DE2704357A1

DE2704357A1 - Selbsttaetige druckregelvorrichtung fuer die von einem verbrennungsmotor angesaugte luft in abhaengigkeit von veraenderungen der hoehenlage

Info

Publication number: DE2704357A1
Application number: DE19772704357
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Alfa Romeo SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1976-02-10
Filing date: 1977-02-02
Publication date: 1977-08-18
Also published as: FR2341049B1; IT1062062B; FR2341049A1; GB1570123A; US4128086A; DE2704357C2

Description

Firma ALiA ROMKO 3.ρ.Α., Mailand (Italien).

"Selbsttätige Druckregelvorrichtung für die von einem Verbrennungsmotor angesaugte Luft in Abhängigkeit von Veränderungen der Höhenlage".

Bei Veränderung der Luftdichte, abhängig von der Höhenlage eines mit Verbrennungsmotor ausgestatteten Fahrzeuges, ändert sich bekanntlich meistens das Verhältnis Luft / Benzin in dem vom Vergaser dem Motor gelieferten Gasgemisch. Da dabei die Anreicherung des Gemisches mit der Höhenlage zunimmt, erhöhen sich dementsprechend sowohl die schädlichen Anteile im Auspuffgas als auch der Kraftstoffverbrauch.Gegenüber den bereits bekannten

709833/0254

(zwar noch wenig angewandten) Vorrichtungen zur Behebung dieses Fehlers der Vergaser, ist die β rfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie vermag, bei Veränderung der Höhenlage und damit der Dichte der Außenluft, den Druck der in den Vergaser gelangenden Luft konstant zu halten; sie ist daher imstande zu verhindern, daß das Verhältnis Luft/Benzin in dem vom Vergaser dem Verbrennungsmotor gelieferten Gemisch durch die Erhöhung der Höhenlage von dem bei Normal-Null eingestellten Wert abweicht.

Um diese Eigenschaft der Erfindung und die herangezogenen Prinzipien zu erklären, wird hier daran erinnert, daß das Gemischverhältnis Luft/Benzin für einen mit einem oder mehreren Vergasern versehenen Motor, das Verhältnis zwischen der gewichtsmäßigen Durchflußmenge der vom Motor angesaugten Luft und der gewichtsmäßigen Menge des dem Vergaser abgegebenen, ebenfalls vom Motor angesaugten Benzins darstellt.

Die Zufuhr des durch die eingestellten Düsen (Leerlaufdüse, Steigerungsdüse und Hauptdüse) einströmenden Benzins, wird vom Unterdruck hervorgerufen und daher auch mengenmäßig bestimmt, den die Saugluft (in Bezug auf ihre Durchflußmenge) im Vergaser (und zwar sowohl im Bereich der Drosselklappe als auch im Bereich des Venturirohrs) erfährt. Es folgt daraus bekanntlich, daß in jedem Bereich des Einsatzgebietes des Motors, der durch eine Drehzahl η und einen Drosselklappenwinkel <*- gekennzeichnet ist, ein Gemischwert besteht wie folgt:

wo K eine Konstante darstellt, die von der Konstruktion des

709833/0254

Vergasers abhängt; für einen Vergaser herkömmlicher Bauweise, der aus einem Hauptsystem und einem Leerlauf-oteigerung-System besteht, hängt die Konstante K_χ von den Verhältnissen zwischen dem Flächeninhalt der von der Luft durchflossenen Kanäle (Venturirohr; Luftdüsen zu den Emulgierkammern) und der vom Vorgemisch durchflossenen Kanäle (Austrittdüsen aus den Emulgierkammern) und der vom Benzin durchflossenen Kanäle (Benzineinlaßdüsen zu den Emulgierkammern) ab, aber gleichzeitig auch von dem besonderen rtertepaar η und oc , welches den Bereich des Einsatzgebietes des Motors kennzeichnet; in den einzelnen Bereichen des Einsatzgebietes ist die Ausnützung der Bestandteile des Vergasers (Leerlauf-, oteigerungs- und Hauptgruppe) verschieden. Wenn </A die Luftdichte am Vergasereingang und ¹^B die Benzindichte ist, so ergibt sich aus (1), daß eine Veränderung der Luftdichte das Gemischverhältnis beeinflußt. Da die Luftdichte tf A dem Verhältnis p/T zwischen ihrem Druck und ihrer absoluten Temperatur ist, kann die Gleichung (1) wie folgt umgestaltet werden:

(A/B„ ^ » K_n - . \ Jp . \ Γ~Λ

η; <c ^n;* γ_ψ y-j^ ₍₂₎

Wenn die Vergaser für den Betrieb bei Normal-Null (etwa Merresniveau) und mittlerer Temperatur (etwa 15 bis 2OC) eingestellt sind, kann nur eine niedrigere bzw. eine viel niedrigere Temperatur als die ursprünglich eingestellte eine solche Abmagerung des Gemisches zur Folge haben, daß eine einwandfreie Zündung und Verbrennung in Frage gestellt wird; eine höhere Temperatur oder eine höhere Höhenlage (niedrigere Werte des Luftdrucks und der Luftdichte) verursachen eine Anreicherung des Gemisches ,

709833/0254

die meistens den einwandfreien Betrieb des Iiotors nicht beeinflußt.

