DE2800770C2 - Vergaser - Google Patents

Description

Bei einem Venturivergaser wird der Querschnitt der Venturidüse in Übereinstimmung mit der Luftmenge verändert, die der mit dem Vergaser ausgerüstete Brennkraftmaschine zugeführt werden soll. Die Querschnittsfläche wird - dabei so beeinflußt, daß die Geschwindigkeit der durch die Venturidüse strömenden Luft stets konstant ist Ein solcher, den Ausgangspunkt der Erfindung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildender Vergaser ist aus der DE-AS 35 772 bekannt.

Bei diesem Vergaser ist in einer stationären Kraftstoffdüse eine bewegliche Düsennadel angeordnet, mit deren Hilfe eine der Luftmenge proportionale Kraftstoffmenge in die Venturidüse eingespritzt wird. Die Veränderung der Menge eingespritzten Kraftstoffs vollzieht sich dabei durch eine Veränderung der Querschnittsfläche des zwischen der Düsennadel und der öffnung der Einspritzdüse vorhandenen Ringspalts. Da jedoch diese Querschnittsfläche extrem klein ist, haben Maßtoleranzen der Düsennadel sowie der Einspritzdüse einen großen Einfluß auf die eingespritzte Kraftstoffmenge. Diesen Vergasern wohnt daher der Nachteil inne, daß sich bedingt durch Herstellungstoleranzen große Unterschiede in den mit ihnen erzielbaren Luft-Kraftstoffverhältnissen ergeben.

Weiterhin weisen Nadeldüsen der vorbeschriebenen Art den Nachteil auf, daß — bei unveränderter Eintauchtiefe der Nadel in die Düsenöffnung — die Kraftstoffzumessung auch von der Lage der Düsennadel innerhalb der Düsenöffnung abhängt Kleine, etwa durch Gas- und Kraftstoffwirbel an der Nadel hervorgerufene Nadelbewegungen haben einen nachteiligen Einfluß auf die ordnungsgemäße Kraftstoffzumessung.

Zur Vermeidung dieses Problems wird bei dem bekannten Vergaser die bewegliche Düsennadel stäudig einseitig gegen die Innenwand der Nadeldüse gedrückt, so daß sie bei der Auf- und Abbewegung des Saugkolbens die Wand ständig berührend entlanggleitet Man kann so zwar definierte Lageverhältnisse herstellen, doch nutzen sich die Düsennadel und die Nadeldüse schnell schnell ab. Als Folge davon ist es schwierig, über lange Zeit gesehen ein gleichmäßiges Arbeiten des Vergasers sicherzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Venturivergaser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, üer stets und über lange Zeit eine exakte Einstellung eines optimalen, vorgewählten Luft-Kraftstoffverhältnisses zuläßt

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf zwei in den Zeichnungen dargestellte A.usführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vergasers, und

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Vergaser nach F i g. 1 längs der Linie H-II.

In F i g. 1 erkennt man ein Vergasergehäuse 1 mit einem Einlaßkanal 2 und einer Drosselklappe 3. Die eingeführte Luft fließt in Richtung des Pfeils A durch den Einlaßkanal 2. Auf dem Vergasergehäuse 1 ist ein äußeres Gehäuse 4 aufgesetzt, das mit einer hohlzylindrischen Führung 5 versehen ist, die sich in der Mitte des äußeren Gehäuses 4 nach unten erstreckt In einem Führungsloch 7 im Vergasergehäuse 1 ist ein Saugkolben 6 gleitend, jedoch abgedichtet, geführt. Im äußeren Gehäuse 4 sind eine Unterdruckkammer 8 und eine unter atmosphärischem Druck stehende Kammer 9 ausgebildet, die vom Saugkolben 6 voneinander getrennt werden. Die Unterdruckkammer 8 steht mit dem Einlaßkanal 2 unterhalb der Venturiöffnung Z? über ein Saugloch 10 in Verbindung. Die unter atmosphärischem Druck stehende Kammer 9 ist durch ein Belüftungsloch 11 stromaufwärts von der Venturiöffnung B mit dem Einlaßkanal 2 verbunden. Zwischen dem Saugkolben 6 und dem äußeren Gehäuse 4 ist eine Druckfeder 12 eingespannt, die den Saugkolben 6 stets nach unten drückt. Die Venturiöffnung B variablen Querschnitts wird zwischen dem Boden 34 des Saugkolbens 6 und der gegenüberliegenden Innenwand 13 des Einlaßkanals 2 ausgebildet.

