt zu weit in dem Sinne vorverlegt, daß, wenn die Vorverlegung einen kurzen Augenblick beibehalten wird, kein sichtbarer Effekt beim Betrieb der Maschine zu beobachten ist, sich jedoch eine beträchtliche Abnahme von giftigen Emissionen wie beispielsweise Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe und verschiedene Stickoxide (NO ) ergibt, die von der Maschine mildem Auspuff ausgestoßen werden. Dieses Nacheilen der Zündzeitpunktverstellung kann dadurch erreicht werden, daß eine vorbestimmte Menge von Umgebungsluft in die Unterdruckleitung eingelassen wird, die den Einlaßstutzen und die Einrichtung in dem Verteiler zur Zündzeitpunktverstellung verbindet. Das führt zu einer Verringerung des Unterdrucks (d.h. eines höheren absoluten Drucks) innerhalb der Leitung und verringert das Maß der Vorzündung, die sonst erzielt werden würde. Vorzugsweise wird der Unterdruck in der Unterdruckleitung abgesenkt (d.h. daß der abseilte Druck ansteigt), und zwar um 10 % bis 20 %. Das stellt sicher, daß keine Nachteile von Bedeutung bezüglich der Arbeitscharakteristik der Maschine

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auftreten, jedoch wird weiterhin eine beträchtliche Verringerung (d.h. 5 % bis 20 %) der Gesamtmenge von CO, NO und Kohlen-Wasserstoffen erzielt, die mit dem Auspuff ausgestoßen werden.

Der Unterdruck in der Unterdruckleitung kann dadurch abgesenkt werden, daß Luft durch die sonst luftdichte Membran einströmt, die die Vorstellung des Zündzeitpunkts in dem Verteiler erhält, oder indem Luft über eine passende öffnung in die Leitung selbst eingelassen wird.Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Ablassen des Unterdrucks eine zweite Leitung auf, in der sich wenigstens eine vorbestimmte öffnung befindet, die mit der Umgebungsluft in Verbindung steht und sich in der Unterdruckleitung befindet, die den Einlaßstutzen über den Vergaser mit den Verteilern verbindet. Die öffnung ist in einer ringförmigen Ausnehmung der Leitung angeordnet, über der öffnung befindet sich ein Filtermaterial, das Schmutzpartikel an einer Verstopfung der öffnung hindert. Flansche halten das Filtermaterial über der Ausnehmung und öffnung in der richtigen Lage und hindern außerdem die ursprünglichen Leitungsteile daran, über die Einlaßöffnung selbst zu rutschen. Falls erforderlich, kann eine öffnung in der zweiten Leitung zwischen der vorbestimmten öffnung und dem Vergaser vorgesehen werden. Diese Einrichtung ermöglicht die Umwandlung einer vorhandenen Regeleinrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunkts dirch Unterdruck.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.

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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer öffnung zum Einlassen von Luft in die Unterdruckleitung, die den Vergaser mit dem Verteiler verbindet,

Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt 2-2 durch die öffnung gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 zeigt im einzelnen eine vergrößerte Ansicht einer besonderen Ausführungsform der Öffnung gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Verbrennungskraftmaschine 1 dargestellt, die mit einem Vergaser 2,, einem Verteiler 7 und einem Luftfilter 3 ausgerüstet ist, der auf dem Vergaser 2 angeordnet ist. Die Verbrennungskraftmaschine 1 ist mit einer herkömmlichen, nur mit Unterdruck gesteuerten Einrichtung zur Zündzeitpunktverstellung ausgerüstet, die eine flexible Unterdruckleitung 6 aus Gummi aufweist, die eine öffnung 5 in einem Dosierblock 4 des Vergasers 2 mit einem Auslaß 12 in einem Membrangehäuse 8 verbindet.

Das Membrangehäuse 8 umschließt eine luftdichte Membran 11, die mit einer Membranstange verbunden ist. Eine Verstelleinrichtung 10 ist wiederum mit der Membran 11 über die Membranstange 9 verbunden. Wie erkennbar, ist die Einrichtung zur Regelung der Vorzündung ein herkömmliches System, bei dem sich die Membran 11 in Abhängigkeit von dem in dem Einlaßstutzen der Verbrennungskraftmaschine gebildeten Unterdruck bewegt. Die Bewegung der Membran 11 wird über die Membranstange 9 übertragen, um die Verstelleinrichtung 10 für die Vorzündung vorzustellen, so daß der

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Zündzeitpunkt auf einen früheren Punkt des Kompressionszyklus vorverlegt wird.

