DE2459948A1 - Verstellbarer vergaser fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen verstellbaren Stufenvergaser für Brennkraftmaschinen mit einer Leitschaufel zur Änderung des Strömung squer schnittes eines Venturi-Lufttrichters in festem Verhältnis zu der im Ansaugstutzen des Vergasers befindlichen Drosselklappe, mit einer im Vergasergehäuse sitzenden Düse zur Kraftstoffinjizierung und einer an der Leitschaufel montierten, in der Düse verschiebbaren Düsennadel zur Kraftstoffdosierung, bei dem der Strömungsquerschnitt des Venturi-Lufttrichters in Abhängigkeit von der Öffung der Drosselklappe verändert werden kann.

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Ein derartiger Vergaser enthält eine Drosselklappe in einem Einström- oder Ansaugstutzen und stromauf dieser Drosselklappe eine Leitschaufel, die durch geeigne e Mittel, z.B. ein Hebelgestänge, in einem festen Verhältnis mit der Drosselklappe verbunden ist, so daß sich der Durchströmquerschnitt der Venturidüse durch Verstellung der Leitschaufel in Abhängigkeit von der Öffnung der Drosselklappe ändert. Eine sich verjüngende ggf. abgestufte Düsennadel ist drehbar an der Leitschaufel montiert und dosiert zusammen mit einer im Vergasergehäuse angeordneten Düse den Kraftstoff. Bei einem derartigen Vergaser kann sich jedoch der Unterdruck im Venturi-Lufttrichter direkt in einer Unterdruckkammer in einem Düsenteil auswirken, so daß das Gemisch aufgrund der in den Vergaser durch den Ansaugdruck einströmenden Luftmengen abmagert, wenn der Ansaugdruck sinkt. Diese Tendenz führt zu einer Leistungsverringerung der Brennkraftmaschine bei hohen Drehzahlen mit dem Nachteil einer nicht ausreichenden Beschleunigung. Seit einiger Zeit werden Abgas-Reinigungsgeräte in den Auspuff system en von Brennkraftmaschinen zur Beseitigung der schädlichen Abgas-Bestandteile eingesetzt. Für diese Geräte ist jedoch eine bestimmte CO-Konzentration erforderlich, wobei ihre Wirkung erheblich nachläßt, wenn die Kraftstoffmengen gegenüber der entsprechenden Luftmengen in der beschriebenen Weise abfallen.

Aufgabe der Erfindung ist ein verstellbarer Vergaser, bei dem zur Erzielung zufriedenstellender Betriebsbedingungen die Kraftstoffmengen in Abhängigkeit von der in die Maschine einströmenden Ansaugluft vergrößert werden , so daß die Gemischzusammensetzung weitgehend konstant bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ver-

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gaser einen die aus der Düse und der Düsennadel gebildete Kraftstoffdosierung mit der Atmosphäre verbindenden Kanal aufweist, in dem eine Einrichtung zur Verringerung der über diesen Kanal der Kraftstoffdosierung zugeführten Luftmenge vorgesehen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Vergaser kann zusätzliche Luft zu einem Kraftstoff-Dosierteil strömen, der aus einer Drossel und einer Düsennadel besteht, und der die Menge an zusätzlicher Luft allmählich in Abhängigkeit zu einer Vergrößerung der Menge an Ansaugluft verringert, um dadurch das Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Gemisch (Gew.) konstant zu halten, und zwar unabhängig von der Menge an Ansaugluft in der Maschine.

Der erfindungsgemäße Vergaser enthält somit eine Leitschaufel zur Änderung des Querschnittbereiches des Venturi-Lufttrichters in fester Abhängigkeit von' der Stellung der in dem Ansaugstutzen des Vergasers angeordneten Drosselklappe, eine Düse im Vergasergehäuse mit einer darin gleitend geführten Düsennadel zum Injizieren von Kraftstoff, die ander Leitschaufel zum Dosieren von Kraftstoff in Zusammenwirkung mit der Düse montiert ist. Der erfindungsgemäße Vergaser bewirkt, daß zusätzliche Luft aus der Atmosphäre in einen durch die Düse und die Düsennadel gebildeten Kraftstoff-Dosierteil gelangt, deren Menge bei einer Vergrößerung der in die Maschine eingesaugten Luftmenge abnimmt, so daß die Maschine über ihren gesamten Drehzahlbereich mit einem Gemisch von annähernd konstantem Kraftstoff-Luft-Verhältnis beaufschlagt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch die wesentlichen Funktionsteile einer ersten Vergaserausführung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die wesentlichen Funktionsteile einer anderen Vergaserausführung,

Fig. 3 ein Diagramm des Ansaugdruckes, bezogen auf das Gemisch eines bekannten verstellbaren Vergasers und des Erfindungsgegenstandes.

