DE2807465A1

DE2807465A1 - Gemischaufbereitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2807465A1
Application number: DE19782807465
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Dr Eckert; Siegfried Holzbaur
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-02-22
Publication date: 1979-08-30
Also published as: US4314951A; JPS54129232A; FR2418342B1; FR2418342A1; GB1588856A; US4263235A

Description

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willkürlich änderbare Druckdifferenz einregelbar ist. Die Druckdifferenz wird dabei bestimmt durch die der Verschiebebewegung des Schaufelkörpers entgegenwirkende Rückstellkraft, die beispielsweise durch eine Feder oder durch Druckflüssigkeit erzeugt werden kann und bewirkt eine Rotation des Schaufelkörpers. In den Strömungskanal wird durch Luft voraufbereiteter, durch eine Kraftstoffzumeßvorrichtung zugemessener Kraftstoff eingeführt, der infolge der Rotation des Schaufelkörpers zum Umfang des Schaufelkörpers hin beschleunigt und damit geschert wird, so daß er sich als austretender feiner Film intensiv mit der an der Mündung des Strömungskanals vorbeiströmenden Luftmenge vermischt. Durch die Ausbildung des Strömungskanals über der Beschaufelung ist zum Antrieb des Schaufelkörpers nur ein geringer Luftanteil und damit ein geringer Energiebedarf erforderlich. Die axiale Verschiebebewegung des Schaufelkörpers oder eines mit dem Schaufelkörper verbundenen Abdeckköpers stellt ein Maß für die angesaugte Luftmenge dar und kann zur Ansteuerung einer Kraftstoff zumeßvorrichtung dienen.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Gemischaufbereitungsvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon eine Gemischaufbereitungsvorrichtung bekannt, bei der aber erst bei großen Luftdurchsätzen ausreichende Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, die zu einer Rotation eines quer zur Strömungsrichtung in der Luftansaugleitung angeordneten Schaufelkörpers führen, stromaufwärts dessen die Kraftstoffzufuhr in die Luftansaugleitung erfolgt. Die Drehzahl des Schaufelkörpers und damit der auftretende Verlust nehmen mit steigenden Luftdurchsätzen zu.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bereits bei geringsten Luftdurchsätzen ausreichende Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, die eine Rotation des Schaufelkörpers bewirken, wodurch der zugeführte Kraftstoff zum Umfang des Schaufelkörpers hin beschleunigt und damit geschert wird, so daß infolge des feinen austretenden Kraftstoffilms eine intensive Vermischung mit der angesaugten Luftmenge gewährleistet ist, wobei für eine nahezu konstante Rückstellkraft auch die Energieaufnahme aus dem Luftstrom nahezu konstant bleibt.

Als weiterer Vorteil ist die geringe Baugröße und kostengünstige Fertigung der erfindungsgemäßen Gemischaufbereitungsvorrichtung anzusehen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Gemischaufbereitungsvorrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist die Ansteuerung einer Kraftstoffzumeßvorrichtung durch die ein Maß für die angesaugte Luftmenge darstellende axiale Verschiebebewegung des Schaufelkörpers oder eines mit dem Schaufelkörper verbundenen Abdeckkörpers .

Vorteilhaft ist ebenfalls die Anordnung eines an der.Luftansaugleitung gelagerten Sicherungsringes, der bei Saugrohrrückschlägen durch den Schaufelkörper bzw. einen mit dem Schaufelkörper verbundenen Abdeckkörper in eine Stellung verschoben wird, in der er mindestens eine Entlastungsöffnung vom Saug-

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rohrabschnitt stromaufwärts des Schaufelkörpers bzw. des Abdeckkörpers zur Atmosphäre öffnet.

Zeichnung

Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gemischaufbereitungsvorrichtung, Figur 2 eine Teilansicht der Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Figur 1, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Gemischaufbereitungsvorrichtung, Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Gemischaufbereitungsvorrichtung, Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Gemischaufbereitungsvorrichtung.

Beschreibung der Erfindung

Bei der in Figur 1 dargestellten Gemischaufbereitungsvorrichtung strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen nicht dargestellten Luftfilter über einen konischen Abschnitt 1 einer Luftansaugleitung, in dem ein Schaufelkörper 2 angeordnet und der stromabwärts durch ein Drosselorgan 3 absperrbar ist, in einen Ringkanal· 4, der durch eine oder mehrere Abzweigungen 5 mit den einzelnen Zylindern einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Der Schaufelkörper 2 ist quer zur Luftströmungsrichtung angeordnet und strömungsgünstig, vorzugsweise annähernd kegeiförmig.ausgebildet. Die Lagerung des Schaufelkörpers 2 erfolgt vorzugsweise an einer koaxial zum konischen Abschnitt 1 geiagerten Betätigungsstange 7 des Drosseiorgans 3. Zur Lagerung des Schaufelkörpers 2 an der Betätigungsstange 7 dienen vorzugsweise Wälzlager 8, deren äußerer Lagerring mit dem Schaufelkörper 2 starr verbunden ist und deren inneren Lagerring

