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Vorrichtung zur selbsttätiqen Regelung des Kraftstoff-Luftqemisches
bei Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen
Regelung des Kraftstoff-Luftgemisches bei Brennkraftmaschinen und bezieht sich ferner
auf vorteilhafte Weiterbildungen einer solchen Vorrichtung, die die zusätzliche
Kraftstoffzufuhr zur Erzielung einer besseren Durchmischung des Kraftstoffes mit
der Luft automatisch regelt, und zwar direkt gesteuert durch die Erfordernisse eines
guten Motordrehmomentes.
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Im allgemeinen wird die variable Kraftstoffzufuhr direkt mit der Änderung
des Kraftbedarfes synchronisiert, der von dem Motor benötigt wird, wie dies beim
Befahren von Gefällen oder Steigungen, beim Anfahren, beim Beschleunigen und bei
der Überwindung anderer Hindernisse der Fall ist, und auch dann, wenn der Wind gegen
die Fahrtrichtung des Fahrzeuges bläst.
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In der gleichen Weise wird immer dann, wenn die angreifenden Belastungen
abnehmen, die Kraftstoffzufuhr proportional verringert, um auf diese Weise eine
Verringerung der unnötigen Überschußleistung auf ein gutes Funktionieren des Motors
bei niedrigeren Drehmomenten zu erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die eine bessere Anpassung der Kraftstoffzufuhr an den tatsächlichen Kraftstoffbedarf
des Motors ermöglicht.
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Diese Aufgabe findet ihre Lösung im wesentlichen dadurch, daß eine
Nadel im Durchlaß einer Düse für die Kraftstoffzufuhr zu dem Vergaser angeordnet
und einstückig mit einem Kolben ausgebildet ist, der mit einer Halte- oder Stützmembran
verbunden ist, die ihrerseits kontinuierlich bzw. beständig durch eine auf der gleichen
Seite wie die Nadel angeordnete Schraubendruckfeder belastet ist und die den Kolben
in Anlage gegen eine Steuermembran hält, und daß die Kammer zwischen den beiden
Membranen durch eine Rohrleitung in Verbindung mit einer Druckeinlaßöffnung zwischen
der Unterseite des Vergasers und den Einlaßventilen des Motors steht.
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Hiermit verbunden ist die Schaffung einer neuen und wirkungsvollen
Vorrichtung zur automatischen Einspritzsteuerung bei
fahrbaren oder
stationären Motoren, die für die unterschiedlichsten Zwecke geeignet ist, insbesondere
für die direkte oder zusätzliche Einspritzung von Kraftstoff bei der zusätzlichen
Kraftstoffzufuhr zum Beschleunigen und für Leistungssteigerungen im Rahmen des normalen
Betriebes eines Vergasers an Brennkraftmaschinen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht daher in einer Vorrichtung
zur automatischen Einspritz-Steuerung an Brennkraftmaschinen mit einem Vergaser
mit oder ohne Einspritzdüse und einem Einspritzrohr für Kraftstoff, der durch ein
Einspritz-Steuergerät zugeführt wird, wobei der Kraftstoff von einem Vorratsbehälter
oder einer Pumpe zugeführt wird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritz-Steu-ergerät
durch den Druckunterschied gegenüber dem atmosphärischen Druck gesteuert ist, mit
dem es durch eine Rohrleitung verbunden ist, die an eine Druckeinlaß- oder Steueröffnung
angeschlossen ist, die an einer passenden Stelle an dem Saugrohr oder Ansaugkanal
des Motors angeordnet ist.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch die Tatsache
aus, daß die direkte Verbindung des Gaspedals mit der Einspritzvorrichtung für den
zusätzlichen Kraftstoff aufgehoben ist, so daß der Fahrer lediglich zur Benutzung
des Gaspedals und ausschließlich zu dem Zweck in der Lage ist, um die variable und
notwendige Geschwindigkeit des Fahrzeuges in allen normalen Verkehrs situationen
zu beeinflussen.
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Unter diesen Bedingungen bleibt die selbsttätig arbeitende Einspritzsteuerung
mit den eigentlichen Erfordernissen des Motors in der Weise verbunden, daß sie die
Einspritzung von
mehr oder weniger Kraftstoff in dem genauen und
dafür erforderlichen Moment steuert.