Solange die Umweltverseuchung durch schädliche Auspuffgase und der Kraftstoffverbrauch nicht die Rolle spielten wie heute, hatten sich die Kraftfahrzeughersteller auf die Aufgabe der Vergasung bei niedrigeren Temperaturen beschränkt, die sie mittels handbetätigter Einrichtungen zur Anreicherung des Gemisches und Vorerwärmung der vom Motor angesaugten Luft zu lösen versuchten; zu dem gleichen Zweck haben in jüngster Zeit automatische Vorrichtungen zur Wärmereglung der angesaugten Luft Verwendung gefunden; da die hotoren - zwecks Kleinhaltung der schädlichen Anteile in den Auspuffgasen - mit sehr mageren Gemischen arbeiten, beeinflussen auch nicht besonders tiefe Temperaturen den störungsfreien Betrieb des Motors.

^ie in Höhenlagen oder bei erhöhter Umgebungstemperatur eintretenden Anreicherungen des Gemisches können nicht mehr in Kauf genommen werden, seitdem die Notwendigkeit besteht, den Anteil an schädlichen Stoffen in den ^uspufi'gasen niedrig zu halten und den Kraftstoffverbrauch herabzusetzen; aber die heute bekannt ;jwordt ien Vorrichtungen dieser Art, um diese Aufgabe bei mit .;rgas. rn arbeitenden Motoren zu bewäl ü^gen, stellen keine in jeder hinsieht zufriedenstellende Lösung dar. Das kommt von der jroßen Kompliziertheit dos Problems, die Vergasung bei den verschiedenen Luftdruckwerten (entsprechend verschiedenen Höhenlagen) zu regeln, wobei es sich darum handelt, die Abweichungen des Gemischverhältnisses in Abhängigkeit von den Veränderungen der Höhenlage auszugleichen; das Problem ergibt sich aus den

709833/0254

zwei folgenden Überlegungen:

a) Je nach dem Bereich des Einsatzgebietes des Motors, d.h. je nach den jeweiligen Werten n;<^ , kann das Gemisch entweder ausschließlich im Leerlauf-Steigerungs-System oder ausschließlich im Hauptsystem oder teils im ersten, teils im zweiten gebildet werden; von der Beteiligung dieser Systeme hängt daher der Wert der Konstante K _m für eine bestimmte Stelle (n;oc )

η; öl

b) Der Bereich, wo eine Angleichung am wichtigsten ist, ist der mit häufigster Anwendung, d.h. der Bereich, der vom Leerlauf-Steigerungs-System bed ient wird. In diesem System hängt der in der Emulgierkammer herrschende Unterdruck (der das Benzin ansaugt) vom Verhältnis zwischen dem Flächeninhalt der Lufteintritt soff nungen und der Gemischaustrittsöffnungen ab.

Bekanntlich schwankt dieses Verhältnis je nach dem Drosselklappenwinkel oC, da die Steigerungslöcher, die bei oC = 0° Lufteintritt soff nungen darstellen, je nach Lage der Kante der Drosselklappe allmählich zu Gemischaustrittsöffnungen werden. Es ist daher unmöglich, daß bei einem bestimmten Luftdruck ein einziger Segelvorgang, der die Strömung der in die Emulgierkammer eindringenden Luft angleicht, bei allen Werten von cC die gleiche Wirkung ausübt.

Früher sind lediglich Lösungen gewählt worden, bei denen die Zuflußöffnung des Benzins in die Emulgierkammer des Leerlaufund Steigerungssystems bei jeder Höhenlage durch Verschieben einer besonders geformten Nadel seitens einer barometrischen Dose variiert wurde. Derartige Lösungen erweisen sich als wenig

709833/0254

zufriedenstellend, weil es schwer ist, die Änderung einer an sich bereits sehr kleinen Durchflußöffnung einzustellen; selbst wenn inzwischen konstruktionsmäßige sowie technologische Verbesserungen erfolgt sind, haftet dieser Lösung nach wie vor der Nachteil ungenügender Genauigkeit an, und sie scheint auch nicht dazu geeignet, die Erzeugung schädlicher Gase herabzudrücken.

öoll der jtegelvorgang auch auf die Einsatzbedingungen ausgedehnt werden, bei denen das Hauptsystem in Tätigkeit tritt (größere öffnung der Drosselklappe), muß natürlich eine zweite barometrische Dose für dieses System vorgesehen werden: in diesem Fall bewirkt die zweite barometrische Dose eine Veränderung der Benzinöffnung (wie beim Leerlauf-Steigerungssystem) mittels einer besonders geformten Nadel; sie könnte aber auch die Luftzuflußöffnung zur Emulgierkammer (d.h. die öffnung der "Luftbremse") variieren, nachdem das Hauptsystem nur eine Luftzuflußöffnung und nur eine Austrittsöffnung für das Gasgemisch besitzt.

