DE2801409C2 - Vergaser für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vergaser für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 21 50 258 ist eine Vorrichtung zum Steuern des Drucks in dem Schwimmerbehälter eines Vergasers bekannt, die zwischen Überdruckquelle, Schwimmerbehälter und Atmosphäre ein Kanalsystem mit dreieckförmig aneinander angeschlossenen Kanälen aufweist, wobei zwischen Druckquelle und dieser Dreiecksanordnung der Kanäle eine zusätzliche Abzweigleitung zur Atmosphäre mündet. Jeder Schenkel der Dreiecksanordnung ist mit einem einstellbaren Drosselventil versehen, und zusätzlich ist in der gesonderten, zur Atmosphäre führenden Abzweigleitung ein einstellbares Drosselventil sowie zwischen dieser und der Dreiecksanordnung ein weiteres einstellbares Drosselventil angeordnet. Mit dieser Steuereinrichtung ist es zwar möglich, im Schwimmerbehälter je nach Stellung der einzelnen Drosselventile einen Über- oder einen Unterdruck zu erzeugen, jedoch ist zum Umstellen des Drucks im Schwimmerbehälter von Unterdruck auf Überdruck und umgekehrt jeweils die Betätigung einer Anzahl von Drosselventilen erforderlich, wobei zur Feineinstellung des gewählten Druckniveaus zusätzlich wenigstens eines der Drosselventile weiter betätigt werden muß. Diese Vorrichtung ist im Aufbau aufwendig und teuer und gestattet keinen weichen Übergang zwischen Über- und Unterdruck im Schwimmerbehälter, weil die Vorrichtung hierfür umgeschaltet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser der eingangs angegebenen Art mit einer einfachen Regeleinrichtung zu versehen, die es erlaubt, in Abhängigkeit von einem Signal den Druck im Schwimmergehäuse zu regeln.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Die mit dem Schwimmerbehälter verbundene venturiartige Verengung der Leitung zwischen dem einstellbaren Drosselorgan und der Überdruckquelle ergibt nicht nur eine wesentliche Vereinfachung des Aufbaus gegenüber der bekannten Vorrichtung, sondern gestattet vor allem, nur durch Steuern eines einzigen Drosselorgans den Druck im Schwimmerbehälter nach Belieben einzustellen. Hierdurch wird die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet für eine Druckregelung in Abhängigkeit von einem Signal wie dem der Abgaszusammensetzung, wobei durch ein und dasselbe Drosselorgan Über- sowie Unterdruck im Schwimmergehäuse erzeugt werden kann, je nach Öffnungsgrad des Drosselorgans in der von der Überdruckquelle zur Atmosphäre führenden Leitung.

Aus der DE-OS 22 42 345 ist es zwar bekannt, den Druck im Schwimmerbehälter in Abhängigkeit von einem Signal zu steuern, das von einer in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Sonde abgegeben wird und der Abgaszusammensetzung entspricht Hierbei ist aber eine Unterdruckquelle, nämlich der zwischen der Vordrossel und der Hauptdrossel liegende Abschnitt des Ansaugkanals vorgesehen, die über ein durch die im Abgasstrom liegende Sonde beeinflußtes Drosselventil mit der Atmosphäre, nämlich dem stromauf der Vordrossel liegenden Bereich des Ansaugkanals in Verbindung steht. Durch dieses Drosse!ventil in der Überbrückungsleitung läßt sich der von der Atmosphärendruckseite zur Unterdruckseite des Ansaugkanals strömende Luftstrom so beeinflussen, daß stromab des Drosselventils ein vom Atmosphärendruck unterschiedlicher Druck herrscht der auf den Schwimmerbehälter übertragen wird. Bei dieser bekannten Anordnung ist der für die Regelung der Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Abgaszusammensetzung zur Verfugung stehende Druckspielraum durch die Druckdifferenz beiderseits der Drosselorgane des Vergasers in der Ansaugleitung beschränkt. Je nach Betriebsbedingungen ist diese Druckdifferenz auch relativ gering, so daß eine ausreichende Beeinflussung der Brennstoffzufuhr und damit der Gemischzusammensetzung nicht mehr möglich ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Vergaser mit Druckregelung im Schwimmerbehälter,
F i g. 2 ein in der Regeleinrichtung nach F i g. 1 verwendetes Drosselorgan,

F i g. 3 die durch das Drosselorgan in Abhängigkeit vom Verstellweg erzeugte Änderung des Druckabfalls,

F i g. 4 einen Teilschnitt einer abgewandelten Ausführungsform des Drosselorgans, und

F i g. 5 eine F i g. 3 entsprechende Darstellung des Druckabfalls bei der Ausführungsform nach F i g. 4.

