DE2419000C2

DE2419000C2 - Gleichdruckvergaser für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2419000C2
Application number: DE2419000A
Authority: DE
Inventors: François Nanterre Mennesson
Original assignee: Industrielle De Brevets Et D'etudes Sibe Sa 92200 Neuilly-Sur-Seine Fr Ste
Current assignee: Industrielle De Brevets Et D'etudes Sibe Sa 92200 Neuilly-Sur-Seine Fr Ste
Priority date: 1973-05-04
Filing date: 1974-04-19
Publication date: 1982-02-04
Also published as: JPS5249531B2; FR2228158B1; FR2228158A1; GB1429270A; DE2419000A1; ES425527A1; IT1011339B; DD113259A1; US3963009A; PL91354B1; BR7403591D0; SE405274B; SU531492A3; JPS5013737A; AR204529A1

Description

M)

Die Erfindung betrifft einen Gleichdruckvergaser für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Bei einem derartigen bekannten Gleichdruckvergaser (US-PS 34 93 217) erfolgt im Bereich der Brennstoffdüse der in der Einlaßleitung zugeführten Primärluft keine Regelung, sondern das bekannte Ventil arbeitet als Steuerventil, da die Änderung der Ventilstellung von Temperatur und Druck abhängig ist oder auch wahrend des Warmlaufens des Motors von der Motortemperatur. Bei dem bekannten Gleichdruckvergaser ist kein geschlossener Regelkreis vorgesehen. Außerdem ist der servomotorartige Aufbau des bekannten Ventils sehr kompliziert und störungsanfällig und hat eine nicht unerhebliche Ansprechverzögerung.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, den bekannten Gleichdruckvergaser so weiterzubilden, daß die Menge der mit dem Brennstoff zugeführten Primärluft den Bedürfnissen der Brennkraftmaschine schneller und besser angepaßt wird, als dies mit der bekannten Einrichtung möglich ist, und daß die Einrichtung wesentlich robuster und weniger störanfällig ist.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale erreicht

Gemäß der Erfindung ist also im Primärluftkreis ein Ventil vorgesehen, das im Gegensatz zu dem bekannten Vergaser nur in zwei Endlagen schaltbar ist, wobei die Durchsatzmenge durch die Länge der Öffnungsintervalle bestimmt ist. Auf diese Weise kann eine sehr präzise Regelung bei einfachster Konstruktion erreicht werden.

Die Anordnung von Fühlern in der Abgasleitung zur Beeinflussung des Betriebs einer Brennkraftmaschine ist zwar an sich bekannt So ist durch die US-PS 34 70 858 ein Thermofühler in der Abgasleitung bekannt, der jedoch nur dazu dient, die Vorwärmung des Brennstoffes während des Warmlaufens des Motors zu unterbrechen, wenn der Motor die Betriebstemperatur erreicht hat. Bei anderen bekannten Vergasern werden die Abgaswerte als Steuerwerte, nicht aber als Meßgrößen einer Regelung verwendet. So soll gemäß der DE-AS 10 43 717 vermieden werden, daß die Temperaturerhöhung im Abgaskatalysator nicht durch die schwankende Temperatur der Abgase beeinflußt wird. Ein vollständiger Regelkreis wird also bei dieser bekannten Anordnung bewußt nicht aufgebaut. Es sollen sogar die Abgase vor dem Eintritt in den Katalysator auf eine konstante Temperatur gekühlt werden. Diese bekannte Einrichtung überwacht also den Zustand des Katalysators und nicht die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine. Gemäß der US-PS 23 89 797 erfolgt eine Einstellung der Hauptdrossel in Abhängigkeit von der Abgaszusammensetzung. Auch hier erfolgt keine Regelung, weil eine Betätigung des die Drossel verstellenden Servomotors nur erfolgen kann, wenn ein Bimctallschalter bei Eintreten bestimmter Temperaturbedingungen den Stromkreis an der Batterie schließt.

Außerdem verwenden alle diese bekannten Anordnungen Servomotoren, die, wie oben ausgeführt, eine erhebliche Ansprechträgheit haben und kostspielig und störungsanfällig sind.