Am unteren Teil des Vergasergehäuses 1 ist ein Gehäuseteil 14 befestigt, welches eine Kraftstoffkammer 15 aufnimmt Über dem Spiegel des in der Kammer 15 vorhandenen Kraftstoffs 16 ist ein freier Zwischenraum 17 vorhanden, der über ein hier nicht gezeigtes Belüftungsloch mit der freien Atmosphäre verbunden ist. Der Innenraum der Kraftstoffkammer 15 steht daher stets unter atmosphärischem Druck. Im Vergasergehäuse 1 ist unterhalb des Saugkolbens 6 eine Bohrung 18 ausgebildet In diese Bohrung 18 ist der obere Abschnitt eines hohlzylindrischen Führungsteils 19 gleitbar und mittels eines O-Ringes 33 abgedichtet eingesetzt Das Führungsteil 19 weist im oberen Bereich ein Führungs-

loch 20 verringerten Durchmessers auf; der untere Bohrungsabschnitt 21 weist demgegenüber einen größeren Innendurchmesser auf. Der untere Bohrungsabschnitt 21 ist über Öffnungen 22 in der Umfangswand des Führungsteils 19 mit der Kraftstoffkammer 15 verbunden. Am unteren Ende des Führungsteils 19 ist ein ringförmiger Kragen 23 ausgebildet, an welchem sich eine Druckfeder 24 abstützt, die zwischen ihm und dem Vergasergehäuse 1 so eingespannt ist, daß sie das Führungsteil 19 stets nach unten drückt Das Führungsteil 19 stößt daher stets auf die Spitze einer Einstellschraube 25, die durch den Boden des Gehäuseteils 14 geschraubt ist Die vertikale Lage des Führungsteils 19 kann mit Hilfe dieser Einstellschraube 25 einjustiert werden

In der Bodenwand des Saugkolbens 6 ist eine durchgehende Bohrung 26 ausgebildet, in welche ein Stab 27 eingepaßt ist Dieser Stab 27 ist am Saugkolben 6 unverrückbar mit Hilfe einer Feststellschraube 28 befestigt die in die Außenwand des Saugkolbens 6 eingeschraubt ist Der Stab 27 ist somit zusammen mit dem Saugkolben 6 auf und ab beweglich. Das obere Ende des Stabes 27 ist gleitend in die hohlzylindrische Führung 5 eingesetzt Das untere Ende des Stabes 27 ist gleitend und abgedichtet in die Bohrung 20 verringerten Durchmessers des Führungsteils 19 eingesetzt. Die untere Hälfte des Stabes 27 ist als Hohlzylinder mit dünner Wand 29 ausgebildet In dieser zylindrischen dünnen Wand 29 ist eine Kraftstofföffnung 30 ausgebildet die die Kraftstoffkammer 15 über die öffnung 22 mit der Bohrung in dem Stab 27 verbindet Wie aus den F i g. 1 und 2 erkennbar, weist die Wand des Stabes 27 zwei längslaufende Schlitze 31 auf. die der Kraftstoffeinspritzung dienen. Diese Schlitze reichen vom unteren Ende des Stabes 27 bis in den Bereich hinein, der in der Bodenwand des Saugkolbens 6 liegt. Die beiden Schlitze haben konstante Breite. Ihre öffnungen stehen in rechten Winkel zur Schußrichtung A der im Einlaßhanal 2 strömenden Luft.

Bekanntlich bewegt sich der Saugkolben 6 entsprechend der Druckdifferenz zwischen dem atmosphärischen Druck in der Kammer 9 und dem Druck in der Kammer 8 nach oben bzw. unten, wobei sich die Querschnittsfläche der Venturiöffnung B verändert, indem sich die Geschwindigkeit der durch die Venturiöffnung B strömenden Luft auf einem etwa konstanten Wert einstellt Mit anderen Worten, ein etwa konstanter atmosphärischer Druck stromaufwärts von der Venturiöffnung B wird über die öffnung 11 der Kammer 9 zugeführt, während in der Unterdruckkammer 8 ein Druck herrscht, der jenem Betriebsdruck im Bereich 32 der Drosselklappe 3 entspricht Der Saugkolben 6 bewegt sich aufgrund dieser Differenz derart nach oben oder unten, daß der Unterdruck im Bereich 32 auf einem konstanten Wert gehalten wird. Dieser Unterdruck Pa, der atmosphärische Druck Po und die Querschnittsfläche Sa Venturiöffnung Sund die Menge Qa der durch die Venturiöffnung B strömenden Luft stehen in folgendem Verhältnis zueinander:

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Qa ~ Sa -//b - Pa (1)

Da jedoch, wie oben erwähnt, die Differenz Po-Pa stets konstant ist, öffnet der Querschnitt Sa der Venturiöffnung B sich mit zunehmender öffnung der Drosselklappe 3, d. h, der Saugkolben 6 bewegt sich nach oben.

Andererseits herrscht an der Venturiöffnung B ein etwa ebenso großer Unterdruck wie im Bereich 32, nämlich Pa, während in der Kraftstoffkarnmer 15 atmosphärischer Druck herrscht Für den Öffnungsquerschnitt Sb der Schlitze 31 in der Venturiöffnung B, das Druckgefälle Pb zwischen dem Spiegel des Kraftstoffs 16 in der Kammer 15 und dem Abschnitt der Schlitze 31, die sich in die Venluriöffnung B öffnen, und der Kraftstoffmenge Qb, die aus der Kraftstoffkammer 15 angesaugt und durch die Schlitze 31 aufgrund des Unterdrucks in die Venturiöffnung B eingespritzt werden, gilt der folgende Zusammenhang:

Qb ~ Sb V'Po + Pb- Pa

Da Pb wesentlich kleiner ist als die Differenz Po— Pa, kar.ii man in der obigen Gleichung Pb vernachlässigen. Für die Kraftstoffmenge läßt sich daher folgende vereinfachte Gleichung angeben:

Da₁ wie oben erwähnt, die Differenz Pa-Pa stets konstant ist, änaert sich die eingespritzte Kraftstoffmenge Qb stets proportional mit dem Öffnungsquerschnitt Sb der Schlitze 31. Bei der" Ausführungsform nach Fig. 1. bei welcher der Vergaser so konstruiert ist, daß die Abwärtsbewegung des Saugkolbens 6 proportional zur Vergrößerung der Querschnittsfläche Ss der Venturiöffnung B ist. weisen die Schlitze 31 über ihre gesamte Länge konstante Breiten auf, so daß auch der Zuwachs der Kraftstoffmenge proportional dem Ansteigen des Saugkolbens 6 ist. Wie sich aus den Gleichungen ergibt, ist die fließende Luftmenge Qa proportional zur eingespritzten Kraftstoffmenge Qb, so daß es möglich ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis stets auf einem konstanten Wert zu halten. Wenn der Vergaser derart konstruiert wäre, daß die Aufwärtsbewegung des Saugkolbens 6 nicht zu einer proportionalen Vergrößerung der Querschnittsfläche Sa der Venturiöffnung B führte, kann man durch entsprechende Gestaltung der Schlitze 31 den Zuwachs der freien Schlitzquerschnitte proportional dem Zuwachs der Querschnittsfläche der Venturiöffnung machen.

Wie oben erwähnt, öffnen sich die Schlitze 31 in rechtem Winkel zur Flußrichtung der Luft. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich eine Vergrößerung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem eingespritzten Kraftstoff und der zugeführten Luft, was eine Verbesserung der Zerstäubung des Kraftstoffs und der durch Mischung der Luft mit den Kraftstofftröpfchen bewirkt Es ist jedoch nicht immer notwendig, die Schlitze 31 quer zur Flußrichtung der Luft anzuordnen. Sie können auch schräg zur Richtung der Luftströmung oder auch in Richtung der Luftströmung angeordnet sein. Während bei der Mehrzahl üblicher Vergaser der Lufteinlaßkanal 2 horizontal verläuft und die Erfindung hier an einem solchen Vergaser dargestellt ist, läßt sich die Erfindung doch auch bei einem Vergaser mit senkrecht verlaufendem Einlaßkanal realisieren