Eine derartige Lösung ist daher bei einem Vergaser mit einem Gehäuse, der den gesamten Motor versorgt, wenig wirksam; sie wird aber unmöglich bei einem Motor mit einem Mehrfachvergaser für jeden Zylinder, da die Anzahl der anzuwendenden barometrischen Dosen und Vergasernadeln zu groß wird.

Eine in verschiedenen Hinsichten, einschließlich der zuverlässigen Wirkungsweise und der einfachen Konstruktion, als zufriedenstellend erscheinende Lösung bietet die vorliegende Erfindung, welche auf dem Gedanken beruht, den Vergaser im Betrieb für Änderungen der Höhenlage unempfindlich zu machen, indem der Einfluß der eintretenden Änderungen des Druckes und der Dichte der

709833/0254

Außenluft durch Regelung des Druckes der in den Vergaser gelangenden Luft ausgeschaltet wird.

Um die Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu vereinfachen, lag die Überlegung nahe, als Führungsgröße für die Luftdruckregelung den niedrigsten Betriebsdruck zu wählen, nämlich den Druck, der der höchsten normalen Einsatzhöhenlage des Kraftfahrzeuges entspricht; es ist nämlich leicht, den Druck der Außenluft zu mindern, während zu einer Erhöhung desselben zu komplizierte Einrichtungen herangezogen werden müssen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt erste Ventilmittel, die dazu geeignet sind, in der zu den Vergasungsmitteln des Motors gelangenden Luftströmung eine Druckminderung von einem Großwert bei Normal-Null und einem Kleinstwert bei der gewählten Höhenlage hervorzurufen; diese Druckminderung erfolgt derart, daß sie den Druck stromab von den ersten Ventilmitteln nahezu konstant und dem der gewählten Höhenlage entsprechenden Luftdruck gleich bleibt, unabhängig von der Höhenlage in der der Motor jeweils eingesetzt wird; die Vorrichtung umfaßt außerdem erste Antriebsmittel zur Steuerung der ersten Ventilmittel, die von einem Betätigungsdruck betätigt werden, der beim Zunehmen der Höhenlage mittlere Werte zwischen dem des Außenluftdruckes und dem stromab von den ersten Ventilmitteln herrschenden Druck annimmt; bei der gewählten Höhenlage nimmt er einen Wert an, der dem nahezu gleichbleibenden stromab von den ersten Ventilmitteln herrschenden Druckwert gleich ist. Die Vorrichtung umfaßt ferner zweite Ventilmittel, die von zweiten Antriebsmitteln gesteuert werden, welch Letztere für einen vom atmosphä-

709833/0254

rischen Druck abhängigen absoluten Luftdruck empfindlich sind: die zweiten Ventilmittel, die von den zweiten Antriebsmitteln gesteuert werden, erfüllen die Aufgabe, den Betätigungsdruck, der zu den ersten Antriebsmitteln gelangt, zu modulieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten Ventilmittel in einer von der vom Motor angesaugten Luft durchströmten Leitung angeordnet, deren ganze Länge sich stromauf von den Vergasungsmitteln erstreckt und die ersten Antriebsmittel bestehen aus einer beweglichen Wand, die mit denselben ersten Ventilmitteln in Wirkverbindung stehen; die bewegliche Wand begrenzt eine Kammer, die über eine geeichte feste öffnung mit dem stromab von den ersten Ventilmitteln gelegenen Abschnitt der Leitung und außerdem über zumindest eine einstellbare, von den zweiten Ventilmitteln der Größe ihres Querschnitts beeinflußte öffnung mit der Außenluft in Verbindung steht; die eine Seite der beweglichen Wand wird vom atmosphärischen Luftdruck, die andere Seite von dem Betätigungsdruck beaufschlagt, der zwischen dem atmosphärischen Luftdruck und dem stromab vom ersten Ventilmittel herrschenden Druck liegt; der Druck nimmt bei Normal-Null einen größeren und bei der gewählten Höhenlage einen niedrigeren Wert an, der - wie schon erwähnt - dem nahezu gleichbleibenden, stromab von den ersten Ventilmitteln herrschenden Druck gleich ist; mit der beweglichen Wand stehen federnde Mittel in Wirkverbindung, die dazu geeignet sind, eine Gegenwirkung auszuüben, die die Kraft ausgleicht, die infolge der Differenz zwischen den an beiden Seiten der Wand herrschenden Drücke auf dieselbe wirkt: die Wirkung der federnden Mittel erfolgt in dem Sinn, daß

709833/0254

der Querschnitt der von den ersten Ventil mitteln in der Leitung bestimmten Luftdurchflußöffnung verkleinert wird, während die Wirkung der Druckdifferenz den Querschnitt derselben Luftdurchflußöffnung vergrößert.

Die erwähnten zweiten Antriebsmittel bestehen aus einem in Abhängigkeit von dem auf dasselbe wirkenden absoluten Druck verformbaren Glied; gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das verformbare Glied einem in der von der beweglichen Wand begrenzten Kammer herrschenden Druck oder gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dem stromab von den ersten Ventilmitteln herrschenden Druck ausgesetzt sein.

Merkmale und Vorteile der Erfindung können anhand der beigefügten Zeichnung besser verstanden werden, in der die Fig. 1 bis 5 als nicht einschränkende Beispiele einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellen.