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auf der Betätigungsstange 7 gleiten kann, so daß eine möglichst reibungsarme Rotation des Schaufelkörpers gewährleistet ist. Die axiale Verschiebung des Schaufelkörpers 2 erfolgt entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 9, die sich einerseits an einem Ansatz 10 einer am Wälzlager 8 angreifenden Hülse 11 und andererseits am Drosselorgan 3 abstützt. Anstelle der Abstützung am Drosselorgan könnte sich die Rückstellfeder 9 ebenfalls an einem gehäusefesten, nicht dargestellten Anschlag abstützen. Die Rückstellkraft auf den Schaufelkörper könnte auch durch Druckflüssigkeit erzeugt werden, wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 und 5 dargestellt ist.

Der Schaufelkörper 2 ist mit einer Beschaufelung 13 versehen, die im Bereich eines ringförmig ausgebildeten Strömungskanals 14 angeordnet ist, der einerseits durch einen an die Beschaufelung 13 angepaßten Abschnitt 15 des konischen Abschnittes 1 der Luftansaugleitung und andererseits durch den Schaufelkörper 2 gebildet wird. Aufgrund der nahezu konstanten, durch die Rückstellfeder 9 auf den Schaufelkörper 2 ausgeübten Rückstellkraft erfolgt die axiale Verschiebung des Schaufelkörpers 2 in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge derart, daß sich am Schaufelkörper 2 und damit auch zwischen der Einströmseite und der Ausströmseite des Strömungskanals 14 im Bereich der Beschaufelung 13 ein nahezu konstanter Druckabfall einstellt, wodurch im Strömungskanal 14 über den ganzen Verstellbereich eine nahezu konstante Strömungsgeschwindigkeit herrscht und der Schaufelkörper 2 mit nahezu konstanter Drehzahl rotiert, also die Energieaufnahme aus der Strömung nahezu konstant bleibt.

Mit dem Schaufelkörper 2 ist durch Befestigungselemente 16 ein strömungsbildendes, hülsenförmig teilweise über den

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Schaufelkörper 2 greifendes Leitelement 17 derart verbunden, daß zwischen Schaufelkörper 2 und Leitelement 17 ein Teilströmungsführungskanal 18 gebildet wird. Im Bereich der Befestigungselemente 16 sind zwischen Schaufelkörper 2 und Leitelement 17 Unterlegelemente 19 vorgesehen, durch die ein gewisser vorbestimmter Abstand zwischen Schaufelkörper und Leitelement aufrechterhalten wird. Zwischen dem Leitelement 17 und der Luftansaugleitungswandung im Bereich des konischen Abschnittes 1 wird ein Hauptströmungsführungskanal 20 gebildet. Der Teilströmungsführungskanal 18 ist stromaufwärts zur Luftansaugleitung geöffnet und mündet stromabwärts in die Einströmseite des im Bereich der Beschaufelung 13 vorgesehenen Strömungskanals 14. Stromaufwärts des Schaufelkörpers 2 ist ein Kraftstoff verteiler körper 22 über Stege 23 an den konischen Abschnitt 1 der Luftansaugleitung befestigt. Dem Kraftstoffverteilerkörper 22 wird über eine Leitung 24 zugemessener Kraftstoff zugeführt, wobei die Kraftstoffzumessung beispielsweise entsprechend den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 3 bis 5 erfolgen kann. Mit der Leitung 24 sind im Kraftstoffverteilerkörper 22 Kraftstoffröhrchen 25 verbunden, die in den Teilströmungsführungskanal· 18 münden. In dem Teilströmungsführungskanal 18 erfolgt eine Voraufbereitung des zugeführten Kraftstoffes mit der ebenfalls durch den Teilströmungsführungskanal 18 strömenden Teilluftmenge, bei gleichzeitigem Weitertransport zur Einströmseite des Strömungskanals 14. Durch die Rotation des Schaufelkörpers 2 wird der zugeführte Kraftstoff zum Umfang des Schaufelkörpers hin sehr stark beschleunigt und dabei geschert, so daß er als feiner Kraftstoffilm vom Umfang des Schaufelkörpers abgeschleudert, sich intensiv mit der angesaugten Luftmenge vermischen kann. Dieses intensiv aufbereitete Kraftstoff-Luft-Gemisch führt zu einer Verminderung des Kraftstoffverbrauchs bei gleichzeitiger Verbesserung der Leistung der Brennkraftmaschine und Verringerung der

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giftigen Abgasanteile.