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Die Selbststeuerung wird durch den Anschluß einer Verbindungsleitung
an das Augrohr oder den Ansaugkanal des Motors bewirkt, so daß durch den darin herrschenden
variablen Ansaugdruck ein Kolben, ein Ventil, eine Membran oder eine Pumpe für die
Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß man, wenn man ein
Unterdruckmeßgerät an das Saugrohr oder an den Ansaugkanal des Motors anschließt,
beobachten kann, daß die variablen Anzeigen des Unterdruckmeßgerätes die Belastungsschwankungen
des Motors ebenso wiedergeben, wie die dadurch eintretende Änderung, die ein Gegenstück
der Schwankungen ist, wie auch die Maßnahmen des Fahrers zu einer Erhöhung in der
Kraftstoff-Zufuhrleitung führen, insbesondere wenn er versucht, das Fahrzeug bei
einer gleichbleibenden Geschwindigkeit zu halten.
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Unter diesen Umständen werden die Anzeigen des Unterdruckmeßgerätes
immer dann, wenn das Fahrzeug sich mit gleichbleibender horizontaler Geschwindigkeit
bewegt, stets konstant bleiben und nahe der Anzeige von etwa 33 cm Unterdruck liegen,
während beim Auftreten von Hindernissen, wie Gefälle oder Steigungen, Kurven, Windeinflüssen
oder dergleichen, das Unterdruckmeßgerät in seinen Anzeigewerten im Verhältnis der
Belastungen abfällt und zu dem Minimalwert nahe 0 cm Unterdruck hochgeht, so daß
die Notwendigkeit zum Beschleunigen, wenn man die gleiche Geschwindigkeit halten
will, die Kraft oder Leistung mit der höchsten erforderlichen Kraftstoffanzeige
bzw.
mit dem höchsten erforderlichen Kraftstoffbedarf steigert.
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Die Einspritz-Selbststeuerung gemaß der Erfindung basiert und wird
genau in der gleichen Weise eingesetzt, wie dies der Verlauf der Anzeigeschwankung
des Unterdruckmeßgerätes angezeigt erscheinen läßt, wobei der eingespritzte Kraftstoff
insbesondere durch plötzliche oder normale Beschleunigungsmaßnahmen des Fahrers
gesteuert und dosiert wird.
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Beim Beschleunigen öffnet die Drosselklappe des normalen Luft- und
Kraftstoffeinlasses zu dem Saugrohr oder Ansaugkanal, wobei der Unterdruck in dem
Saugrohr oder Ansaugkanal reduziert wird und mit dieser Verringerung des Unterdruckes
die Zugwirkung der Feder gestoppt wird, die auf das Vakuum entgegengesetzt zu der
Einspritzeinrichtung einwirkt, wobei der Kraftstoff in seiner Menge und in seinem
notwendigen Umfang so viele Male, wie er durch den Fahrer indirekt angefordert wird,
zur Verfügung steht, und zwar stets unmittelbar durch die Maschine selbst, so daß
auf diese Weise die richtige und genaue Dosierung des Kraftstoffes für ein besseres,
gleichmäßigeres Funktionieren des Motors hergestellt wird.
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Bekanntlich tritt, wenn der Motor eines Fahrzeuges gestoppt wird,
eine sog. "Drosselwirkung" ein, die durch die Betätigung des Gaspedals verursacht
wird, was dann nicht eintreten würde, wenn die Einspritz-Selbststeuerung gemäß der
Erfindung benutzt wird.
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In der gleichen Weise wird der nicht benötigte überschüssige Kraftstoff
bei keiner der geringen Geschwindigkeitsänderungen eingespritzt, die nicht auf stoßweise
oder schnellere gleichmäßige Bewegungen an dem Gaspedal zurückzuführen sind.
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Auf einer Straße mit wenigen Unebenheiten und einer halb-ebenen Ausbildung
kann man allmählich eine annehmbare Geschwindigkeit ohne die minimale zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung erreichen, trotz einem gewissen Schwankungsbereich der Anzeige
des Unterdruckmeßgerätes.
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Zu berücksichtigen ist auch die Tatsache, daß mit der Zunahme der
städtischen Verkehrsprobleme auch die dazu disproportionalen Kraftstoffverbrauchsprobleme
zunehmen, die durch die minimalen Schwingungen bei der Betätigung der Beschleunigungseinrichtung
bzw. des Gaspedals hervorgerufen werden. Bei einer ständigen und kontinuierlichen
Betätigung der Beschleunigungseinrichtung bzw. des Gaspedals ist die unnötige Kraftstoffeinspritzung
unter den gegebenen Umständen der am meisten unwirtschaftliche Faktor beim Kraftstoffverbrauch,
wenn die Einspritzeinrichtung in herkömmlicher Weise direkt an das Fußpedal für
die Betätigung der Beschleunigungseinrichtung angeschlossen ist.
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Mit der Einspritz-Selbststeuerung genau unter den oben ausgeführten
gleichen Umständen ist die Verringerung des Kraftstoffverbrauches eine ökonomische
Lösung ohne Vorbild, und insbesondere die Verringerung von gefährlichen Gasen, durch
die die Verunreinigung herabgesetzt wird, die normalerweise davon herrührt, daß
Benzin übermäßig zugeführt und nicht vollständig verbrannt wird.