In Fig. 1 bezeichnet 10 eine von der von einem Verbrennungsmotor angesaugten Luft durchströmte Leitung; die Leitung kann stromab vom üblichen Saugfilter, jedoch ganz stromauf gegenüber dem Vergaser oder den Vergasern angeordnet sein. In der Leitung 10 ist eine Drosselklappe 11 eingebaut, deren Welle 12 durch die Mittellinie der Klappenscheibe geht und in Wirkverbindung über einen Hebel 13 und eine Stange 14- mit der Membrane 15 steht. Die Membrane 15 bildet die bewegliche Wand einer als Ganzes mit 17 bezeichneten Dose; im Innenraum 16 der Dose 17 ist eine Feder 18 eingebaut, die auf die Membrane 15 mit einer Kraft wirkt, welche die durch die Differenz des Druckes an ihren beiden Seiten

709833/0254

entstehende Kraft ausgleicht. Der Innenraum 16 steht in freier Verbindung mit der Kammer 20 über den Kanal 19, und die Kammer 20 ist ihrerseits über die Öffnung 21 mit der Außenluft und über die öffnung 22 und den Kanal 23 mit dem Abschnitt der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 verbunden. In der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 ist ein mit 24 bezeichnetes Venturirohr angeordnet, in Bereich dessen kleinstem Querschnitt der Kanal 23 mündet; die Anwendung dieses Venturirohrs ist für die Punktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht maßgebend, aber es verhindert einen kleinen Druckabfall bei Vollgas. Der Durchflußquerschnitt der Öffnung 21 verändert sich je nach der Lage des Nadelventils 25 gegenüber derselben öffnung, während die Durchflußöffnung 22 unveränderlich ist. Mit 26 wird eine barometrische Dose bezeichnet, mit der das Nadelventil 25 verbunden ist; die zweiten Antriebsmittel bestehen aus dieser, in der Kammer 20 untergebrachten barometrischen Dose, die sich der Länge nach dehnt, wenn der Druck in der Kammer 20 abnimmt. Die Vorrichtung vermag den Druck der in der Leitung 10 fließenden Luft konstant zu halten; unabhängig von der Veränderung der Höhenlage, in der der Motor arbeitet und von den dadurch verursachten Druckänderungen der Umgebungsluft. Nachdem die Luftdichte am Ausgang der Leitung 10 praktisch gleich bleibt, erfährt das Verhältnis Luft/Benzin des im Vergaser bzw. in den Vergasern gebildeten Gemische keine durch Veränderung der Höhenlage bedingte Abweichung.

Der Wert des Luftdruckes am Ausgang der Leitung 10 ist dem Wert des Umgebungsdruckes bei den gewählten Höhenlagen etwa gleich.

709833/0254

Die Drosselklappe 11 wird durch die Membran 15 so gesteuert, daß sie sich bei der Erhöhung der Höhenlage öffnet und zunehmend größere Durchflußquerschnitte frei läßt, so daß bei Abnahme des Umgebungsdruckes der jeweilige Druckabfall erfolgt (der mit demselben Umgebungsdruck abnimmt), der nötig ist, um den Druck auf den vorgewählten konstanten Wert herabzusetzen. Die Membran 15 ist der Wirkung der Feder 18, die annähernd konstant ist, da die Feder sehr nachgiebig ist, sowie der Kraft ausgesetzt, die durch die Druckdifferenz an beiden Seiten der Membran entsteht: auf die Außenseite der Membran wirkt der Umgebungsdruck und auf die Innenseite ein Druck, dessen Wert zwischen dem Umgebungsdruck und dem in der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 herrschenden Druck liegt, dessen Wert vom Verhältnis zwischen den Durchflußquerschnitten der Öffnungen 21 und 22 abhängt.

Die Beziehung zwischen dem Druckabfall Λ ρ, den die angesaugte Luft durch die Wirkung der Drosselklappe 11 erleidet und dem Unterdruck Δρ¹, der auf die Membrane 15 wirkt, läßt sich dadurch herleiten, daß die Luftdurchflußmenge q der Öffnung A (21 in Fig. 1) auch durch die Öffnung B (22 in Fig. 1) fließt; man kann somit festlegen, daß die Summe beider Druckabfälle und ^ Pg (in A und in B) gleich /\ ρ ist.

(D Ap-

Ist ν die Wichte der Luft (der Vereinfachung halber im ersten Annäherungsgrad als konstant gesetzt), g die Schwerebeschleunigung, W₀ und W₁₁ die Luftgeschwindigkeit bei A bzw. B, so ergibt

sich: _o

W.

709833/0254

q = W_A . A = W_B . B

q q

^WA ■ I ^WB * Έ

Durch Ersetzen von W und W₁₃ mit ihren Werten verwandelt sich

a Jd

(1) in:

Anderenfalls steht 2

<*> ^ P¹ - Ϊ 2g-Von (3) und (4) wird

( 5) ZA P » Λ ρ·

abgeleitet.