Für die Erzeugung der Rechteckimpulse aus dem Ausgang eines Fühlers in der Abgasleitung sind verschiedene elektronische Schaltungen anwendbar. Gemäß der Erfindung ist es wesentlich, daß das von dem Fühler in der Abgasleitung abgegebene Analogsignal in Digitalsignale umgewandelt wird, die dann bei entsprechender Formung und ggf. Verstärkung zur Erregung des Magnetventils verwendet werden. Der durch die Stellung der Hauptdrosselklappe eingeführte Parameter kann eine bessere Anpassung der Regelung bewirken, jedoch trägt die Eingabe dieses Parameters nicht zu den wesentlichen Vorteilen der Erfindung bei, nämlich zu der einfachen, zuverlässigen und wartungsfreien Konstruktion des Ventils in der Primärluftleitung

eines Gleichdruck vergasers.

Vorzugsweise Weiterbildungsformen sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden, anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 schematisch ein Ausführjngsbeispiel eines Vergasers,

F i g. 2 und 3 die gewissen Punkten der schematischen Darstellung der F i g. 1 entsprechenden Spannun^skurven.

Der Vergaser enthält in seiner Einlaßleitung 1 vor einem vom Fahrer mittels eines nicht dargestellten Gestänges betätigten Hauptdrosselorgan 2 ein Hilfsdrosselorgan 3, welches sich automatisch allmählich in Abhängigkeit von der Zunahme der durch die Einlaßleitung in Richtung des Pfeiles in F i g. 1 strömenden Luftmenge öffnet und ein Dosierglied 4 zur Regelung der Brennstoffmenge steuert, wobei der Brennstoff in die Leitung 1 durch einen Speisekanal 5 gesaugt wird, weicher an einer Stelle mündet, an welcher praktisch der gleiche Unterdruck wie zwischen den Drosselorganen 2 und 3 herrscht.

Das Hilfsdrosselorgan 3 ist in dem Lufteinlauf 7 angeordnet, welcher den Beginn der Leitung 1 bildet und durch ein (nicht dargestelltes) Luftfilter geschützt ist. Es kann die Form eines gleitenden Kolbens haben, welcher mit einer Membran 8 verbunden ist, welche auf einer Seite durch eine öffnung 9 dem in dem Lufteinlauf 7 herrschenden Druck und auf der anderen Seite durch jo eine durch die Wand des Kolbens tretende öffnung 10 dem (unterhalb des Atmosphärendrucks liegenden) Druck ausgesetzt ist, welcher zwischen den beiden Drosselorganen 2 und 3 herrscht. Die Wand der Leitung I besitzt einen Vorsprung 11, welcher gegenüber dem J5 Kolben des Hilfsdrosselorgans 3 eine ebene, zu der Fläche des Bodens des Kolbens parallele Fläche besitzt. Der Kolben sucht unter der Wirkung der auf die Membran 8 wirkenden Druckdifferenz aufwärts zu gehen, und zwar entgegen der Wirkung einer Rückholvorrichtung, z. B. eines Gegengewichts oder wenigstens einer Feder 12. Der Kolben des Hilfsdrossclorgans 3 kann durch ein beliebiges anderes gleichwertiges Drosselorgan ersetzt werden (auf einer drehbaren Achse befestigte exzentrische Klappe, federbclastetes Ventil usw.).

Bekanntlich soll das Drosselorgan 3. welches in der Leitung 1 zusammen mit dem anderen Drosselorgan 2 eine Kammer 13 abgrenzt, in dieser Kammer einen Unterdruck aufrechterhalten, welcher praktisch konstant ist oder sich wenigstens gemäß einem bestimmten Gesetz mit der Luftmenge ändert.

Der Brennstoff kommt aus einer beliebigen Brennstoffquelle, z. B. einem Sehwimmerbehälier 14, in welchem der Atmosphärendruck vorzugsweise von dem Lufteinlauf 7 aus durch einen (nicht dargestellten) Kanal hergestellt wird, und wird zu dem Speisekanal 5 durch eine Spritzdüse 15 gesaugt. Das Dosierglied 4 wird zweckmäßig durch eine Nadel gebildet, deren Querschnitt sich längs der Länge derselben ändert, und ho welche mit dem Drosselorgan 3 verbunden (und wenn dieses durch einen gleitenden Kolben gebildet wird, an diesem befestigt) ist, so daß die Verschiebungen des Organs 3 eine Veränderung des freien Ringquerschnitts der Spritzdüse 15 zur Folge haben. (,■>

Hierdurch wird der Brennstoff in Funktion der durch die Leitung I strömenden Luftmenge dosiert. I£r wird über den Speisekanal 5 angesaugt und gelangt in die Leitung 1 unmittelbar durch eine das stromungsabwärts liegende Ende des Kanals 5 bildende öffnung 16. Die Einlaßleitung 1 ist mit der Ansaugleitung 17 des Verbrennungsmotors verbunden, von welchem schematisch ein Zylinder 18 mit einem Einlaßventil 19, einem A-islaßventil 20, einem Kolben 21 und einer Auspuffleitung 22 dargestellt ist.