Der in Fig. 1 dargestellte verstellbare Stuf en-Vergas er enthält ein Vergasergehäuse 1, in dem ein zylindrischer Ansaugstutzen 2 eingearbeitet ist. In diesem Ansaugstutzen 2 befindet sich eine um eine Welle 3 schwenkbare Drosselklappe 4 und eine Leitschaufel 6, deren Endteil schwenkbar an einer Schaufelwelle 5 montiert ist. Die Leitschaufel 6 bildet zusammen mit einer am Vergasergehäuse 1 ausgebildeten festen Wand 7 einen Venturi-Lufttrichter 8. Die Drosselklappenwelle 3 und die Leitschaufelwelle 5 sind durch ein geeignetes Hebelgestänge so miteinander verbunden, daß die Schaufel 6 in Abhängigkeit von der Öffnung der Drosselklappe 4 öffnet, um dadurch den Strömungsquerschnitt der Venturi-Luftdüse 8 zu vergrößern. Am anderen Endteil der Schaufel 6 ist eine abgesetzte Düsennadel 10 mittels einer Stellschraube 9 montiert.

In dem die Leitwand 7 enthaltenden Gehäuseteil ist eine Düse eingesetzt und mit einer Schwimmerkammer 12 verbunden. Zwischen dem Ausgang der Düse 11 und dem Venturi-Lufttrichter 8 befindet sich eine Unterdruckkammer 13, die zum Venturi-Lufttrichter 8 über eine Öffnung 14 offen ist.

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Die Düsennadel 10 ragt durch die Öffnung 14 in die Düse 11 und bildet dadurch zusammen mit dieser Düse 11 eine Dosierung 15.

Ein allgemein mit 16. bezeichneter Regler für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis besteht aus Gehäuseteilen 161, 162, einer Membran 17, einer Membranfeder 18 und einer Luit-Dosiernadel 19. Eine durch die Membran 17 und den Gehäuseteil 161 gebildete Saugdruckkammer 20 steht über einen Saugdruckkanal 21 mit dem Saugstutzen 2 stromab der Drosselklappe 4 in Verbindung, so daß der Saugdruck in dieser Kammer wirkt. Eine durch die Membran 1.7 und das Gehäuse 162 gebildete Atmosphärendruckkammer 22 ist einerseits über einen Luftkanal 23 mit dem Luftfilter und andererseits durch einen Unterdruckkanal 24 mit der Unterdruckkammer 13 verbunden. Die an der Membran 17 befestigte Dosiernadel 19 wird durch die Membra'nfeder 18 zum Schließen einer Öffnung 25 in dem Unterdruckkanal 24 beaufschlagt. Die, Dosier nadel 19 dient in Verbindung mit der Öffnung 25 ■ zum Zumessen der zusätzlichen Luftmenge.

Wenn im Betrieb nur geringe Mengen an Luft benötigt werden, d.h. wenn die Drosselklappe bis zu einem bestimmten Wert geschlossen ist, bildet sich ein hoher Saugdruck in dem Teil des zylindrischen Ansaugstutzens stromab der Drosselklappe 4 aus, der über den Saugdruckkanal 21 in die Saugdruckkammer 20: in der Steuereinrichtung 16 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch übertragen wird. Dadurch wird die Membran 17 gegen die Wirkung der Membranfeder 18 zusammen mit der Dosiernadel 19 nach aufwärts aus der Öffnung 25 herausbewegt, um den freien Strömungsquerschnitt zu vergrößern. Zusätzliche Luft strömt dann von dem - nicht dargestellten - Luftfilter durch den Luft-

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kanal 23 A und den Saugdruckkanal 24 in die Unterdruckkammer 13 und vermindert dadurch den Wert des Unterdruckes in der Kammer. Obwohl somit der Unterdruck im Venturi-Lufttrichter 8 hoch ist, wird die Kraftstoffirijektion durch den Kraftstoff-Dosierteil 15, der aus der Düse 11 und der Düsennadel 10 gebildet ist, gebremst bzw. verringert, so daß ein weitgehend konstantes Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Gemisches aufrecht erhalten bleibt.