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Die Einspritz-Selbststeuerung kann die feste Zusatzdüse ersetzen,
die für die höchste Geschwindigkeitsstufe bekannt ist und ein reiches Kraftstoffgemisch
erzeugt.
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Indem sie diese Düse ersetzt, kann die Einspritz-Selbststeuerung regulär
die Kraftstoffzufuhr dosieren, ebenso wie sie dem unmittelbaren Kraftstoffbedarf
bis zu der maximalen Kraftstoffeinspritzung
innerhalb der vorhandenen
Normen in einer genaueren Weise Rechnung trägt aufgrund ihrer Synchronisation mit
lediglich einer Ansaugdüse.
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Auf diese Weise kann die Einspritz-Selbststeuerung die direkte Einspritzung
und den Kraftstoffdruck regulieren, ebenso wie sie in der Lage ist, bei jeder Betätigung
der automatischen Steuerung, entweder hydraulisch oder elektrisch, in Abhängigkeit
von dem Gleichgewicht zwischen den-Belastungen, Kraft oder Geschwindigkeit, wie
z.B. beim Schalten der Gänge, eingesetzt zu werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispielen, Es zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht, teilweise
geschnitten, eines Vergasers und dessen Basis zusammen mit einer Steuereinrichtung
gemäß der Erfindung, Fig. 2 ebenfalls schematisch die an das Gehäuse des Vergasers
und an seine Basis angeschlossene Steuereinrichtung in Seitenansicht, Fig. 3 in
einer schematischen senkrechten Schnittdarstellung den Mechanismus einer erfindungsgemäßen
Einspritz-Selbststeuerung, die die herkömmliche Pedalsteuerung eines üblichen Vergasers
ersetzt, und Fig. 4 nochmals in einer schematischen Schnittdarstellung den gleichen
Einspritzmechanismus für eine Eihspritzsteuerung durch Druck- oder Saugwirkung unter
Einsatz der Düse in dem festgelegten Ausmaß.
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Wie in Fig. 1 und 2 im einzelnen zu erkennen, besteht die Erfindung
im wesentlichen aus einer Nadel 1, die im Durchlaß der Düse 2 für die Kraftstoffzufuhr
in dem Vergaser 3 angeordnet ist. Diese Nadel 1 ist einstückig mit einem Kolben
4 ausgebildet, der mit einer Halte- oder Stützmembran 5 verbunden ist, die durch
eine Schraubenfeder 6 ständig belastet wird. Die Schraubenfeder 6 ist an der gleichen
Seite der Membran 5 wie die Nadel 1 angeordnet und hält den Kolben 4 in Anlage an
einer Steuermembran 7, wobei die Kammer 8 zwischen den beiden Membranen 5, 7 durch
eine geeignete Rohrleitung 9 mit einer Druckeinlaßöffnung 10 in Verbindung steht,
die an den Saugrohren oder Ansaugkanälen 12 des Motors zwischen der Basis bzw. Unterseite
11 des Vergasers und den Einlaßventilen für das Kraftstoffgemisch angeordnet ist.
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Die neue Vorrichtung wird durch die Druckänderung in der Zufuhrleitung
für das Kraftstoffgemisch zu dem Motor bzw.
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in dem Saugrohr des Motors und durch das Unterdruckmeßgerät gesteuert,
so daß es möglich ist, das Verhalten und die Arbeitsweise der benötigten Kraftstoffzufuhr
durch das Einwirken der beiden Membranen auf die Kraftstoff-Reguliernadel genau
festzustellen.
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Das an den Motor angeschlossene Unterdruckmeßgerät wird einen durchschnittlichen
Wert von etwa 38 cm Unterdruck registrieren. Bei schneller Beschleunigung auf die
maximale Leistung wird der Wert annähernd auf 0 cm Unterdruck fallen, wobei er sogleich
bis nahe an den anfänglichen Wert und darüber hinaus zurückgeht, was darauf beruht,
daß die Belastung oder das Drehmoment von dem Motor nicht gleichbleibend oder kontinuierlich
benötigt wird.
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Somit öffnet und verringert die Nadel wiederum den Kraftstoffdurchlaß
synchron mit der Steuerung des Motors.
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Bei Ingangsetzen des Fahrzeuges wird das Unterdruckmeßgerät die vom
Motor herrührenden Schwingungen oder Antriebs schwankungen so lange anzeigen, bis
die Belastung verringert wird, wenn man eine gleichbleibende Geschwindigkeit einhält,
die unterhalb der maximalen Drehzahl des Motors liegt und bei der das Unterdruckmeßgerät
einen Wert oberhalb 38 cm Unterdruck anzeigen wird, was bedeutet, daß die Nadel
1 die unnötige überschüssige Kraftstoffzufuhr absperrt.