Letzte Beziehung gestattet, die Bemaßung und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erklären. Angenommen, daß als Höhenlage diejenige gewählt wird, bei der der atmosphäri-

sehe Druck niedriger ist als 0,25 kg/cm gegenüber dem Druck bei Normal-Null (1kg/cm²) : A p* » 0,25. Steht das Kraftfahrzeug auf dem Meeresniveau ist der Druckabfall an der Drosselklappe 11 bei laufendem Motor A ρ - 0,25 kg/cm . Bei noch stillstehendem Motor bzw. im Augenblick des Anlassens ist die barometrische Dose 26 in höchstem Maße verkürzt, die Ventilnadel ist ganz zurückgezogen und die Öffnung A weist den Höchstwert A auf; bei stillstehendem Motor bzw. im Augenblick des Anlassens ist Δ ρ' noch gleich Null; durch die Kraft M der Feder befindet sich die Drosselklappe 11 in ihrer Lage der höchsten Schließung. Bei angelassenem Motor und noch geschlossener Drosselklappe 11

709833/0254

nimmt der Unterdruck ^4 ρ sofort zu. Wenn es nicht erwünscht ist, daß-4 ρ den Wert i p* = 0,25 kg/cm überschreitet, muß der Unterdruck Ap¹ nach der Beziehung (5) etwas höher liegen als die Belastung der Feder M, wenn ZJp den Wert Λ ρ* annimmt· Wird die Federbelastung mit M und die Membranoberfläche mit S bezeichnet, so ergibt sich:

Setzt man nun M/3 = 0,025 kg/cm², nachdem Δ ρ* » 0,25 kg/cm , so muß sein

(7) 1 +

^Amax I² 0,25

B ) 0,025

und somit

\l

10-1

Ist z.B. B = 3 mm^c, so könnte der Querschnitt A___ 3 + 3 ^β

ρ
9 mm sein.

Wenn man von einer bestimmten Betriebslage ausgeht, bei der sieh die Membrane 15 mit der Drosselklappe 11 und die barometrische Dose 26 das Gleichgewicht halten, die Höhenlage steigt und somit der Umgebungsdruck abnimmt, nimmt - bei Gleichbleiben der Durchflußmenge der vom Motor angesaugten Luft - der Druck stromab von der Drosselklappe 11 ab, wobei die Drosselklappe 11 sieh in der der vorhergehenden Höhenlage entsprechenden Lage befindet, und nimmt infolgedessen auch der Druck in den Hohlräumen 20 und 16 unterhalb des der neu erreichten Höhenlage entsprechenden Gleichgewichtswertes ab; die barometrische Dose 26 dehnt

709833/0254

sich und schiebt das Nadelventil in Richtung zur Schließung der Öffnung 21; die Druckdifferenz an den beiden Seiten der Membrane 15 nimmt gegenüber dem Gleichgewichtswert zu und überwindet die (konstante) Kraft der Feder 15, so daß die Drosselklappe geöffnet wird und dadurch der Druck in der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 zunimmt, bis er den vorgewählten, gleichbleibenden Wert wieder erreicht, wobei auch der Druck in den Hohlräumen 20 und 16 zunimmt und den der jeweiligen Höhenlage entsprechenden Wert, d.h. den Wert, bei dem die Druckdifferenz an den beiden Seiten der Membrane 15 das Gleichgewicht mit der (konstanten) Kraft der Feder 18 hält, erreicht, so daß die barometrische Dose 26 die neue gedehnte Form annimmt, die durch die Öffnung 21 einen solchen Durchflußquerschnitt freiläßt, daß der Druckabfall durch dieselbe öffnung konstant gehalten wird.

Somit nimmt bei Normal-Null die Drosselklappe 11 die Lage der höchsten Schließung an, nachdem die zum Ausgleichen des Umgebungsdruckes an den gewünschten konstanten Werten benötigte Druckdifferenz am größten ist, während die Drosselklappe bei der höchsten Einsatzhöhenlage die Lage der größten öffnung annimmt, da die zum Angleichen des Umgebungsdruckes an denselben konstanten Wert benötigte Druckdifferenz am kleinsten ist; der Durchflußquerschnitt der öffnung 21 ist dagegen bei Normal-Null am größten und bei der höchsten Einsatzhöhenlage gleich Null, so daß der Druck im Innenraum 16 bei GleichgewichtsVerhältnissen stets um eine konstante Menge unter dem Umgebungsdruck liegt und geht von einem Höchstwert (bei Normal-Null) auf einen Kleinst· wert über, der dem Wert des in der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 (bei der höchsten Einsatzhöhenlage) herrschen-

709833/0254

den Druckes gleich ist.

Bei Abweichungen der Durchflußmenge in einer bestimmten Höhenlage neigt der Druck stromab von der Drosselklappe 11 dazu, sich zu verändern, und so auch der in den Hohlräumen 20 und 16 herrschende Druck; die Membrane 15 zusammen mit der Drosselklappe 11 schwankt um die Gleichgewichtslage, die jener Höhenlage entspricht, so daß der Druckabfall durch die Drosselklappe 11 stets bei dem derselben Höhenlage entsprechenden Wert bleibt· Auch die barometrische Dose erfährt - entsprechend ihres Ansprechvermögens - leichte Schwankungen um die der betreffenden Höhenlage entsprechende Gleichgewichtslage, so daß auch der Druck in den Hohlräumen 20 und 16 stets bei dem derselben Höhenlage entsprechenden Wert bleibt.

