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Vergaser mit Hilfsstartvorri chtung.
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Die Erfindung betrifft die Vergaser für Verbrennungsmotoren, welche
für den normalen Betrieb dieser Motoren ein Hauptspritzsystem für den Eraft.stoff,
welches in einen Einlaßkanal des Vergasers strömungsaufwärts von einem von dem Fahrer
betätigten Hauptdrosselorgan mündet, und für die Inbetriebsetzung und den Betrieb
des kalten Motors eine Hilfsstartvorrichtung aufweisen, welche die dem Motor zugeführte
Kraftstoffmenge (sowie im allgemeinen auch die Luftmenge) gegenüber der dem Betrieb
des warmen Motors entsprechenden Menge vergrößert, wobei diese Hilfsstartvorrichtung
unmittelbar unmittelbar oder mittelbar durch die Temperatur des Motors gesteuert
wird.
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Das französische Zusatzpatent Nre 2 214 048 beschreibt einen Vergaser
mit einer derartigen Hilfestartvorrichtung, welche ein Organ zur Steuerung einer
Strömung oder Ausgabeorgan, welches, solange der Motor nicht seine normale Betriebstemperatur
erreicht hat, einen Kanal öffnen kann, welcher Kraftstoff, im allgemeinen mit Luft
in genau bestimmten Verhältnissen gemischt, empfängt und in die strömungsabwärts
von dem Hauptdrosselorgan liegende Zone des Einlaßkanals mündet, und eine Startklappe
aufweist, welche in dem Einlaßkanal strömungsaufwärts von dem Hauptspritzsystem
liegt.
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Nach dem Anwerfen des Motors wird die Startklappe schnell durch ein
schnell wirkendes thermostatisches Element außer Betrieb gesetzt, während das Ausgabeorgan
durch ein langsam wirkendes thermostatisches Element gesteuert wird.
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diese Anordnung ergibt in den meisten Fällen befriedigende
Ergebnisse.
Sie besitzt jedoch einen Nachteil, welcher sich bemerkbar macht, wenn man den Motor
unter Öffnung des Hauptdrosselorgans kurz nach dem Anwerfen des Motors zu beschleunigen
sucht, während die Klappe bereits durch das schnell wirkende thermostatische Element
geöffnet wurde. Dann bewirkt nämlich nur- das Ausgabeorgan eine Anreicherung des
dem Motor zugeführten Gemischs aus Luft und Kraftstoff. Da die Öffnung des Hauptdrosselorgans
den Unterdruck in dem etrömungsabwärts liegenden Abschnitt des Einlaßkanals verringert,
übt der Unterdruck auf das Ausgabe organ eine schwächere Wirkung aus, der Gehalt
des dem Motor gelieferten Gemischs nimmt ab, und der Motor zeigt die Neigung, stehenzubleiben.
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Die Erfindung bezweckt insbesondere, diesem Nachteil abzuhelfen.
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Hierfür schlägt die Erfindung insbesondere einen Vergaser der obigen
Art vor, dessen Hilfsstartvorrichtung ein Ventil aufweist, welches von einem temperaturempfindlichen
Element gesteuert wird, welches einem beim Anlassen des Motors gespeisten Heizelement
zugeordnet ist und die Klappe in eine Stellung bringt, in welcher sie den strömungsabwärts
von dem Hauptdrosselorgan liegenden Abschnitt des Einlaßkanals einerseits mit der
Arbeitskammer eines ersten pneumatischen Elements, welches in der Ruhestellung die
Stellung der kleinsten Öffnung des Hauptdrosselorgans vergrößert, und andererseits
mit der Arbeitskammer eines zweiten pneumatischen Elements, welches in der Ruhestellung
den Kanal zur Speisung mit Luft des Ausgabeorgans geschlossen hält, in Verbindung
setzt.