Wie eingangs erwähnt, übt der im Bereich 32 herrschende Unterdruck auf den Saugkolben eine Kraft aus, die den Saugkolben 6 in Richtung des Pfeils M zu kippen versucht. Bei einem Vergaser konventioneller Bauart wird hierdurch die Achse des Saugkolbens 6 aufgrund der freihängenden Lagerung des Saugkolbens im zylindrischen Führungsloch 7 gegen die Achse dieses Führungsloches 7 gekippt, wodurch sich der Saugkolben

6 im Führungsloch 7 verkanten kann, was die weiche Beweglichkeit des Kolbens nachteilig beeinflußt. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Saugkolben 6 von der Innenwand des äußeren Gehäuses 4 oberhalb des Einlaßkanals 2 geführt Außerden wird der am Saugkolben 6 befestigte Stab 27 vom Führungsteil 19 geführt. Der Unterdruck im Bereich 32 kann daher den Saugkolben 6 nicht kippen. Da andererseits zwischen dem Saugkolben 6 und der Innenwand des äußeren Gehäuses 4 keine nennenswerten Reibungskräfte herrschen, kann sich der Saugkolben 6 weich auf und ab bewegen.

Beim erfindungsgemäßen Vergaser ergibt sich eine sehr gute Zerstäubung des Kraftstoffs und eine gleichmäßige Durchmischung der eingeführten Luft mit Kraftstofftröpfchen, so daß man in der dem Vergaser nachgeschalteten Verbrennungskraftmaschine eine stabile Verbrennung in allen Zylindern erhält. Außerdem kann man diese Maschine mit einem mageren Luft-Kraftstoffgemisch betreiben und die Schadstoffanteile im Abgas erheblich senken. Aufgrund der sehr guten Zerstäubung des Kraftstoffs kann man den erfindungsgemäßen Vergaser als Mengenflußvergaser verwenden, der in der Lage ist, eine große Luftmenge aufzunehmen, weil sich die Geschwindigkeit der durch die Venturiöffnung strömenden Luft bemerkenswert steigern läßt. Aufgrund der günstigen Zerstäubungseigenschaften läßt sich eine stabile Verbrennung in der dem Vergaser nachgeschalteten Verbrennungskraftmaschine auch bei Verwendung von rezirkuliertes Abgas enthaltenden Gasen erzielen. Aufgrund weitgehend fehlender Abnutzungserscheinungen weist der erfindungsgemäße Vergaser eine sehr große Lebensdauer auf, während der er zudem seine guten Eigenschaften nicht verliert. Der Vergaser ist daher besonders zum Einsatz an solchen Verbrennungskraftmaschinen geeignet, die im Abgassystem einen Dreifach- oder oxidierenden katalytischen Konverter und in der Abgasleitung einen Sauerstoffsensor enthalten, weil solche Konverter eine sehr genaue Einstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses in dem der Verbrennungskraftmaschine zugeführten Gasgemisches verlangen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vergaser mit variabler Venturi-Öffnung in einem Lufteinlaßkanal mit in diesen vorstehendem, quer zur Achse des Einlaßkanals beweglichen Saugkolben, zwischen dessen Unterseite und der Einlaßkanalwand die Venturi-Öffnung ausgebildet ist, und mit einer in die Venturi-Öffnung mündenden Kraftstoff-Einspritzöffnung, deren öffnungsquerschnitt in Abhängigkeit von der Saugkolbenstellung veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff-Einspritzöffnung wenigstens ein quer zur vorherrschenden Luftströmungsrichtung verlaufender Schlitz (31) ist, dessen offene Länge in Abnängigkeit von der Saugkolbenstellung veränderbar ist.

2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schlitz (31) über die gesamte Distanz zwischen dem Boden (34) des Saugkolbens (6) und der gegenüberliegenden Innenwand (13) des Einlaßkanals (2) erstreckt

3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (31) in der Wand (29) eines hohlen Stabes (27) ausgebildet ist, der sich diametral durch die Venturiöffnung φ) erstreckt

4. Vergaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (27) am Boden (34) des Saugkolbens (6) befestigt und gleitend in einem Loch (20) in der Innenwand (13) des Einlaßkanals (2) geführt ist.

5. Vergaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (20) in einem Führungsteil (19) ausgebildet ist, das einjustierbar am Vergasergehäuse (1) befestigt ist