In dem linken Teil der Figur 1 ist die Stellung des Schaufelkörpers 2 und des Drosselorgans 3 im Leerlauf der Brennkraftmaschine dargestellt, während die rechte Hälfte der Figur 1 die Vollaststellung darstellt. Im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine strömt nahezu die gesamte angesaugte Luftmenge über den Teilströmungsführungskanal 18 zur Einströmseite des Strömungskanals 14, während bei Vollast der über den Teilströmungsführungskanal 18 strömende Teil der Ansaugluftmenge nur gering ist gegenüber dem über den Hauptströmungsführungskanal 20 strömenden Anteil der Ansaugluftmenge.

Das mit der Betätigungsstange 7 verbundene Drosselorgan 3 ist scheibenförmig ausgebildet und liegt bei Leerlaufstellung des Drosselorgans 3 mit seiner der Strömung zugewandten Stirnfläche 26 an der entsprechend angepaßten Wandung des konischen Abschnittes 1 an. Die Stirnfläche 26 des Drosselorgans 3 ist mit beispielsweise radial verlaufenden Rillen 27 versehen, über die die Leerlaufgemischmenge an dem Drosselorgan vorbeiströmen kann. Gleichzeitig dienen diese Rillen einer Beruhigung der durch den Schaufelkörper erzeugten Drallströmung. An der in einem Gehäusedeckel 28 gelagerten Betätigungsstange 7 greift ein Hebelgestänge 29, 30 an, das mit einem nicht dargestellten, willkürlich betätigbaren Gaspedal in Verbindung steht. Bei einer Öffnungsbewegung des Drosselorgans in Strömungsrichtung ändert sich der Druckabfall an dem Schaufelkörper 2 derart, daß es entsprechend einner nach dem Gleichdruckprinzip arbeitenden Stauscheibe ebenfalls in Strömungsrichtung bewegt wird, bis an dem Schaufelkörper 2 wieder der durch die Rückstellfeder 9 bestimmte Druckabfall herrscht. Die Axialstellung des Schaufelkörpers 2 ist somit ein Maß für die angesaugte Luftmenge. Das Dros-

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selorgan 3 kann mit einem Kragen 31 versehen sein, an dem es axial an einer Führungswandung 32 der Luftansaugleitung geführt wird. Einerseits zur Abdichtung und andererseits zum Ausgleich der am Drosselorgan 3 angreifenden Luftkräfte ist eine Membran 33 vorgesehen, die am Umfang zwischen dem Gehäusedeckel 28 und der Führungswandung 32 und im Zentrum am Drosselorgan 3 durch eine Mutter 34 befestigt ist. Der zwischen Membran 33 und Gehäusedeckel 28 gebildete Raum 35 steht über eine Öffnung 36 mit der Atmosphäre in Verbindung, während in dem andersseitigen Raum 37 der Saugrohrdruck stromabwärts des Drosselorgans herrscht. Die beschriebene Ausführungsform erlaubt eine geringe Baugröße und eine kostengünstige Fertigung der erfindungsgemäßen Gemischaufber eitungsvorrichtung.

In Figur 2 ist eine Teildraufsicht der Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Figur 1 dargestellt, wobei der konische Abschnitt 1, der Ringkanal 4, die Abzweigung 5 und der Kraftstoffverteiler körper 22 nicht dargestellt wurden.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel einer Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Figur 3 ist eine Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Figur 1 ergänzt durch eine Kraftstoffzumeßvorrichtung 39. Die gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 gleichbleibenden Teile in Figur 3 wurden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Kraftstoffzumeßvorrichtung 39 ist vorzugsweise in einem Abschnitt 40 der Luftansaugleitung stromaufwärts des konischen Abschnittes 1 über Stege 41 gelagert. Dabei sind in Trägerbuchsen 42 und 43 mit diesen verbundene Lagerbuchsen 44 und 45 angeordnet, die zwischen ihren zueinander gewandten Stirnflächen einen Steuerschlitz 46 bilden. Koaxial zum Schaufelkörper 2 ist im Luftansaugleitungsabschnitt 40 über eine Führungsstange 47 ein