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Die Erfindung ist insbesondere auf die sogenannten wVerbundvergaser"
anwendbar, welche parallel einen primären Einlaßkanal und wenigstens einen sekundären
Einlaßkanal aufweisen, deren Jeder durch ein primären bzw. sekundäres Drosselorgan
gesteuert wird, welches strömungsabwärts von einem Luft trichter und der Mündung
eines Kraftstoffspritzsystems angeordnet ist, wobei das primäre Drosselorgan von
dem Fahrer betätigt wird, während das sekundäre Drosselorgan durch Mittel betätigt
wird, welche dieses nach Maßgabe der Zunahme des an der Stelle des Luft trichters
des primären Kanals und gegebenenfalls des sekundären Kanals von einem bestimmten
Schwellenwert aus öffnen
können.
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In diesem Fall wirkt das erste pneumatische Blement mit dem Hauptdrosselorgan
des primären Kanals zusammen, in welchem die Startklappe angeordnet ist, während
das Ausgabeorgan so ausgebildet ist, daß es Luft in dem strömungsaufwärts liegenden
Abschnitt des sekundären Kanals entnimmt und diese gleichzeitig mit Kraftstoff in
den strömungsabwärts von dem sekundären Hauptdrosselorgan liegenden Abschnitt des
sekundären Kanals ausgibt.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beispielshalber erläutert, deren einzige Abbildung einen erfindungsgemäßen Vergaser
im Schnitt zeigt, wobei sich die verschiedenen Organe in der Stellung befinden,
welche sie bei kaltem oder stillstehendem Motor einnehmen.
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Der dargestellte Vergaser ist ein Fallstromvergaser. Er enthält parallel
einen Primärkanal 1 und einen Sekundärkanal 2. In jedem Kanal befindet sich ein
primäres bzw.
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sekundäres Hauptdrosselorgan 3 bzw. 4, welches durch eine Drehklappe
gebildet wird, welche strömungsabwärts von einem entsprechenden Lufttrichter 5 bzw.
6 und einem an der Stelle des ufttrichters 5 bzw. 6 mündenden Hauptspritzsystem
7 bzw. 8 ftlr Kraftstoff angeordnet ist. Die primäre Drehklappe 3 wird von dem Fahrer
über einen Hebel und ein Gestänge betätigt, welche nicht dargestellt sind. Die sekundäre
Drehklappe 4 wird durch Mittel betätigt, welche sie nach Maßgabe der Zunahme des
an der Stelle des Lufttrichters 5 des Primärkanals 1 (und gegebenenfalls an der
Stelle des Lufttrichters 6 des Seh mdärkanals) herrschenden Unterdrucks von einem
bestimmten Schwellenwert an öffnen können. Diese Mittel zur Steuerung der sekundären
Drehklappe 4 sind nicht dargestellt, da sie keinen Teil der Erfindung bilden und
die übliche Ausbildung haben können.
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In dem Primärkanal 1 ist strömungsaufwärts von der Mündung des Kraftstoffspritzsystems
7 eine Startklappe 9 angeordnet, welche von einer Achse 23 getragen wird und fest
mit einem Hebel 10 verbunden ist, welcher mit einem Finger 10a versehen ist, welcher
mit dem freien Ende 20a eines nachgiebigen thermostatischen Organs zusammenwirkt,
z.B. einer teilweise dargestellten Bimetallspirale 20.
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Das innere Ende der Spirale 20 liegt fest.
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Die Spirale 20 ist so eingestellt, daß sich ihr freies äußeres Ende
20a bei einer Erwärmung im Uhrzeigersinn bewegt. Die Spirale 20 ist in einem (nicht
dargestellten) Gehäuse enthalten, welches an dem Körper des Vergasers befestigt
und mit einem Ansatz zur Befestigung des inneren Endes der Spirale 20 versehen ist.
Die Spirale 20 wird auf eine für die Motortemperatur kennzeichnende Temperatur durch
übliche Heizmittel gebracht, welche durch einen Umlauf von Luft, welche in der Nähe
der Auspuffleitung des Motors vorbeigeströmt ist, durch einen Umlauf des Kühlmittels
des Motors, oder auch durch beim Anlassen des Motors gespeiste elektrische Mittel
gebildet werden können.