Dank dem Venturirohr 24 in der Leitung 10 nimmt der sich stromab von der Drosselklappe 11 aufbauende, konstante Druck im Bereich der Einschnürung bei starken Durchflußmengen ab; in dem sich erweiternden Abschnitt des Venturirohr nimmt der Druck wieder zu, so daß der Druck nahezu denselben Wert erreicht, der stromauf vom Venturirohr herrscht. Da der Kanal 23 in Bereich des engsten Querschnittes des Venturirohrs abzweigt, ist bei höheren Duchflußmengen ein niedrigerer Druck vorhanden, als der stromab von der Drosselklappe 11 herrschende konstante Druck ist, so daß die Membrane, die dabei einer leicht höheren Druckdifferenz unterzogen wird, als der ihr in Abhängigkeit von der Einsatzhöhenlage zusteht, ein stärkeres Offnen der Drosselklappe bewirkt; demnach erfährt die Luftströmung oberhalb bestimmter Werte der Luftdurchflußmenge einen kleineren Druckabfall

709833/0254

durch die Drosselklappe 11, und die Dichte der dem Vergaser bzw. den Vergasern zugeführten Luft nimmt in entsprechendem Verhältnis zu, was den Vorteil einer besseren Ausfüllung des Motors und eine Steigerung seiner Leistung mit sich bringt.

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 1, wobei entsprechende Teile mit gleichen Nummern bezeichnet sind.

Bei dieser Ausführungsform steht die Kammer 20 über die öffnung 22 mit einem weiteren Hohlraum 27 in Verbindung, welcher seinerseits über den Kanal 23 mit dem Abschnitt der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 (insbesondere mit dem verengten Querschnitt des Venturirihrs 24) in Verbindung steht; die barometrische Dose 26 ist im Hohlraum 27 untergebracht und mit einem Ventil 28 verbunden, dessen Sperrorgan die öffnung 21 öffnet bzw. schließt.

Die bei dieser Ausführungsform im Hohlraum 27 eingebaute barometrische Dose 26, in welchem Hohlraum der gleiche Druck wie in der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 herrscht, übt dadurch eine ständige Kontrolle dieses Druckes aus; die Dose nimmt eine zum Teil ausgedehnte, vorgewählte Form an, so daß die öffnung 21 teilweise offen bleibt, solange der Druck den gewählten konstanten Wert beibehält, aber sie dehnt sich weiter aus, bis die öffnung 21 geschlossen wird bzw. sie zieht sich weiter zusammen, um die öffnung 21 ganz frei zu machen, je nachdem der Druck stromab von der Drosselklappe 11 infolge von Veränderungen der Höhenlage oder der vom Motor angesaugten Luftdur chflußmenge ab- bzw. zunimmt; der Druck in den Hohlräumen 16

709833/0254

und 20 nimmt ab und nähert sich dem stromab von der Drosselklappe herrschenden Druckwert an, wenn sich die öffnung 21 schließt, und er nimmt zu, und nähert sich somit dem Druck der Außenluft an, wenn sich die Öffnung 21 vollständig öffnet, so daß die Membrane 15 infolge einer größeren Druckdifferenz an ihren beiden Seiten oder unter Wirkung der Feder 18, die Drosselklappe 11 in die Stellung bringt, bei der der Druck stromab von der Drosselklappe 11 wieder den vorgewählten konstanten Wert erreicht.

Bei dieser Ausführungsform wird die barometrische Dose 26 von demselben zu regulierenden Druck betätigt, und nicht - wie bei der Ausführung 1 - von einem Mitteldruck zwischen dem Außendruck und dem konstanten Druck stromab von der Drosselklappe 11, so daß das Ansprechen der Vorrichtung viel schneller erfolgt, und zwar auch bei kurzen Schwankungen des Betriebes.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei gleiche Nummern entsprechende Glieder bezeichnen· Bei dieser Ausführungsform steht die öffnung 21 mit veränderlichem Querschnitt nicht mit der Außenluft in freier Verbindung, sondern sie mündet in die Leitung 29, die mit der Außenluft über eine Öffnung 30 in Verbindung steht, die ebenfalls einen veränderlichen Querschnitt aufweist. Der Durchflußquerschnitt der Öffnung 30 hängt von der Stellung des Nadelventils 31 ab, das mit der Membrane 32 verbunden ist. Die Membrane 32 bildet die bewegliche Wand der als Ganzes mit 33 bezeichneten Dose, deren Innenraum über den Kanal 35 mit einer den Motor speisenden Leitung 36 in Verbindung steht, der die aus der Leitung 10 kommende Luft zuströmt. Der Kanal 35 mündet in die Leitung 36 stromab von einer Klappe 37, die das vom Motor angesaugte Luft/Benzin-Gemisch drosselt. Mit 38 wird eine im Hohlraum 34 unterge-