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den Luftansaugleitungsabschnitt 40 in Ausgangsstellung verschließendes Stauorgan 48 angeordnet. Die Führungsstange 47 ist über Lagerhülsen 49, 50 in den Lagerbuchsen 44, 45 gleitbar gelagert. Die Lagerhülsen 49, 50 werden durch eine Mutter 51 gegen einen Ansatz 52 der Führungsstange 47 gepreßt und sind vorzugsweise aus zwei Teilhülsen mit schräger Trennnaht 53 zusammengesetzt. Von der schrägen Trennaht 53 ausgehend ist vorzugsweise in die Lagerhülse 49 eine dreieckförmige Steueröffnung 54 eingearbeitet. In die Steueröffnung 54 mündet eine teilweise in der Führungsstange 47 verlaufende Kraftstoffversorgungsleitung 55, die mit einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe in Verbindung steht (siehe Figur 4). Der Steuerschlitz 46 und die Steueröffnung 54 bilden ein Kraftstoffzumeßventil 57, an dem entsprechend der überdeckung von Steuerschlitz 46 und Steueröffnung 54 mehr oder weniger Kraftstoff in Abhängigkeit von der Stellung des Stauorgans 48 und damit von der angesaugten Luftmenge zugemessen wird. Der am Kraftstoffzumeßventil 57 zugemessene Kraftstoff gelangt über Kanäle 58 in die Kraftstoffröhrchen 25, die in den Teilströmungsführungskanal 18 münden. Das stromabwärts gerichtete Ende der Trägerbuchse 43 ist durch einen mit der Trägerbuchse verbundenen Deckel 59 verschlossen, wodurch im Innern der Trägerbuchse 43 ein Druckraum 60 abgegrenzt wird, in den andererseits die Führungsstange 47 ragt. Der Druckraum 60 kann an eine Steuerdruckleitung 61 angeschlossen sein, die ihn mit Druckflüssigkeit versorgt (siehe Figur 4). Die Druckflüssigkeit im Druckraum 60 erzeugt die auf das als Luftmeßorgan arbeitende Stauorgan 48 wirkende Rückstellkraft. Dabei kann der Druck der Druckflüssigkeit vorzugsweise konstant gehalten oder in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine zur Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und Anpassung an die Betriebsbedingungen geändert werden. Eine sich einerseits an der Trägerbuchse 42 und ande-

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rerseits am Stauorgan abstützende Rückstellfeder 62 mit möglichst flach verlaufender Charakteristik dient dazu, bei stillstehender Brennkraftmaschine das Stauorgan 48 in seiner Ausgangsstellung zu halten. Das Stauorgan 48 liegt in seiner Ausgangsstellung den Luftansaugleitungsabschnitt sperrend an einem im Abschnitt 40 gelagerten Sicherungsring 63 an und taucht bei seiner Öffnungsbewegung in einen sich konisch erweiternden Abschnitt 64 des Abschnittes 40. Bei Saugrohrrückschlägen ist der Sicherungsring 63 durch das Stauorgan 48 entgegen der Kraft einer am Sicherungsring angreifenden Feder 65 entgegen der normalen Luftströmungsrichtung verschiebbar, wodurch mindestens eine Entlastungsöffnung 6 6 den Luftansaugleitungsabschnitt stromabwärts des Stauorgans 48 zur Atmosphäre hin öffnet, so daß Beschädigungen der Vorrichtung vermieden werden. Die Luftströmungsrichtung ist jeweils durch Pfeile gekennzeichnet. In Figur 3 sind ebenfalls in der rechten Zeichnungshälfte Schaufelkörper 2, Drosselorgan 3 und Stauorgan 48 in Vollaststellung gezeichnet.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel· nach Figur 4 sind die gegenüber den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gleichbleibenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Abdeckkörper 68 vorgesehen, der strömungsgünstig ausgebildet über die Beschaufelung 13 greift und im Bereich der Beschaufelung zusammen mit dem Schaufelkörper 2 den ringförmig ausgebildeten Strömungskanal 14 bildet. Der Hauptströmungsführungskanal 20 wird somit bei diesem Ausführungsbeispiel· zwischen der Luftansaugieitungswandung einerseits und andererseits dem Leiteiement 17 und dem Abdeckkörper 68 gebadet. Der Abdeckkörper 68 ist mit einem Trägerkörper 69 verbunden, der einen

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Lagerteil 70 aufweist, in dem der mit einer Lagerbuchse verbundene Schaufelkörper 2 über die Wälzlager 8 drehbar gelagert ist. Abdeckkörper 68 und Schaufelkörper 2 sind in axialer Richtung starr verbunden und nur gemeinsam verschiebbar. Der Lagerteil 70 des Trägerkörpers 69 ist mit einer Gleitbuchse 72 verbunden, die vorzugsweise koaxial zum Drosselorgan 3 in der Betätigungsstange 7 des Drosselorgans axial verschiebbar gelagert ist. Der Abdeckkörper 68 dient ebenfalls als nach dem Gleichdruckprinzip arbeitendes Luftmeßorgan, dessen axiale Stellung ein Maß für die angesaugte Luftmenge darstellt. Als Rückstellkraft des als Luftmeßorgan arbeitenden Abdeckkörpers 68 dient vorzugsweise Druckflüssigkeit. Hierfür zweigt von einer Kraftstoffversorgungsleitung 55, in die Kraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe 73 aus einem Kraftstoffbehälter 74 gefördert wird, über eine Abkopplungsdrossel 75 eine Steuerdruckleitung 61 ab, die zu einem Druckraum 76 in der Betätigungsstange des Drosselorgans 3 führt, in den die Gleitbuchse 72 mit ihrem dem Abdeckkörper 68 abgewandteil Ende ragt. Der Druckraum 7 6 ist über eine weitere Drosselstelle 77 mit einer Rückströmleitung 78 zum Kraftstoffbehälter 7 4 verbunden. In Abhängigkeit von dem im Druckraum 76 gesteuerten Kraftstoffdruck greift somit von der Gleitbuchse 72 eine Rückstellkraft auf den Abdeckkörper 68 an, die der in Öffnungsrichtung des Abdeckkörpers wirkenden Luftkraft entgegenwirkt.