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Somit wird die Leistung des Motors durch die Kraftstoffzufuhr in dem
Verhältnis selbst geregelt, wie der Kraftstoff durch den Motor in allen verschiedenen
Betriebszuständen benötigt wird, ausgehend von dem minimalen zu dem maximalen Drehmoment,
und der Motor wird sein normales Kraftstoffgemisch für die maximale Leistung erhalten
entsprechend der eigenen Originaldüse des Vergasers, die entweder beibehalten oder
auch für einen geringeren oder größeren Bereich geändert werden kann.
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Im Ergebnis erhält man, abgesehen von der relativen Wirtschaftlichkeit
des Überschußkraftstoffes, der für die gleiche Leistung nicht verbraucht werden
kann, eine beträchtliche Verringerung des Anteiles an gefährlichen Kohlendioxidgasen
aufgrund der besseren Verbrennung des selbstregulierten Gemisches, ganz abgesehen
von der im allgemeinen wesentlich geringeren Aufheizung des Motors.
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Ein anderes Ergebnis liegt in der besseren Synchronisierung beim Gangwechsel,
da, wenn man die Beschleunigung verringert oder aufhebt, das Unterdruckmeßgerät
einen höheren Unterdruck
anzeigt und die Nadel die Kraftstoffzufuhr
verringert, was in diesem Moment dem Motor eine geringere Leistung gibt, wodurch
somit die starke Motorbremsung verringert und zu einem spürbaren Kraftverzehrer
wird.
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Ein anderes Resultat ist eine angemessene Zufuhr eiAes besseren Kraftstoffgemisches
entsprechend dem Bedarf des Motors.
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Ferner ergibt sich eine Verringerung von Stößen oder Rucken aller
Art, die durch ein zu reiches oder zu armes Kraftstoff-Luftgemisch beim Anfahren,
bei geringer Geschwindigkeit und am Ende des ersten Ganges hervorgerufen werden,
so daß auf diese Weise eine vernünftige Schonung des Fahrzeugmotors in allen kritischen
Punkten oder Stellen in Bezug auf das Drehmoment erreicht wird, wie z.B. an den
Kreuzköpfen oder Pleuellagern, Bolzen, Zahnrädern, an der Reibkupplung und sogar
an den Bremsen, wenn man die bessere Schaltbarkeit des Untersetzungsgetriebes mit
weicheren Schaltübergängen in Betracht zieht, wie es beim Bremsen erforderlich sein
kann.
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In Fig. 3 und 4 sind normale Vergaser 3 dargestellt, die mit einer
Düse 2 und mit einem Einspritzrohr 13 für die Kraftstoffzufuhr zu dem Einspritz-Steuergerät
14 ausgebildet sein können. Der Kraftstoff wird von einem Behälter 25 aufgenommen
und gepumpt, wobei die Weiterbildung der Erfindung darin besteht, daß die Einspritzvorrichtung
selbst Steuerbefehle erteilt aufgrund des unterschiedlichen variablen atmosphärischen
Druckes, der auf sie durch die Rohrleitung 9 einwirkt, die an eine Druckeinlaßöffnung
10 angeschlossen ist, die an einer geeigneten Stelle im Ansaugkanal 12 des Motors
angeordnet ist.
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Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen wird die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
nicht noch einmal in direkter Verbindung mit dem Gaspedal dargestellt, sondern in
Verbindung mit der genauen Funktionsweise des Motors, indem sie mit hoher Genauigkeit
und genau in dem Moment den Kraftstoff dosiert, der von dem Motor für eine höhere
oder niedrigere Leistung benötigt wird.
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Für den Fall einer direkten Einspritzung unter Saugwirkung oder Druck
entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird der gleiche Mechanismus der
Einspritz-Selbststeuerung zur Anwendung gebracht, wie vorstehend beschrieben, evtl.
mit einer Zusatzeinrichtung, die für die normale oder zusätzliche veränderbare Begrenzung
der Kraftstoffzufuhr vorgesehen ist und einen Sperrstift 19 aufweist, der in Abhängigkeit
von der Druckbeaufschlagung der Membran 5; mit der er fest verbunden ist, gegen
die Einlaßöffnung des Einspritzrohres 13 bewegt wird und dadurch das herkömmliche
Einspritzen des Kraftstoffes durch einen festen Durchlaß bei der höchsten Geschwindigkeitsstufe
vermeidet.
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In Fig. 1 bis 4 sind, soweit nicht besonders erwähnt, gleiche Teile
mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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