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Der fest mit der Startklappe 9 verbundene Hebel 10 besitzt auch eine
nur in einer Richtung wirksame Verbindung mit einem Stab 21. Zur Herstellung dieser
Verbindung ist der am Ende liegende Abschnitt 22 des Stabes 21 rechtwinklig umgebogen
und wird in konstanter Entfernung von der Achse 23 der Startklappe 9 durch einen
auf dieser Achse lose drehbaren Hebel 24 gehalten. Der Hebel 10 besitzt eine Abflachung
1Ob zur Abstützung des Endes 22.
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Das andere Ende des Stabes 21 ist mit der beweglichen Anordnung eines
durch eine Kapsel 26 gebildeten pneumatischen Elements verbunden. Diese Anordnung
enthält eine verformbare Membran 25, deren mittlerer Teil zwischen zwei Schalen
27 und 28 eingespannt ist, während ihr Umfangsteil an dem Gehäuse der Kapsel befestigt
ist. Die Membran 25 teilt das Gehäuse der Kapsel 26 in zwei Kammern 29 und 30. Die
Kammer 29 ist mit dem Lufteinlauf 12 des primären Einlaßkanals verbunden.
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Die eine Arbeitskammer bildende Kammer 30 ist mit dem unmittelbar
strömungsabwärts von der Drehklappe 3 liegenden Abschnitt des primären Einlaßkanal
8 1 durch einen durch eine Öffnung 13 in den primären Kanal mündenden Verbindungskanal
31 verbunden.
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Die Kapsel 26 enthält eine Rückholfeder 32, welche der durch die
Differenz der auf die Membran 25 wirkenden Drucke ausgeübten Kraft entgegenwirkt.
Eine Anschlagschraube 33 ermöglicht die Einstellung der teilweisen Öffnung der Startklappe,
welche durch den auf die Arbeitskammer 30 aus dem primären Kanal iibertragenen Unterdruck
erzeugt wird.
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Das Hilfsstartsystem enthält ein Ausgabe organ 14, welches mit dem
sekundären Kanal 2 zusammenwirkt. Dieses Ausgabe organ soll dem strömungsabwärts
von der sekundären Drehklappe 4 liegenden Abschnitt des sekundären Kanals 2 ein
Gemisch aus Luft und Kraftstoff zuführen.
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Hierfür enthält das Ausgabe organ einen zusätzlichen Luftströmungskreis,
welcher von strömungsaufwärts nach strömungsabwärts einen Luftkanal 70, welcher
mit einer Kalibrierdüse 71 versehen ist und in eine Kammer 72 mündet, aufweist,
und einen Kanal 74 zur Zufuhr einer Emulsion aus Luft und Kraftstoff, welcher mit
einem Schacht 75 in Verbindung steht, dessen Basis durch einen mit einer Kalibrierdüse
77 versehenen Kanal 76 mit einem (nicht dargestellten) Konstantpegelbehälter verbunden
ist und ebenfalls in die Kammer 72 mündet. In den Schacht 75 taucht ein Rohr 80
mit Öffnungen 81, welche unter dem konstanten Pegel des Behälters liegen.
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Dieses Rohr 80 wird mit Luft aus dem Lufteinlauf 14 durch in Reihe
angeordnete Kalibrierdüsen 82 und 83 gespeist.
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Die Kammer 72 steht mit der strömungsabwärts von der Drehklappe 4
liegenden Zone dea Sekundärkanale 2 durch einen Kanal 73 in Verbindung, in welchen
ein durch eine Ventilnadel 93 und einen Sitz 95 gebildetes Ventil eingeschaltet
ist0 Diese beiden Organe gehören einem Gehäuse 84 en, welches zur Befestigung an
dem Körper des Vergasers bestimmt ist und in das Innere der Kammer 72 vorspringt.