Da die axiale Stellung des Abdeckkörpers der angesaugten Luftmenge entspricht, kann die Verschiebebewegung des Abdeckkörpers zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßventils 80 benutzt werden. Hierfür ist beispielsweise mit dem Lagerteil 70 des Abdeckkörpers 68 das in Form einer Ventilnadel 81 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Kraftstoffzumeßventils 80 verbunden, das stromaufwärts des Schaufelkörpers 2 in

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eine in einem Düsenstock 82 vorgesehene Düsenöffnung 83 ragt. An der Düsenöffnung 83 wird somit durch die Ventilnadel 81 eine der Stellung des Abdeckkörpers 68 und damit der Luftmenge entsprechende Kraftstoffmenge zugemessen. Der an der Düsenöffnung 83 zugemessene Kraftstoff strömt über einen mit der Ventilnadel 81 verbundenen Leitkörper 84 in den Teilströmungsführungskanal 18, in dem er mit Luft voraufbereitet durch diese zum Strömungskanal 14 im Bereich der Beschaufelung 13 weiter befördert wird. In dem Abdeckkörper 68 sind radial verlaufende Leitöffnungen 85 vorgesehen, die dazu dienen den Drall der aus dem Strömungskanal 14 austretenden Strömung zu vermindern.

Der Düsenöffnung 83 des Kraftstoffzumeßventils 80 wird der Kraftstoff über eine Bohrung 86 im Düsenstock 82 zugeführt, die mit der Kraftstoffversorgungsleitung 55 in Verbindung steht. Der Düsenstock 82 kann axial verschiebbar an mit dem Sicherungsring 63 verbundenen Stegen 87 gelagert sein. Um beim Kaltstart und während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine eine Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu erzielen, kann der Düsenstock 82 und damit die Düsenöffnung 83 durch ein temperaturabhängig arbeitendes Element, beispielsweise eine Bimetallfeder 88 axial verschoben werden, so daß der Zumeßquerschnitt und damit die zugemessene Kraftstoff menge am Kraftstoffzumeßventxl 80 vergrößert wird. Zur zeit- und temperaturabhängigen Steuerung der Anreicherung kann auf der Bimetallfeder 88 ein elektrisches Heizelement 90 angeordnet sein, dessen Stromkreis beim Vorliegen von Zündimpulsen für die Brennkraftmaschine geschlossen ist. Vorteilhafterweise kann die Ventilnadel 81 flexibel-elastisch über einen Führungsdraht 89 mit dem Lagerteil 70 des Abdeckkörpers 68 verbunden sein. Die flexibel-elastische Befestigung der Ventilnadel 81 an dem Führungsdraht 89 erlaubt

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größere Toleranzen in der Zentrierung zwischen Ventilnadel 81 und Düsenöffnung 83, ohne daß die Ventilnadel 81 in der Düsenöffnung 83 verkantet. Der Abdeckkörper 68 liegt im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine an dem Sicherungsring 63 an, dessen Funktion bereits beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Da bei nicht laufender Brennkraftmaschine der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 61 und damit auch im Druckraum 76 abgebaut wird, sinkt bei der dargestellten Anordnung der Gemischaufbereitungsvorrichtung der Abdeckkörper 68 mit dem Schaufelkörper 2 abwärts, so daß die konisch ausgebildete Ventilnadel 81 des Kraftstoffzumeßventils 80 einen größtmöglichen Zumeßquerschnitt an der Düsenöffnung 83 öffnet. Beim Start der Brennkraftmaschine wird an dem weit geöffneten Kraftstoffzumeßventil 80 somit kurzzeitig in erwünschter Weise eine große Kraftstoffmenge zugemessen, wodurch das Kraftstoff-Luft-Gemisch angereichert wird. Der sich unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine in dem Druckraum 76 aufbauende Steuerdruck baut dann wieder die erforderliche Rückstellkraft am Abdeckkörper 68 auf, wodurch die Ventilnadel 81 in eine Stellung verschoben wird, in der am Kraftstoffzumeßventil 80 eine der angesaugten Luftmenge entsprechende Kraftstoffmenge zugemessen wird.