Die F i g. 1 zeigt einen Vergaser, der eine Zuleitung 2 aufweist, die mit einem Hauptdrosselorgan 3 versehen ist, das von einer Klappe gebildet wird, die auf eine von dem Fahrer betätigbare Achse 4 aufgekeilt ist. Die Leitung 2 weist einen Lufteinlaß 5, der durch einen Luftfilter 6 geschützt ist, und eine Hauptventuridüse 7 auf, in die eine Haupteinspritzeinrichtung 8 für ein Luft-Brennstoff-Gemisch mündet die mit Brennstoff über einen

b5 Schwimmerbehälter 9 mit konstantem Niveau gespeist wird. Der Schwimmerbehälter 9 enthält einen Schwimmer 10, der eine Schwimmernadel 11 am Brennstoffeinlaß derart betätigt, daß der Pegel des Brennstoffs stan-

28 Ol

dig im wesentlichen auf dem Niveau N bleibt Der Schwimmerbehälter 9 selbst wird von Brennstoff von einem nicht dargestellten Vorratsbehälter mit Hilfe einer Pumpe 12 versorgt, die den Brennstoff in eine Lei-" tung 13 abgibt, an deren mündungsseiligem Ende die Schwimmernadel 11 angeordnet ist.

Der Vergaser 1 versorgt die Einlaßleitung 20 einer Brennkraftmaschine, die beispielsweise mehrere mit 21 bezeichnete Zylinder umfaßt, an die eine Auslaßieitung 22 angeschlossen ist. ι ο

Eine Meßsonde 23 mit irgendeinem Aufbau ist in der Auslaßleitung 22 angeordnet und liefert ein elektrisches Signal, das für die Zusammensetzung der Abgase der Brennkraftmaschine charakteristisch ist. Dieses Signal wird in einer elektronischen Recheneinrichtung 24 verarbeitet, die ein Drosselorgan befehligt und ansteuert, das von einem Schieber 25 gebildet wird, und das die durch die Leitung 26 strömende Luftmenge regelt, die an einer Zwischenstelle mit der Atmosphäre des Schwimmerbehälters mit gleichbleibendem Stand über eine Leitung 27 verbunden ist, die mit einem kalibrierten Organ 28 versehen ist.

Die Recheneinrichtung 24 ist zur Regelung des von dem Schieber 25 bestimmten Durchflußquerschnittes vorgesehen, die eine derartige Regelung gestattet, daß das von der Meßsonde 23 gelieferte Signal wieder auf einen vorbestimmten Wert zurückgebracht wird. Die Recheneinrichtung kann von einem sehr einfach ausgebildeten und an sich bekannten, analog arbeitenden Gerät gebildet werden, so daß eine nähere Erörterung und Beschreibung desselben entfallen kann.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird die Leitung 26 mit Luft über einen Kompressor 29 versorgt und die Leitung mündet an ihrem anderen Ende über ein Organ 34 zur Umgebung hin. In der Leitung 26 sind aufeinanderfolgend ein erstes kalibriertes Organ 31, eine Venturidüse 30, an deren Hals die Leitung 27 einmündet, ein zweites kalibriertes Organ 32, der Schieber 25 und ein drittes kalibriertes Organ 33 angeordnet.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Druckregeleinrichtung beschrieben. Bei arbeitendem Kompressor baut sich die Druckdifferenz die zwischen dessen Ausgang und der unter Atmosphärendruck stehenden Einrichtung 34 herrscht, im wesentlichen zwischen den Druckabfällen beim Durchgang durch die Organe 31,32 und 33 und den Schieber 25 auf. Wenn der durch den Regelschieber 25 freigelassene Durchflußquerschnitt im Verhältnis zu dem Durchlaßquerschnitt der kalibrierten Organe 31,32 und 33 klein ist, tritt der Hauptdruckabfall beim Durchgang durch den Schieber 25 auf und der Druck unmittelbar stromabwärts von dem Organ 31 liegt in der Nähe des abgabeseitigen Druckes des Kompressors 29. Desweiteren sollte die Luftmenge in der Leitung 26 klein sein, was zur Folge hat, dab die Druckverminderung am Hals der Venturidüse ebenfalls nur geringfügig ist. Die Leitung 27 überträgt dann der Atmosphäre in dem Schwimmerbehälter 9 einen höheren Druck als Atmosphärendruck, was sich in einer höheren Brennstoffmenge auswirkt, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Wenn im Gegensatz hierzu die von dem Regelschieber 25 freigelassene Durchlaßöffnung größer als die Durchlaßöffnungen der kalibrierten Organe 32, 33 und insbesondere 31 ist, nimmt die Luftmenge in der Leitung 26 zu. Demzufolge nimmt der am Hals der Venturidüse b3 30 herrschende Druck ab und es kann sogar ein Unterdruck in Bezug zu dem Atmosphärendruck auftreten, wenn die Venturidüse und die kalibrierten Organe sowie der Schieber korrekt entsprechend dimensioniert sind. Dieser durch die Leitung 27 zur Atmosphäre des Schwimmerbehälters 9 übertragene Unterdruck hat eine Verringerung der Brennstoffmenge zur Folge, die vcn der Haupteinspritzeinrichuing 8 geliefert wird, so daß das der Brennkraftmaschine gelieferte Gemisch verarmt.