Das Gehause 64 weist Anschlüsse 85 und 86 auf, welche die Durchströmung des Gehäuses
84 von dem Kühlmittel des Motors gestatten, In diesem Gehäuse 84 ist ein für die
Temperatur des Kühlmittels empfindliches Element 87 untergebracht, welches durch
eine geschlossene Kapsel gebildet wird, welche mit einem Stoff gefüllt ist, dessen
Volumen sich in Funktion der Temperatur ändert, wobei diese Volumenänderung die
Verschiebung eines Stabes 88 bewirkt Eine Mutter 89 und eine Dichtung 90 gestatten
die dichte Befestigung des Elements 87 in dem Gehäuse 84. Eine Feder 91, welche
zwischen dem Boden des Gehäuses 84 und einer sich an dem Stab 88 abstützenden Lochscheibe
92 zusammengedrückt wird widersetzt sich der Verschiebung des Stabes 88 unter der
Wirkung einer Temperaturerhöhung.
Die Ventilnadel 93 gleitet auf
dem Stab 88. Eine Feder 94 sucht sie an der Lochscheibe 92 zu halten. Eine von dem
Gehäuse 84 getragene Dichtung 98 trennt die Kammer 72 von dem Kanal 73, so daß sie
nur die Verbindung über das Innere des wischen der Eingangsöffnung 96 und der Ausgangsbffnung
97 liegenden Sitzes 95 bestehen läßt. Schließlich ist das Gehäuse 84 von einem Stöpsel
99 verschlossen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung steuert ein temperaturempfindliches
Ventil 40 die Öffnung und die Schließung einer Verbindung zwischen einem Kanal 41,
welcher über den Kanal 31 und die Öffnung 13 mit dem strömungsabwärts von der Drehklappe
liegenden Abschnitt des Primärkanals 1 verbunden ist, und einem Kanal 42. Das Verschlußglied
des Ventils 40 wird durch eine Bimetallscheibe 43 gebildet, deren Krümmung sich
umkehrt, wenn die Temperatur einen Grenzwert überschreitet. Diese Bimetallecheibe
43 ist in einer Ausnehmung 44 angeordnet und trennt den Kanal 41 von dem Kanal 42,
wenn sie einer unter einer Grenztemperatur (z.B. 400 C) liegenden Temperatur ausgesetzt
ist. Die Scheibe 43 hat dann die vollausgezogen in der Abbildung dargestellte Form
und legt sich einerseits gegen einen die Ausnehmung 44 begrenzenden Teil 45 aus
einem die Wärme leitenden Werkstoff, und andererseits gegen einen Dichtungsring
46. Wenn die Temperatur ansteigt und den Grenzwert übersteigt, nimmt dagegen die
Scheibe die strichpunktiert angegebene Form an.
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Der leitende, im allgemeinen metallische Teil 45 weist Heizmittel
auf, welche zweckmäßig durch einen Widerstand 47 mit positivem Temperaturkoeffizienten
oder Kaltleiter gebildet werden. Bekanntlich ist ein Kaltleiter ein Widerstand,
welcher unterhalb einer sogenannten Kipptemperatur einen ungefähr konstanten Wert
hat, welcher bei tberschreitung dieser Temperatur plötzlich zunimmt. Der Kaltleiter
47 ist so gewählt, daß seine Kipptemperatur erheblich über den Umgebungstemperaturen
liegt, welche man unter den üblichen Benutzungsbedingungen des Motors antrifft.
Man kann insbesondere einen Kaltleiter benutzen, welcher durch ein Plättchen aus
einem Bariumtitanat enthaltenden keramischen Material gebildet wird und eine Kipptemperatur
von etwa 1000C hat. Eine Seite des Widerstands 47 ist
z.B. mittels
eines die Wärme und die Elektrizität leitenden Leime an dem Teil 45 befestigt. Der
Heizkreis kann einen an dem Teil 45 befestigten Draht 48, einen Schalter 49 und
eine Stromquelle 50 enthalten, welche die Akkumulatorenbatterie des mit dem Motor
ausgerüsteten Fahrzeugs sein kann. Der Stromkreis wird durch eine elastische Lamelle
und einen Leiter 51 vervollständigt, welcher der Seite des Kaltleiters 47 Körperschluß
erteilt, welche der an dem Teil 45 befestigten abgewandt ist. Der Schalter 49 ist
so vorgesehen, daß er sich bei der Inbetriebsetzung des Motors schließt.