Der Druck in der Kraftstoffversorgungsleitung 55 kann durch ein Druckbegrenzungsventil 91 geregelt werden. Zur Anpassung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses an verschiedene Betriebsbedingungen kann in der Steuerdruckleitung 61 ein Drucksteuerventil angeordnet sein, durch das der Steuerdruck und damit die Rückstellkraft auf den Abdeckkörper änderbar ist. So kann beispielsweise die Drosselstelle 77 variabel ausgebildet

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sein. Hierfür kann die Drosselstelle 77 in einem Ventilstock 9 2 vorgesehen sein, der im Inneren der Betätigungsstange 7 angeordnet mit dieser durch einen Befestigungsring 93 verbunden ist. Durch die als Ventilöffnung dienende Drosselstelle 77 ragt eine Ventilnadel 94 in das Innere des Ventilstocks 92. Die Ventilnadel 94 wird flexibel-elastisch durch einen mit dem Lagerteil 70 des Abdeckkörpers 68 verbundenen Führungsdraht 95 geführt und ist derart konisch ausgebildet, daß der Querschnitt der Ventilnadel 94 stromabwärts der Drosselstelle 77 zunimmt. Die beschriebene variable Drosselstelle 77 dient zur Kompensation des vorwiegend bei kleinen Drehzahlen der.Brennkraftmaschine relativ großen Mittelwertfehlers und des sich mit ändernder geodätischer Höhe ergebenden Luftdichtefehlers, wobei ohne diese Kompensation ein zu reiches Kraftstoff-Luft-Gemisch zugemessen würde. Die Kompensation einer unerwünschten Gemischanreicherung beim Betrieb der Brennkraftmaschine in größeren geodätischen Höhen gegenüber dem Betrieb in Meereshöhe wird folgendermaßen bewirkt. Beim übergang des Betriebes der Brennkraftmaschine von Meereshöhe auf eine größere geodätische Höhe und damit verbundener Abnahme der Luftdichte <P in größeren geodätischen Höhen vermindert sich gleichzeitig die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmenge, so daß bei in gleicher Öffnungsstellung gehaltenem Drosselorgan 3 und gleicher Rückstellkraft der nach dem Gleichdruckprinzip arbeitende Abdeckkörper 68 den konischen Abschnitt 1 mehr schließt, als beim Betrieb in Meereshöhe. Hierdurch wird gleichzeitig infolge der direkten Kopplung zwischen Ventilnadel 81 und Abdeckkörper 68 am Kraftstoffzumeßventil 80 eine geringere Kraftstoffmenge zugemessen. Diese Korrektur des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durch die selbsttätige Verschiebung des als Staukörper arbeitenden Abdeckkörpers führt jedoch aufgrund des eine Wurzelfunktion aufweisenden Zusammenhanges nur zu einer Kompensation des Luftdichtefeh-

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lers auf ca. die Hälfte, so daß immer noch ein zu reiches
Kraftstoff-Luft-Verhältnis gesteuert wird. Die volle Kompensation des Luftdichtefehlers und damit die Steuerung des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf ca. λ =1 erfolgt nun gemäß der Erfindung dadurch, daß die Drosselstelle 77 variabel ausgebildet ist. Durch entsprechende Anpassung der Kontur der Ventilnadel 94 verringert sich beim Betrieb in größerer geodätischer Höhe infolge der beschriebenen Verschiebung des Abdeckkörpers der Durchströmquerschnitt der Droselstelle 77 in der Steuerdruckleitung 61 und damit die Ruckströmmenge über
die Rückströmleitung 78, so daß sich der Steuerdruck im Druckraum 76 und damit die Rückstellkraft auf den Abdeckkörper 68 erhöht und dieser zur vollen Kompensation des Luftdichtefehlers zusätzlich mehr in Schließrichtung verschoben wird. Diese zusätzliche Verschiebung des Abdeckkörpers 68 in Schließrichtung bewirkt eine weitere Verringerung der am Kraftstoffzumeßventil 80 zugemessenen Kraftstoffmenge und damit eine Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnissea auf ca. ^A = 1 , also
eine vollständige Kompensation des Luftdichtefehlers.