709833/0254

brachte Feder bezeichnet, die auf die Membrane 32 eine Wirkung ausübt, welche die durch die Druckdifferenz an ihren beiden iöeiten erzeugte Kraft ausgleicht: auf die Außenseite der Membrane wirkt der Umgebungsdruck, auf die Innenseite wirkt der in der Leitung 36 stromab von der Drosselklappe 37 bei laufendem Motor herrschende Unterdruck; dadurch nimmt die Membrane 32 eine andere Lage an, je nach den Betriebsverhältnissen im Motor: die ist bei niedriger Motorleistung nach oben verschoben, wenn der Druck in der Leitung 36 stromab von der Drosselklappe 37 abnimmt, während sie bei höherer Motorleistung, wenn der Druck stromab von der Drosselklappe 35 stärker ist, durch die Kraft der Feder 38 nach unten verschoben wird; dementsprechend wird die Öffnung 30 durch das Nadelventil 29 freigegeben bzw. geschlossen; wenn der Motor bei höherer Leistung betrieben wird, steht der Innenraum 16 der barometrischen Dose 17 nur mit der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 und sie steht in jeder Einsatzhöhenlage nie mit der Außenluft in Verbindung. Im Innenraum 16 und im Bereich der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 stellt sich daher derselbe Druck ein, so daß die Regelwirkung der erfindungsgeraäßen Vorrichtung aufgehoben wird; das bedeutet, daß bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 bei Normal-Null (oder bei niedriger Höhenlage) die höchste Leistung des Motors nicht beeinträchtigt wird; in der Leitung 10 liegt der Druck nur um wenig unter dem Außendruck: der eingebaute Diffusor kann auch diese Differenz ausgleichen.

In der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Regelvorrichtung der Vergasung in Abhängigkeit von der Höhenlage mit einer Vorrichtung zum Regeln der Vergasung bei thermisch noch nicht ange-

709833/0254

glichenem Motorlauf verbunden, welche den Gegenstand eines früheren italienischen Patentes Nr. 992 760 derselben Erfinderin bildet. Bei dieser Ausführungsform steht der Innenraum 16 der barometrischen Dose 17 nicht nur über die mit veränderlichem Querschnitt versehene öffnung 21 sondern auch über den Kanal 39 und einer zweiten mit veränderlichem Querschnitt versehenen Öffnung 40 mit der Außenluft in Verbindung. Der Durchflußquerschnitt der öffnung 40 hängt von der Stellung des Nadelventile 41 ab, dessen Nadel durch einen Fühler 42 für die Betriebstemperatur des Motors (z.B. für die Temperatur der Kühlflüssigkeit des Motors) in Längsrichtung verschoben wird: bei kaltem Motor ist die Öffnung 40 am größten, bei betriebswarmem Motor ist die öffnung 40 geschlossen.

Während des Anlaßvorganges ist der Druck im Innenraum 16 der barometrischen Dose 1? (und daher auch die Stellung der Drosselklappe 11) vom Umgebungsdruck, vom Druck in der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11, vom Verhältnis zwischen den Querschnitten der öffnungen 21 und 22 und auch vom Verhältnis zwischen den Querschnitten der öffnungen 40 und 21 abhängig: bei kaltem Motor ist bei Gleichbleiben der Durchflußmenge und der Höhenlage, die Drosselklappe mehr geschlossen als bei betriebswarmem Motor, so daß das Gemisch automatisch in einem von der Betriebstemperatur abhängigen Maß reicher wird.

Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung ähnelt der Vorrichtung nach Fig. 1 und arbeitet auf dieselbe Weise; bei dieser Ausführungsform ist die barometrische Dose für die gleiche Umgebungstemperatur empfindlich.

709833/0254

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.! Verbrennungsmotor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Vergasungsmitteln zur Bildung von angesaugtem Luft-Benzin-Gemisch, mit Mitteln zum Kegeln der Gemischdurchflußmenge bei den verschiedenen Betriebsverhältnissen des Motors und außerdem mit einer selbsttätigen Vorrichtung zur Druckregelung der angesaugten Luft in Abhängigkeit von der jeweiligen Einsatzhöhenlage des Motors versehen, welche Vorrichtung erste Ventilmittel, die dazu geeignet sind, in der zu den Vergasungsmitteln des Motors gelangenden Luftströmung eine Druckminderung von einem Großwert bei Normal-Null und einem Kleinstwert bei der gewählten Höhenlage hervorzurufen, diese Druckminderung erfolgt derart, daß sie den Druck stromab von den ersten Ventilmitteln nahezu kcnstant und dem der gewählten Höhenlage entsprechenden Luftdruck gleich hält, unabhängig von der Höhenlage in der der Motor jeweils eingesetzt wird, außerdem erste Antriebsmittel zur Steuerung der ersten Ventilmittel, die von einem Betätigungsdruck betätigt werden, der beim Zunehmen der Höhenlage mittlere Werte zwischen dem des Außenluftdrucks und dem stromab von den ersten Ventilmitteln herrschenden Druck annimmt, bei der gewählten Höhenlage nimmt er einen Wert an, der dem nahezu gleichbleibenden, stromab von den ersten Ventilmitteln herrschenden Druckwert gleich ist, und schließlich zweite Ventilmittel umfaßt, die von den zweiten Antriebsmitteln gesteuert werden, welch Letztere für einen vom atmosphärischen Druck abhängigen absoluten Luftdruck empfindlich sind, wobei die zweiten Ventilmittel, die von