Eine Dosieröffnungseinrichtung 13 befindet sich in der Unterdruckleitung 6 und gestattet einer vorbestimmten Menge von Umgebungsluft, in die Unterdruckleitung 6 zu gelangen und so die Vorzündung nacheilen zu lassen gegenüber dem Zündzeitpunkt, der sonst bei einer bestimmten Motordrehzahl erreicht werden würde. Dadurch werden wiederum wesentlich die Mengen von Verunreinigungen in dem Auspuffgas des Motors verringert, ohne daß der Wirkungsgrad des Motors merklich beeinträchtigt wird. Vorzugsweise gelangt so viel Umgebungsluft in die öffnung, daß der Unterdruck um ungefähr 10 %.bis 20 % abgesenkt (d.h. der Druck angehoben) wird.

Die Dosieröffnungseinrichtung 13 ist mit der zugehörigen Einrichtung größer in den Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt. Im einzelnen besteht die Dosieröffnungseinrichtung 13 aus einer metallischen oder anderen steifen Leitung 15, die in dem Inneren der Unterdruckleitung 6 angeordnet ist. Passende Kanten (nicht dargestellt) können sich auf den äußersten Enden der Leitung 15 befinden, um die \&:bindung der Leitung 15 mit der Unterdruckleitung 6 zu verbessern. Umgebungsluft tritt in die Dosieröffnungseinrichtung 13 über eine Öffnung 16 ein, um den Unterdruck in der Unterdruckleitung 6 zu verringern. Die Luftmenge, die über die Leitung 15 in die Unterdruckleitung 6 gelangt, ist eine Funktion des Querschnitts der öffnung 16 in der Leitung 15. Der

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Gesamtquerschnitt der öffnung 16 ist wiederum eine Funktion der Unterdruckzündverstellkurve, bei der die Dosieröffnungseinrichtung verwendet wird. .

Der Querschnitt der öffnung 16 hängt von der Membranbeschaffenheit in der Einrichtung zur Zündzeitpunktverstellung ab. Einige Membranen sind so ausgelegt, daß sie den Zündzeitpunkt auf ein Maximum bei 450 mm Quecksilbersäule verstellen, während andere Membranen so ausgelegt sind, daß sie die maximale Vorzündung bei nur 250 mm Quecksilbersäule erreichen. Die Größe der öffnung hängt von der Membranauslegung ab, wenn die Membran ihre volle Auslenkung erreicht. Wenn die Membran eine volle Vorzündverstellung bei 250 mm Quecksilbersäule erreicht, muß die öffnung größer sein als die, wenn die Membran ihre volle Vorzündung bei 450 mm Quecksilbersäule erreicht.

Es folgen einige Beispiele dieses Prinzips (unter Verwendung einer einzigen öffnung 16) zur Erzielung einer Verringerung des Unterdrucks in der Unterdruckleitung 6 um ungefähr 10-20 % als Funktion des die Vorzündung bewirkenden Unterdrucks.

mm Quecksilbersäule	öffnungsdurchmesser (mm)
450	0,878
375 -	1,25
325	1,39
250	1,63

Die Zahl von öffnungen, die in der Leitung 15 vorhanden sind, kann sich ändern, wobei jedoch eine öffnung aus Gründen

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der einfachen Fertigung und der Qualitätskontrolle zu bevorzugen ist. Eine weitere Leitung 15 kann eine poröse gesinterte Leitung sein, wo der gesamte poröse Bereich ausreicht, um eine vorbestimmte Menge von Luft in die Unterdruckleitung 6 einzulassen.

Gewöhnlich ist der Querschnitt der öffnung 16 verhältnismäßig klein, er kann ai Verstopfungen duxh Schmutz- und Fettpartikel Anlaß geben. Entsprechend ist ein Filter 14 über der metallischen Leitung angeordnet, um Schmutz usw. daran zu hindern, die öffnung zu verstopfen und-in anderer Weise das Einströmen von Umgebungsluft in die Unterdruckleitung 6 zu beeinträchtigen. Das Filter 14 besteht vorzugsweise aus Schaum- oder Schwammgummi.

Nachfolgend ist eine Tabelle angegeben, die an einem Ausführungsbeispiel die Vorteile erkennbar macht, die sich durch den Einbau einer Dosieröffnungseinrichtung in die Unterdruckleitung eines herkömmlichen Motors erzielen lassen. Der Motor ist ein 250 CID, 155 HP Motor mit einem Einstromventurirohrvergaser. Die Vorzündung wird sowohl durch Zentrifugalkraft als auch durch Unterdruck geregelt. Der Querschnitt der öffnung in der Dosieröffnungseinrichtung ist 1,25 mm und senkt den Unterdruck in der Unterdruckleitung in der oben beschriebenen Weise ab. Die Ergebnisse, die sowohl mit als auch ohne Dosieröf fnungseinrichtung erzielt wurden, ergeben sich aus der Tabelle II.