Hieraus läßt sich entnehmen, daß durch die Befehligung des Schiebers 25 über die Sonde 23 in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases der Brennkraftmaschine der Anreicherungsgrad des Luft-Brennstoff-Gemisches, in großen Bereichen ausgehend von einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck im Schwimmerbehälter 9 bis zu einem niedrigeren Druck als Atmosphärendruck ermöglicht wird.

Eine Ausführungsform des Schiebers 25 und seines Steuerkreises, ausgehend von dem von der Sonde 23 gelieferten Signal ist schematisch in F i g. 2 gezeigt.

Der Schieber umfaßt ein Gehäuse 46 mit einer öffnung für den Lufteinlaß 47 und einem Auslaß 48. Eine bewegliche Einrichtung 51, die von einer zwischen zwei schalenförmigen Gebilden eingelassenen Membrane gebildet wird, unterteilt das Gehäuse in eine einlaßseitige Kammer und eine auslaßseitige Kammer. Die schalenförmigen Gebilde werden von einer Öffnung in der Mitte durchzogen und arbeiten mit einem Schaft 56 zusammen, der in einer verstellbaren Lage in dem Gehäuse festgelegt ist, und der in ein konisch ausgebildetes Ende 56a übergeht. Die bewegliche Einrichtung ist zwischen zwei Elektromagneten 54 und 55 angeordnet, die einander gegenüberliegen. Jeder Elektromagnet umfaßt eine Einrichtung aus weichem magnetischem Material und eine Spule. Federn 53 suchen die bewegliche Einrichtung 51 in einer mittigen Lage zwischen den beiden Elektromagneten in Ruhe zu halten. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform werden die schalenförmigen Gebilde in ihrer Ruhestellung durch die Federn 53 in eine Position zurückgezogen, in der die Mittelöffnung um den zylindrischen Abschnitt des Schaftes 56 zu liegen kommt. Selbst bei Schwingungen der beweglichen Einrichtung um ihre Ruhestellung mit geringer Amplitude ergeben sich keine nennenswerten Änderungen des Koeffizienten des Druckverlustes (Zone a in Fig. 3).