709833/0254

ORIGINAL INSPECTED

den zweiten Antriebsmitteln gesteuert werden, die Aufgabe erfüllen, den Betatigungsdruck, der zu den ersten Antriebsmitteln gelangt zu modulieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die ersten Ventilmittel eine erste öffnung mit veränderlichem Querschnitt in einer Leitung bestimmen, durch welche die durch den Motor angesaugte Luft strömt und welche Öffnung ganz stromab von den Vergasungsmitteln angeordnet ist und in welchen die genannten ersten Antriebsmittel untergebracht sind, welche aus einer Kammer bestehen, die durch eine bewegliche Wand begrenzt wird, die mit den ersten Ventilmitteln in Wirkverbindung steht, welche Kammer durch eine feststehende, geeichte Öffnung mit dem stromab von den ersten Ventilmitteln gelegenen Abschnitt der vorgenannten Leitung und außerdem durch zumindest eine zweite einstellbare Öffnung mit der Außenluft in Verbindung steht, deren Querschnitt durch die zweiten Ventilmittel jeweils bestimmt wird, wobei der äußere atmosphärische Druck auf die eine Seite der beweglichen Wand und der Betatigungsdruck auf die andere Seite wirkt, welch Letzterer einen Mittelwert zwischen dem äußeren atmosphärischen Druck und dem in der genannten Leitung stromab von den ersten Ventilmitteln herrschenden Druck aufweist, wobei genannter Druck einen höheren Wert bei Normal-Null und einen kleineren Wert, der dem nahezu konstanten, stromab von den ersten Ventilmitteln bei der gewählten Höhenlage herrschenden Druck gleich ist, besitzt, wobei die bewegliche Wand durch federnde Mittel beaufschlagt ist, die eine Gegenkraft ausüben können, welche die auf die gleiche bewegliche Wand infolge der Druckdifferenz zwischen bei-

709833/0254

den Seiten wirkende Kraft ausgleicht, wobei die Wirkung dieser federnden Mittel so erfolgt, daß sie eine Einengung des durch die ersten Ventilmittel in der Leitung bestimmten Durchflußquerschnittes hervorruft und die Wirkung der Druckdifferenz so erfolgt, daß sie diesen Querschnitt erweitert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweiten Antriebsmittel aus einem Bauglied bestehen, das in Abhängigkeit von dem auf dasselbe wirkenden, absoluten Druck verformbar ist, auf welches Bauglied derselbe, einen Mittelwert zwischen Umgebungsdruck und dem in der genannten Leitung stromab von den ersten Ventilmitteln herrschenden Druck aufweisenden Druck auswirkt, der die ersten Antriebsmittel betätigt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» bei der die zweiten Antriebsmittel aus einem Bauglied bestehen, das abhängig von dem auf dasselbe wirkenden, absoluten Druck verformbar ist, und auf das der gleiche Druck wirkt, der auch auf die Innenseite der beweglichen Wand wirkt, wobei das verformbare Bauglied in einem zweiten Hohlraum untergebracht ist, welcher mit der durch die bewegliche wand begrenzten Kammer in freier Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die zweiten Antriebsmittel aus einem abhängig von dem auf dasselbe wirkenden absoluten Druck verformbaren Bauglied bestehen, auf das derselbe Druck wirkt, der in der genannten Leitung stromab von den ersten Ventilmitteln herrscht, wobei das verformbare Bauglied in einem zweiten Hohlraum untergebracht ist, der mit derselben Leitung stromab

709833/0254

270A357

von den ersten Ventilmitteln in freier Verbindung steht.

6, Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweiten Antriebsmittel aus einem Bauglied bestehen, das in Abhängigkeit von dem auf dasselbe v/irkenden, absoluten Druck verformbar ist, und auf das der äußere atmosphärische Druck wirkt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der die durch die bewegliche Wand begrenzte Kammer über die genannte zweite öffnung mit veränderlichem Querschnitt mit einem weiteren Hohlraum in freier Verbindung steht, der seinerseits mit der Außenluft über eine dritte Öffnung mit veränderlichem Querschnitt in Verbindung steht, welcher Querschnitt durch dritte Ventilmittel bestimmt wird, die mit dritten Antriebsmitteln in Wirkverbindung stehen, welche durch den stromab von den genannten Kitteln zum Hegeln der vom Motor angesaugten Gemischdurchflußmenge herrschenden Druck betätigt werden.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der die durch die bewegliche Wand begrenzte Kammer durch die zweite Öffnung mit veränderlichem Querschnitt und auch über eine vierte öffnung mit veränderlichem Querschnitt mit der Außenluft in Verbindung gesetzt wird, welcher Querschnitt durch vierte Ventilmittel bestimmt wird, die mit vierten, für die Betriebstemperatur des Motors empfindlichen Antriebsmxtteln in Wirkverbindung stehen.

709833/0254