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Tabelle II Ohne Dosieröffnung Mit Dosieröffnung

CO, PPM 353 347

NO , PPM 731,5 561,3

Kohlenwasserstoffe, PPM 508 463

Eine bevorzugte Ausbildungsform einer Dosieröffnungseinrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 ist die Leitung 15 mit einem Paar ringförmiger erhobener Rippen oder Flansche versehen, die zu beiden Seiten der öffnung 16 im Abstand angeordnet sind. Diese Flansche dienen dazu, das Filter 14 in seiner Lage zu halten und die Enden der Unterdruckleitung 6 am Gleiten und überdecken der öffnung 16 zu hindern, wodurch die Funktion der Dosieröffnuhgseinrichtung 13 beeinträchtigt werden würde. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Rippen oder Flansche 17 durch eine Scheibe oder eine Buchse gäaldet, die konzentrisch auf der Leitung 15 angeordnet und auf dieser durch Reibung, Schweißung oder dergleichen gehalten ist. Die Rippen oder Flansche können auch zusammen mit der Leitung 15 aus einem Stück geformt, gegossen oder gepreßt sein, sie können auch durch Zusammenpressen der Leitung 15 in Längsrichtung gebildet sein.

In Fig. 3 befindet sich die öffnung 16 in einer umlaufenden Ausnehmung 18, die rund um die öffnung 16 ausreichend Raum schafft, so daß das Filter 14 nicht direkt mit der öffnung in Kontakt ist. Das ist deshalb erforderlich, weil die öffnung 16

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in der Leitung 15 gewöhnlich so klein ist, daß das Material,· aus dem das Filter 14 hergestellt ist, häufig die gleiche relative Größe wie die öffnung 16 hat. Ist die öffnung 16 in der Ausnehmung 18 angeordnet, so beeinträchtigt das Filter 14 nicht den Durchtritt von Luft zu der öffnung. Zur Vereinfachung der Konstruktion und£ur Erleichterung des Luftdurchtritts erstreckt sich die Ausnehmung 18 vorzugsweise in den gesamten Umfang der Leitung 15.

Eine öffnung 20 in der Leitung 15 dient zur Vermeidung eines übermäßigen Zuflusses von frischer Luft in den Einlaßstutzen des Vergasers, indem ein Druckabfall gebildet wird, wodurch ein übermäßig mageres Brennstoff-Luftgemisch verhindert wird. Eine Wandung 21 muß sich zwischen der öffnung. 16 und dem Vergaser befinden.

Durch die Erfindung ist eine verbesserte Einrichtung zur Regelung der Vorzündung geschaffen, die in einer Einrichtung verwendet werden kann, die nur mit Unterdruck gesteuert wird, oder in einer Einrichtung, die mit Zentrifugal- und Unterdrucksteuerung arbeitet. Sie ist nicht für eine Einrichtung geeignet, die nur mit Zentrifugalsteuerung arbeitet. Es wurden merkliche Verringerungen der Abgasemissionen festgestellt, und zwar in der Größenordnung von 5 bis 15 % für Kohlenwasserstoff, 5 bis 10 % für CO und 10 bis 20 % für NO .

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Claims

23S2519

Patentansprüche

^j Einrichtung zum Einlassen von Luft in eine zur Zündverstellung dienende Unterdruckleitung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Zündverteiler mit einer Unterdruckmembran, gekennzeichnet durch eine Leitung zum Einsetzen in die Unterdruckleitung zum Zündverteiler, durch eine öffnung.inüer Wandung der Leitung, durch die Umgebungsluft in das ^Innere-der· Leitung gelangen kann und deren Querschnitt in Abhängigkeit von der Unterdruckmembran bemessen ist, und durch ein Filtermaterial, das über der öffnung angeordnet ist und die öffnung vor Verstopfung durch Schmutzpartikel schützt, wobei die öffnung in einer Ausnehmung der Wandung der Leitung angeordnet ist, derart, daß die öffnung entfernt von. dem Filtermaterial liegte
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmung um den Umfang der Leitung herum erstreckt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung mehr als eine öffnung aufweist. .
4. Einrichtung nach.Anspruch 1, gekennzeichnet durch Flansche, die sich von der Leitung auf jederSeite des Filtermaterials erstrecken und das Filtermaterial in seiner Lage über der öffnung und Ausnehmung halten und gleichzeitig die Enden der eigentli-

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chen Unterdruckleitung zum Zündverteiler am Verrutschen und am Abdecken der öffnungen hindern.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche aus einem erhabenen Teil bestehen, der sich rund um den Umfang der Leitung erstreckt und damit aus einem Stück besteht.

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