Die beschriebene Ausbildung bewirkt zusätzlich eine Kompensation des auf der Pulsation in der Luftansaugleitung beruhenden Mittelwertfehlers, der ein zu reiches Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Folge hat. Dieser Fehler ist besonders groß bei Drehzahlen von ca. 1000 - 2000 U/min und Vollaststellung des Drosselorgans 3. Bei diesen Betriebsbedingungen ist der Abdeckkörper
68 aufgrund der geringen angesaugten Luftmenge nur gering in Öffnungsrichtung verschoben, so daß die Ventilnadel 94 mit
entsprechend angepaßter Kontur an der Drosselstelle 77 nur
einen kleinen Durchströmquerschnitt freiläßt und sich der
Steuerdruck im Druckraum 76 und damit die Rückstellkraft auf den Abdeckkörper 68 erhöht, wodurch der Abdeckkörper 68 bis
zum Gleichgewicht zwischen den am Abdeckkörper 68 angreifen-

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den Luftkräften und der Rückstellkraft weiter in Schließstellung verschoben und damit die am Kraftstoffzumeßventil 80 zugemessene Kraftstoffmenge verringert wird. Entsprechend der Kontur der Ventilnadel 94 läßt sich somit ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis von ca. A =1 steuern.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich eine erwünschte Beschleunigungsanreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches dadurch, daß bei einer plötzlichen Öffnungsbewegung des Drosselorgans 3 aufgrund der Inkompressibilität der Druckflüssigkeit im Druckrauem 76 der Abdeckkörper 68 zunächst mit in Öffnungsrichtung bewegt wird, also das Kraftstoffzumeßventil 80 sofort öffnet und erst danach ein Druckausgleich in dem Druckraum 76 über die Drosselstellen 75, 77 erfolgt und sich der Druckraum 76 wieder mit Kraftstoff füllt, so daß der Abdeckkörper 68 und damit das Kraftstoffzumeßventil 80 wieder mehr in Schließrichtung verschoben wird. Bei einer plötzlichen Schließbewegung des Drosselorgans 3 wird der Abdeckkörper 68 ebenfalls infolge der Inkompressibilität des Kraftstoffes im Druckraum 76 in Schließrichtung bewegt und damit das Kraftstoff-Luft-Gemisch in erwünschter Weise verarmt, bis im Druckraum 76 Druckausgleich erfolgt.

Das vierte Ausführungsbeispiel nach Figur 5 unterscheidet sich von den bisherigen Beispielen im wesentlichen dadurch, daß die Kraftstoffzumessung über eine Elektromagnetventil 97 erfolgt, das durch ein elektronisches Steuergerät 98 angesteuert wird, dem in elektrische Signale umgewandelte Betriebsbedingungen wie beispielsweise angesaugte Luftmenge 99, Temperatur 100, Drehzahl 101 oder ein die Abgaszusammensetzung kennzeichnender Wert 102 eingegeben werden. Die angesaugte Luftmenge könnte beispielsweise durch einen nicht dargestellten Hitzdrahtluftmengenmesser ermittelt werden, oder

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die axiale Stellung des Abdeckkörpers 68 könnte in bekannter Weise durch Abtastmittel in elektrische Signale dem elektronischen Steuergerät 98 eingegeben werden. Das Elektromagnetventil 97 ist vorteilhafterweise koaxial zum Abdeckkörper 68 stromaufwärts über Stege 87 am Sicherungsring 63 angeordnet. Das Elektromagnetventil 97 spritzt den zugemessenen Kraftstoff in den Teilströmungsführungskanal 18 in dem die Voraufbereitung mit Luft und Weiterbeförderung in den Strömungskanal 14 in der bereits vorher beschriebenen Weise erfolgt.

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Claims

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3.2.1978 Kh/Ht

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

(V. Gemischaufbereitungsvorrichtung für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einem Drosselorgan und einem quer zur Luftströmungsrichtung angeordneten, strömungsgünstig ausgebildeten und mit einer Beschaufelung versehenen Schaufelkörper in der Luftansaugleitung, der drehbar gelagert mit zunehmenden Luftmengen in einen sich erweiternden Abschnitt der Luftansaugleitung taucht, wobei stromaufwärts des Schaufelkörpers in die Luftansaugleitung Kraftstoff eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschaufelung (13) im Bereich eines ringförmig ausgebildeten Strömungskanals (14) angeordnet ist und zwischen der Einströmseite und der Ausströmseite des Strömungskanals (14) eine jeweils konstante, jedoch willkürlich änderbare Druckdifferenz einregelbar ist.
2. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zwischen der Einströmseite und der Ausströmseite des Strömungskanals (14) durch die am Schaufelkörper (2) angreifende Rückstellkraft bestimmt wird.

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3. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (14) einerseits durch einen an die Beschaufelung (13) angepaßten Abschnitt (15) der Luftansaugleitungswandung (1) und andererseits durch den Schaufelkörper (2) gebildet wird.
4. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kraftstoff an der Einströmseite des Strömungskanals (14) zuführbar ist.
5. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein strömungsbildendes Leitelement (17) derart mit dem Schaufelkörper (2) verbunden ist, daß zwischen Schaufelkörper (2) und Leitelement (17) ein TeilstrÖmungsführungskanal (18) und zwischen Leitelement (17) und Luftansaugleitungswandung (1) ein Hauptströmungsführungskanal (20) gebildet wird.
6. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der TeilstrÖmungsführungskanal (18) stromaufwärts zur Luftansaugleitung (1) geöffnet ist und in die Einströmseite des im Bereich der Beschaufelung (13) vorgesehenene Strömungskanals (14) mündet.