Wird dagegen die Drosselklappe geöffnet und dadurch die Luftmenge vergrößert, wodurch sich der Saugdruck im Ansaugstutzen 2 verringert, nimmt auch der in die Saugdruckkammer 20 übertragene Unterdruck entsprechend ab, so daß sich die Membran 17 unter der Wirkung der Feder 18 nach abwärts bewegt (Fig. l), dabei die Dosiernadel 19 in die Öffnung 25 absinkt und so den freien Strömungsquerschnitt dieser Öffnung verringert, so daß auch die zusätzliche, in die Saugdruckkammer 13 eingeführte Luftmenge abnimmt. Der Saugdruck im Venturi-Lufttrichter 8 wirkt dann direkt auf die Kraftstoff-Dosierung 15, so daß sich die Kraftstoffmenge zusammen mit der Luftmenge vergrößert, wobei das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Gemisches annähernd konstant bleibt.

Im folgenden werden die charakteristischen Beziehungen zwischen der Menge an Saugluft und dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis in verstellbaren Stufen-Vergasern bekannter Art und beim Erfindungsgegenstand anhand der Fig. 3 beschrieben. In dieser Figur kennzeichnet die durchgezogene Linie einen bekannten Vergaser und die gestrichelte Linie den Erfindungsgegenstand. Bei einem bekannten Vergaser ist das Gemisch fett, wenn die Saugluftmenge gering ist, und es besteht die

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Tendenz, daß, je größer die Luftmengen werden, um so magerer das Gemisch wird. Dadurch ergeben sich die Probleme einer verringerten Maschinenleistung bei hohen Drehzahlen und einer unbefriedigenden Betriebsweise eines Abgas-Reinigungsgerätes aufgrund von Änderungen der CO-Konzentration im Abgas. Demgegenüber liefert der erfindungsgemäße Vergaser ein Gemisch von annähernd konstantem Kraftstoff-Luft-Verhältnis über den gesamten Drehzahlbereich der Maschine, so daß ein Absinken der Maschinenleistung bei hohen Drehzahlen vermieden und ein befriedigender Betrieb eines Abgas-Reinigungsgerätes aufrecht erhalten wird.

Der Grund, warum Luft aus dem Luftfilter in die Unterdruckkammer 13 geführt wird, liegt darin, daß die Vorteile und Effekte bereits mit sehr geringen Luftmengen erreicht werden können. Im einzelnen dient die Zufuhr an zusätzlicher Luft in die Kammer 13 aus dem Luftfilter zur direkten Steuerung der Betätigung der aus der Nadel 10 und der Düse 11 bestehenden Kraftstoff-Dosierung 15, die durch den Saugdruck in dem Venturi-Lufttrichter 8 beeinflußt wird. Würde die zusätzlich erforderliche Luft in den Teil des Saug Stutzens 2 stromab der Drosselklappe 4 zugeführt, wäre es unbedingt erforderlich, eine wesentlich größere Menge an zusätzlicher Luft zuzuführen, was große Leitungsdurchmesser und eine dadurch vergrößerte Ausführung des Vergasers ergäbe. Demgegenüber kann erfindungsgemäß der auf die Kraftstoff dosierung 15 einwirkende Unterdruck direkt durch Zufuhr einer geringen Menge an zusätzlicher Luft gesteuert werden, so daß der Vergaser eine außerordentlich kompakte Form aufweist.

Bei dem Vergaser nach Fig. 1 kann die drehbar an der Leit-

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schaufel 6 montierte Düsennadel 10 an der Düse 11 entsprechend der Öffnung der Leitschaufel 6 verschoben werden. Demzufolge ändert sich die Öffnung der Kraftstoffdosierung 15 in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung der Schaufel 6, weil die Düsennadel 10 eine sich verjüngende Gestalt aufweist. Wenn ferner der Vergaser bei gleichem Saugdruck aber verschiedenen Schaufelöffnungen arbeitet, können unterschiedliche Verhältnisse des Öffnungsquerschnittes der Kraftstoffdosierung 15 zu dem der die Dosiernadel 19 und die öffnung 25 enthaltenden Luft dosierung mit der entsprechenden Änderung der Menge an zusätzlicher Luft eintreten.

Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems ist in Fig. 2 dargestellt, in der für gleiche Teile wie bei der Ausführung nach Fig. gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Eine Proportionalspule 26 ist zwischen einem zum Luftfilter führenden Nebenluftkanal 23 B und einem Nebensaugdruckkanal 241 eingeschaltet, der mit dem Saugdruckkanal 24 verbunden ist. Zwischen dem Nebenluftkanal 23 B und dem Nebenkanal 241 ist eine Öffnung 27 vorgesehen, die mit einer von der Spule 26 zur Dosierung der Luftmenge beaufschlagten Dosiernadel zusammenwirkt. Ein mit der Spule 26 verbundener Regler 29 erfaßt die Öffnung der Leitschaufel 9 über den Verdrehwinkel der Leitschaufelwelle 5 oder die der Drosselklappenwelle 3 und erregt entsprechend die Spule 26, um die Dosiernadel 28 in der Öffnung 27 auf- und abzubewegen und den freien Strömungsquerschnitt der Öffnung zu steuern. Auf diese Weise wird die Düsennadel 10 durch die Dosiereinrichtung 15 in der Unterdruckkammer 13 in Abhängigkeit von der Öffnung der Leitschaufel 6 so verschoben, daß sich der freie Strömungsquerschnitt der Kraftstoff dosierung 15 in der Unterdruck-

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kammer 13 ändert. Demzufolge ändert sich auch bei gleichem Saugdruck das Verhältnis- des Strömungsquerschnittes der auf der Dosiernadel 19 der Öffnung 25 gebildeten Luftdosierung zu dem der Kraftstoffdosierung 15 in Abhängigkeit von der Öffnungsbewegung der Schaufel 6, so daß die Menge an in die Unterdruckkammer 13 eingeführter zusätzlicher Luft sich bei der Ausführung nach Fig.' 1 um einen gleichen Wert ändert. Bei der zweiten Ausführung bewegt sich die Nebenluft-Dosier nadel 28 durch die Spule 26 in Abhängigkeit von der Öffnung der Leitschaufel 6, so daß sich der Strömungsquerschnitt der Öffnung 27 verändert. Nebenluft kann somit aus dem Luftfilter durch den Kanal 23 B und die Öffnung 27 in die Unterdruckkammer 13 strömen und dadurch die angeführten Nachteile beseitigen und den Einfluß aufgrund der Öffnung der Schaufel 6 völlig kompensieren. Dadurch wird eine erhöhte Steuergenauigkeit des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erreicht.

Selbstverständlich wird die durch die Spule 26 zugemessene Luftmenge mit derjenigen der Steuereinrichtung 16 abgestimmt.

Bei dem Erfindungsgegenstand wird somit Luft aus der Atmosphäre in die aus einer Düse und einer Düsennadel gebildete Kraftstoff dosierung geleitet und danach die so zugeführte Luftmenge in Abhängigkeit von der der Brennkraftmaschine zuströmende Luftmenge geändert, so daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Gemisches (Gew.) weitgehend konstant gehalten werden kann, und zwar unabhängig von der in die Maschine eingesaugten Luftmenge. Dadurch besitzt der erfindungsgemäße Vergaser verschiedene Vorteile für die Industrie.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   - 1. Verstellbarer Stufen-Vergaser mit einer Leitschaufel zur Änderung des Strömungsquerschnittes eines Venturi-Lufttrichters in festem Verhältnis zu der im Ansaugstutzen des Vergasers befindlichen Drosselklappe, mit einer im Vergasergehäuse sitzenden Düse zur Kraftstoffinjizierung und einer an der Leitschaufel montierten, in der Düse verschiebbaren Düsennadel zur Kraftstoffdosierung, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaser einen die aus der Düse (ll) und der Düsennadel (10) gebildeten Kraftstoffdosierung (15) mit der Atmosphäre verbindenden Kanal (23 A, 23 B, 24) aufweist, in dem eine Einrichtung (l6) zur Verringerung der über diesen Kanal der Kraftstoffdosierung zugeführten Luftmenge vorgesehen ist.

   2k Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffdosierung (15) mit einem Luftfilter in Strömungsverbindung steht und daß ein Ventil in dem Kanal (23 A, 24) angeordnet ist, welches vom Saugdruck stromab der Drosselklappe (4) zur Verringerung des freien Strömungsquerschnittes einer Kanalöffnung (25) beaufschlagt ist.

   3. Vergaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (27, 28) in einem den Luftfilter mit der Kraftstoffdosierung (15) verbindenden Kanal (241) angeordnet ist, welches die zur Kraftstoffdosierung (15) geförderte Luftmenge in Abhängigkeit von der Öffnung der Leitschaufel (6) steuert.

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   4. Vergaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das (Ventil (26 bis 29) in der Nebenleitung (241) von einer Proportional-Spule (26) betätigt wird, die durch einen der Öffnungsstellung der
   Leitschaufel (6) entsprechend hohen elektrischen Ström erregbar ist.

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