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Der Kanal 42 ist ständig mit der Arbeitskammer 52 eines ersten pneumatischen
Elements 53 verbunden, dessen Gehäuse an dem Vergaserkörper befestigt ist. Die Arbeitskammer
52 ist von einer zweiten, unter dem Atmosphärendruck gehaltenen Kammer 54 durch
eine bewegliche Anordnung mit einer Membran 55 getrennt, welche zwischen zwei Schalen
56 und 57 eingespannt und mit einem Stößel 58 verbunden ist. Eine in der Arbeitskammer
52 enthaltene Feder 59 drückt bei Fehlen eines Unterdrucks in der Kammer 52 die
Membran 55 und den Stößel 58 zurück, dessen mit einer Abflachung 60a eines fest
mit der primären Drehklappe 3 verbundenen Hebels 60 zusammenwirkendes freies Ende
58a diese Drehklappe etwas geöffnet hält.
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Ferner ist der Kanal 42 ständig -mit der Arbeitskammer 61 eines zweiten
pneumatischen Elements 62 verbunden, dessen Gehäuse fest mit dem Vergaserkörper
verbunden ist. Diese Arbeit kammer 61 ist von einer zweiten Kammer 63, in welcher
der Atmosphärendruck durch eine Öffnung 64 aufrechterhalten wird, durch eine zwischen
Schalen 66 und 67 eingespannte Membran 65 getrennt.
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Die Membran 65 ist mit einem Kolben 68 verbunden, welcher durch die
Wand des Kanals 70 tritt, welcher das Ausgabeorgan 15 aus dem Lufteinlauf 14 des
Sekundärkanals 2 mit Luft speist. Der Kolben 68 regelt durch seine Verschiebung
den Durchtrittsquerschnitt des Kanals 70. Bei Fehlen eines Unterdrucks in der Arbeitskammer
61 bringt eine Feder 69 den Kolben 68 in eine Stellung, in welcher er den Kanal
70 schließt.
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Die Arbeitsweise ist dann folgende: Bei Betrieb mit dem Anlasser,
wenn der Motor kalt ist, befinden sich die verschiedenen Organe noch in der in der
Abbildung
dargestellten Stellung.
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In dem Primärkanal 1 ist die Drehklappe 3 durch die Feder 59 des
ersten pneumatischen Elements 53 etwas geöffnet, und die Klappe 9 ist durch die
Bimetallspirale 20 geschlossen. Der geringe auftretende Unterdruck wirkt kräftig
auf das Hauptspritzsystem 7 für den Kraftstoff, und dem Motor wird ein reiches Gemisch
durch den Primärkanal 1 geliefert.
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In dem Sekundärkanal 2 ist die Drehklappe 4 geschlossen. Infolgedessen
hat der in dem Sekundärkanal 2 hinter der Drehklappe 4 auftretende Unterdruck seine
größte Wirkung auf den Kraftstoffkreis des Ausgabeorgans 15 über den Kanal 73. Infolge
der noch niedrigen Temperatur des Kühlmittels des Motors und somit des Elements
87 befindet sich nun der Stab 88 in einer solchen Stellung, daß die Ventilnadel
93 nicht auf ihrem Sitz 95 aufliegt. Der Kanal 70 dagegen ist durch den Kolben 68
verschlossen, auf welchen die Kraft der Feder 69 wirkt.
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Infolgedessen wird eine an Kraftstoff reiche Emulsion von dem Ausgabeorgan
15 in den hinter der Drehklappe 4 liegenden Abschnitt des Kanals 2 geliefert.
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Sobald der Motor angesprungen ist, nimmt der Unterdruck hinter den
Drehklappen 3 und 4 schnell zu. Er betätigt über den Kanal 31 die Membran 25 der
Kapsel 26 und bringt sie zum Anschlag an der Stellschraube 33. Der Stab 21 öffnet
die Klappe 9 teilweise, was die Verarmung bewirkt, welche erforderlich ist, um ein
Stehenbleiben des Motors zu verhindern. Gleichzeitig erzeugt die Drehung des Motors
die Schließung des Schalters 49. Der unter Spannung gesetzte Widerstand 47 beginnt,
sich zu erwärmen. Der auf die Bimetallscheibe 43 über den leitenden Teil 45 übertragene
Wärme fluß bewirkt den Wechsel der Konkavität der Bimetallscheibe 43 nach einer
gewissen Zeit, welche umso länger ist, je niedriger die Umgebungstemperatur ist
(diese Zeit beträgt zweckmäßig größenordnungsmäßig einige Sekunden).