Die in Fig. 2 gezeigte Recheneinrichtung 24 basiert auf dem Schwellenwertprinzip und gestattet keine kontinuierliche Regelung. Sie umfaßt ein Glied 60 mit doppelter Schwelle, das das Abgabesignal der Sonde 23 enthält. Wenn dieses Signal einer Zusammensetzung mit näherungsweise stöchiometrischem Verhältnis entspricht, liefert das Glied 60 kein Abgabesignal. Wenn das von der Sonde 23 gelieferte Signal eine Zusammensetzung mit unter dem stöchiometrischen Verhältnis liegenden Gemischverhältnis bei Überschreitung eines ersten Schwellenwertes aufzeigt, gibt das Glied 30 über den Ausgang 61 ein Signal ab, das verstärkt wird und an die Wicklung des Elektromagneten 54 angelegt wird. Die bewegliche Einrichtung 51 wird angezogen, bis die schalenförmigen Gebilde aus magnetischem Material gegen die ortsfeste Einrichtung anliegen. Der Druckverlust wird hierbei durch den Punkt A in F i g. 3 dargestellt. Das mit dem Schieber erreichbare Druckgefäüe ir' maximal der Druck am Hals der Venturidüse (vgl. Fig. I) und der Druck in dem Schwimmerbehälter 9 steigt an. Die der Brennkraftmaschine gelieferte Brennstoffmenge vergrößert sich und es wird versucht, eine Zusammensetzung mit stöchiometrischem Gemischverhältnis wiederum zu erzielen. Wenn andererseits die Zu-

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sammensetzung über dem stöchiometrischen Gemischverhältnis liegt, wird am Ausgang 62 des Gliedes bei Überschreitung eines Schwellenwertes ein Signal abgegeben und dem Elektromagneten 55 geliefert, der die Mittelöffnung in den schalenförmigen Gebilden in Verbindung mit dem konischen Abschnitt 56a bringt, was durch den Arbeitspunkt ßin F i g. 3 dargestellt ist. Somit baut sich in dem Schwimmerbehälter ein Unterdruck auf und die der Brennkraftmaschine zugeführte Brennstoffmenge vermindert sich.

Die kalibrierten Öffnungen 63 und 64, ermöglichen eine Einstellung des Druckabfalles bzw. Druckverlustes in ihren durch den Schieber veränderbaren Stellungen. Die Recheneinrichtung 23 kann selbstverständlicherweise auch von einer analog arbeitenden Recheneinrichtung gebildet werden und sie gibt den Elektromagneten Steuerströme ab, deren Stärke von dem Ausmaß des Gemischverhältnisses über oder unter dem stöchiometrischen Gemischverhältnis abhängig ist, das der Brennkraftmaschine eingespeist wird. Integrations- oder Differenziationsglieder können zur Verbesserung der Stabilität auf an sich bekannte Weise zusätzlich zugeschaltet werden.

Bei einigen Anwendungsfällen kann es von Vorteil sein, daß man eine durchgehende Linie bei der Veränderung des Druckverlustes in Abhängigkeit von dem Weg der beweglichen Einrichtung 51 hat. Hierzu reicht es aus, wenn man der Nadel 56 eine derartige Position gibt, daß sich ihr endseitiger konischer Abschnitt an der Stelle der beweglichen Einrichtung 51 in Ruhe befindet, was in F i g. 4 angedeutet ist. Die Kurve der Veränderungen des Koeffizienten des Druckverlustes in Abhängigkeit von dem Weg der beweglichen Einrichtung 51 ist dann wie in F i g. 5 gezeigt ausgebildet

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

28 Ol 409 Patentansprüche:

1. Vergaser für eine Brennkraftmaschine mit einem Schwimmerbehälter mit konstantem Niveau und einer Einrichtung zum Regeln des Drucks im Schwimmerbehälter in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases der Brennkraftmaschine, wobei die Regeleinrichtung eine Quelle für einen zum Atmosphärendruck unterschiedlichen Druck und eine in den Abgasstrom eintauchende Sonde umfaßt die ein Signal in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Abgase liefert, und die Quelle für den von der Atmosphäre unterschiedlichen Druck mit dem Atmosphärendruck durch eine Verbindungsleitung verbunden ist, in welcher ein durch das von der Sonde geliefertes Signal gesteuertes Drosselorgan zur Erzeugung eines Druckabfalls angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überdruckquelle (29) vorgesehen ist, und daß zwischen der Überdruckquelle (29) und dem Drosselorgan (25) in der Verbindungsleitung (26) eine Venturidüse (30) angeordnet ist, von deren Engstelle aus eine Leitung (27) in den Schwimmerbehälter (9) führt.

2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (25) als elektromagnetisch betätigter Schieber ausgebildet ist, der die durch die Leitung (26) strömende Luftmenge steuert.