In der Auspuffleitung 22 ist nun ein Fühler 23 angeordnet, welcher ein für den Gehalt des dem Motor gelieferten Luft-Brennstoffgemisches kennzeichnendes elektrisches Spannungssignal liefert Dieses Spannungssignal kann z. B. von dem Gehalt der Auspuffgase an Sauerstoff oder an Kohlenmonoxyd abhängen. Dieses Spannungssigna! (welches abnimmt, wenn der Gehalt des Gemisches bei dem gewählten Ausführungsbeispiel zjnimmt) wird einem Eingang 24 eines Vergleichsverstärkers (oder Differentialverstärkers) 25 zugeführt. Der andere Eingang 26 des Vergleichsverstärkers 25 ist mit einem Potentiometer 27 verbunden, welches eine Bezugsspannung liefert, von der zunächst angenommen wird, daß sie unveränderlich ist. Der Verstärker 25 liefert ein zu der Differenz der beiden Eingangssignale proportionales Ausgangssignal. Das Ausgangssignal wird einem Eingang 28 eines Komparators 29 zugeführt. Der andere Eingang 30 des Komparators 29 ist mit einem Generator 31 zur Erzeugung von Sägezahnsignalen verburden. Das Ausgangssignal des Komparators 29 wird durch einen Leistungsverstärker 32 verstärkt, dessen Signal der Wicklung 33 eines Elektroventils 34 zugeführt wird. Dieses Elektroventil enthält einen Magnetkreis 35, einen mittleren Kern 36 und einen Tauchkern 37, wobei die Ausbildung so getroffen ist, daß, wenn die Wicklung 33 stromdurchflossen ist, der Tauchkern 37 entgegen der Wirkung einer Feder 38 zu dem Kern 36 gezogen wird. Die Feder 38 sucht das äußere Ende 39 des Tauchkerns 37 an einem Sitz 40 zu halten, wodurch eine Leitung 41 verschlossen wird, welche bei ihrer Öffnung die Zufuhr von Luft (unter einem in der Nähe des Atmosphärendrucks liegenden Druck) zu dem Zentrum der Spritzdüse 15 durch radiale Öffnungen 42 derselben gestattet. Die Leitung 41 kann durch das gleiche Filter wie der Lufteinlauf 7 geschützt werden.

Der obige Vergaser arbeitet folgendermaßen. Es sei zunächst angenommen, daß der Vergaser dem Motor ein Luft-Brennstoffgemisch mit dem richtigen Gehalt liefert. Infolgedessen liefert der Fühler 23 eine Spannung, welche gleich der von dem Potentiometer 27 gelieferten Bezugsspannung ist. Die Spannung A (Ausgangssignal des Verstärkers 25) ist daher null, da die Spannungen an den beiden Eingängen 26 und 24 gleich sind (Fig. 2). Diese Spannung A wird mit dem Signal des Sägezahngenerators 31 verglichen. Der Komparator 29 gibt an seinem Ausgang ein Rechtecksignal C mit der Dauer fi, welches beginnt, wenn die Spannungen A und B gleich sind und an jeder steilen Stirn des Sägezahnsignals B endet. Nach der Verstärkung werden die Impulse mit der Dauer .Ί der Wicklung des Elektroventils zugeführt. Infolgedessen wird die Leitung 41 durch den Tauchkern 37 abwechselnd geöffnet und geschlossen, was die Zufuhr von Luft zu der kalibrierten Spritzdüse 15 durch die radialen Öffnungen 42 gestattet. Die Frequenz der Impulse mit der Dauer /1 wird zweckmäßig so hoch gewählt, daß die in der Spritzdüse 15 ankommende Luftmenge wenig pulsiert, was möglich ist, wenn das Volumen der Leitung 41 groß gegenüber dem Durchtrittsquerschnitt der öffnungen 42 ist.

Je mehr die Öffnungszeit des Elektroventils zunimmt, um so größer ist offenbar die Luftmenge in der Spritzdüse 15, und um so kleiner ist die Brennstoffmenge in dieser.