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Die Bimetallscheibe 43 nimmt dann die in der Abbildung strichpunktiert
dargestellte Form an, und die Verbindung zwischen den Kanälen 41 und 42 wird hergestellt.
Der Unterdruck wird dann durch diese Kanäle auf die pneumatischen Elemente 53 und
62 über tragen.
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Infolgedessen verschiebt sich die Membran 55
des
ersten pneumatischen Elements 53 entgegen der Kraft der Feder 59, wobei sie den
Stößel 58 mitnimmt (in der Abbildung nach unten). Der Hebel 60 schwenkt im Uhrzeigersinn,
und die Drehklappe 3 nimmt eine Stellung der fast vollständigen Schließung ein,
wodurch der auf das Kraftstoffspritzsystem 7 ausgeübte Unterdruck und somit die
Lieferung eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff in den Primärkanal 1 aufgehoben
wird.
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Die Membran 65 des pneumatischen Elements 62 verschiebt sich entgegen
der Wirkung der Feder 69, wobei sie den Kolben 68 mitnimmt (in der Abbildung nach
oben) und so den Durchtrittsquerschnitt des Luftkanals 70 freilegt. Das Auagabeorgan
15 wird von einer größeren Luftmenge durchströmt, und der Sekundärkanal 2 wird mit
einem ärmeren Gemisch aus Luft und Kraftstoff gespeist.
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Hierdurch wird dem lauwarmen Motor eine Menge eines Luft-Kraftstoffgemischs
geliefert, welche seinen richtigen Lauf im Langsamlauf ermöglicht.
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Wenn der Fahrer bei nur lauwarmem Motor die Drehklappe 3 etwas öffnet,
um zu beschleunigen, hält die Bimetallspirale 20 die Klappe 9 noch teilweise geschlossen,
und man erhält eine Anreicherung des in den Primärkanal 1 gelieferten Luft-Eraftstoffgemischs,
welches bei einer derartigen Beschleunigungephase eines Motors, welcher noch nicht
seine Betriebstemperatur erreicht hat, erforderlich ist.
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Wenn dagegen der Motor seine normale Betriebstemperatur erreicht
hat, ist die Startklappe 9 voll offen, und die Ventilnadel 93 des Ausgabeorgans
15 legt sich auf ihren Sitz 95, wobei jeder Durchtritt des Gemischs durch das Ausgabeorgan
15 veb hindert wird. Die verschiedenen Elemente der Hilfßstartvorrichtung sind außer
Betrieb, und zwar sowohl beim Langsamlauf als auch bei einer Beschleunigung.
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Beim Anwerfen des noch warmen Motors wird die Drehklappe 5 durch
das erste pneumatische Element 53 etwas offengehalten. Das Ventil 40 besitzt nämlich
eine genügend kleine thermische Trägheit, um nach der Stillsetzung des Motors schnell
auf die Atmosphärentemperatur zurückzukehren und die Kanäle 41 und 42 zu trennen.
Man erhält 8o ein guts Anspringen des Motors. Sobald sich das Ventil 40 erwärmt,
verbindet es die Kanäle 41 und
42, was der Drehklappe 3 gestattet,
in ihre Stellung der kleinsten Öffnung zurückzukehren. Schließlich ist beim Anwerfen
des warmen Motors unmittelbar nach der Stillsetzung desselben das Ventil 40 offen,
was unter diesen Betriebsbedingungen kein Nachteil ist.
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Wie man sieht, ermöglicht die Erfindung dem Vergaser, dem Motor ein
Gemisch zu liefern dessen Menge und Gehalt das richtige Arbeiten unter allen Bedingungen
ermöglichen.