Es sei jetzt angenommen, daß aus irgendeinem Grunde (Sinken des Atmosphärendrucks, Zunahme der Außentemperatur usw.) der Gehalt des dem Vergaser gelieferten Luft-Brennstoffgemischs zunimmt. Die von dem Fühler 23 gelieferte Spannung wird dann kleiner als die Bezugsspannung des Potentiometers 27. Die Spannung A nimmt daher ab, und man erhält die in Fig. 3 dargestellten Signale. Man sieht, daß der Komparator 29 ein Rechtecksignal C liefert, dessen Dauer h größer als t\ ist. Dies hat zur Folge, daß das Elektroventil 34 während längerer Zeiten offen ist, und daß im Mittel die durch die öffnungen 42 strömende Luftmenge zunimmt, wodurch der Gehalt des dem Motor gelieferten Gemischs verringert und auf den normalen eingestellten Wert zurückgeführt wird.

Man erhält also tatsächlich eine einfache Vorrichtung, welche gestattet, den Gehalt des Gemischs eines Vergasers bei beliebigen Störungen auf einem praktisch konstanten Wert zu halten.

Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So kann insbesondere der Gehalt des Luft-Brennstoffgemischs in Funktion eines oder mehrerer, von den Betriebskenngrößen des Motors abhängender Parameter verändert werden. Wenn insbesondere der Gehalt in Funktion der Belastung des Motors verändert werden soll, kann das Potentiometer 27 durch die Betätigung der Drosselklappe 2 über eine mechanische Verbindung 43 betätigt werden, wie in F i g. 1 dargestellt. Ebenso kann die Einstellung des Gehalts in Funktion der Temperatur (des Motors oder der umgebenden Luft) verändert werden, indem die Bezugsspannung in Funktion dieser Temperatur verändert wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsabwandlung kann man, anstatt die Frequenz der Erregerimpulse des Elektroventils 34 konstant zu halten und ihre Dauer zu verändern, diese Dauer konstant halten und die Frequenz verändern, was ebenfalls die gesamte Erregerdauer verändert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Gleichdruckvergaser fur Brennkraftmaschinen, der in seiner Einlaßleitung stromauf von einem Hauptdrosselorgan ein Hilfsdrosselorgan enthält, das sich automatisch und allmählich nach Maßgabe der Zunahme der in der Einlaßleitung strömenden Luftmenge öffnet und ein Dosierglied steuert, das den Austrittsquerschnitt einer Brennstoffdüse, die mit einer unter Atmosphärendruck stehenden Brennstoffquelle verbunden ist, in Abhängigkeit von der Stellung des Hilfsdrosselorgans verändert, sowie einem Primärluftkanal, dessen Querschnitt über ein Ventil gesteuert ist, wobei der Primärluftkanal stromauf der Hilfsdrosselklappe von der Einlaßlei- is tung ausgeht und im Bereich der Brennstoffdüse in die Einlaßleitung zurückmündet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (34) in der Primärluftleitung (41) ein elektromagnetisches Ventil ist, das nur zwei Endstellungen einnehmen kann, und daß das Ventil (34) von einem elektronischen Kreis (25, 29, 31, 32) gesteuert wird, der mit einem Fühler (23) verbunden ist, der in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordnet ist und ein Signal in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Abgase liefert und der ein periodisches Rechtecksignal abgibt, das sich in Abhängigkeit von dem vom Fühler erhaltenen Signal derart ändert, daß der Kraftstoffanteil des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches auf einen normalen, einge- μ stellten Wert zurückgeführt wird.

2. Vergaser nach Anspruch 1, bei welchem die Mittel zur Regelung des Gehalts eine Bezugsspannungsquelle und eine Anordnung umfassen, welche den eine in Funktion dieser Kenngrößen veränderliehe Spannung liefernden Fühler und einen Differentialverstärker enthält, dessen Eingänge die Be/.ugsspannung und die veränderliche Spannung empfangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Differentialverstärkers (25) mit einem Eingang eines Komparators (29) verbunden ist, dessen anderer Eingang die Signale eines Sägezahngenerators (31) empfängt, wobei der Komparator einen Leistungsverstärker (32) speist, dessen Ausgangsgröße das Erregersignal des Elektroventils (34) bildet.

3. Vergaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungsquelle (27) eine Spannung liefert, weiche eine Funktion wenigstens eines von den Betriebskenngrößen des Motors abhängenden Parameters ist. w

4. Vergaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter die durch die Stellung des Hauptdrosselorgans (2) gekennzeichnete Belastung des Motors ist.

5. Vergaser nach Anspruch 3, dadurch gekenn- ^r>> zeichnet, daß der Parameter die Temperatur ist.