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7. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhr in den Teilströmungsführungskanal (18) erfolgt.
8. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich erweiternde Abschnitt (1) der Luftansaugleitung, in den der Schaufelkörper (2) bei einer Öffnungsbewegung taucht, in einen Ringkanal (4) mündet, von dem mindestens eine Abzv/eigung (5) zu den einzelnen Zylindern führt.
9. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1,'dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (3) von einer koaxial zur Luftansaugleitung (1) gelagerten Betätigungsstange (7) geführt wird.
10. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (3) an seinem Umfang mit Rillen (27) versehen ist, über die bei die Luftansaugleitung verschließendem Drosselorgan (3) im Leerlauf der Brennkraftmaschine eine Strömung am Drosselorgan (3) vorbei erfolgen kann.
11. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelkörper (2) koaxial zum Dros-

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selorgan (3) verdrehbar und verschiebbar gelagert ist.
12. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (3) stromabwärts des Schaufelkörpers (2) angeordnet ist und als Rückstellkraft des Schaufelkörpers (2) eine Feder (9) dient, die sich einer- ' seits an dem Schaufelkörper (2) und andererseits am Drosselorgan (3) abstützt.
13. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellkraft des Schaufelkörpers

(2) eine Feder dient, die einerseits gehäusefest angeordnet ist und andererseits an dem Schaufelkörper (2) angreift.
14. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft auf den Schaufelkörper (2) durch Druckflüssigkeit erzeugt wird.
15. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Drosselorgan (3) in Verbindung stehende Membran (33) vorgesehen ist, die derart einerseits vom Saugrohrdruck stromabwärts des Drosselorgans (3) und andererseits vom Atmosphärendruck beaufschlagt wird, daß an der Membran (33) eine Kraft auftritt, die der durch das Druckgefälle am Droselorgan (3) angreifenden Kraft entgegenwirkt.

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16. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luft— ansaugleitung (64) ein Luftmeßorgan (48) angeordnet ist, das entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffversorgungsleitung (55) angeordneten Zumeßventils (57) für die Zumessung einer der angesaugten Luftmenge entsprechenden Kraftstoffmenge verstellt und der zugemessene Kraftstoff der Einströmseite des im Bereich der Beschaufelung (13) des Schaufelkörpers (2) ausgebildeten Strömungskanals (14) zugeführt wird.
17. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft des Luftmeßorgans (48) durch Druckflüssigkeit erzeugt wird.
18. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftmeßorgan (48) in der Luftansaugleitung (40) koaxial zur Strömungsrichtung verschiebbar gelagert ist und in seiner Ausgangsstellung an einem Sicherungsring (63) anliegt, der an der Luftansaugleitung (40) entgegen der Strömungsrichtung verschiebbar gelagert ist und bei Saugrohrrückschlägen durch das den Strömungsquerschnitt sperrende Luftmeßorgan (48) in eine Stellung verschoben wird, in der er mindestens eine Entlastungsöffnung (66) zur Atmosphäre öffnet.

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19. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelkörper (2) an einem über die Beschaufelung (13) greifenden strömungsgünstig ausgebildeten Abdeckkörper (68) drehbar gelagert und mit diesem entsprechend der angesaugten Luftmenge verschiebbar ist und der Strömungskanal (14) im Bereich der Beschaufelung (13) einerseits durch den Abdeckkörper (68) und andererseits durch den Schaufelkörper (2) gebildet wird.
20. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein strömungsbildendes Leitelement (17) derart mit dem Schaufelkörper (2) verbunden ist, daß zwischen Schaufelkörper (2) und Leitelement (17) ein Teilströmungsführungskanal (18) und zwischen Luftansaugleitungswandung und Leitelement (17) bzw. Abdeckkörper (68) ein Hauptströmungsführungskanal (20) gebildet wird.
21. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilströmungsführungskanal (18) stromaufwärts zur Luftansaugleitung geöffnet ist und in die Einströmseite des im Bereich der Beschaufelung (13) vorgesehenen Strömungskanals (14) mündet.
22. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (68) bei gerin-

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gen Luftmengen (Leerlauf) den Hauptströmungsführungskanal (20) sperrt.
23. Geinischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Strömungskanal (14) austretende Strömung über Leitöffnungen (85) des Abdeckkörpers (68) in die Luftansaugleitung (1) geführt wird.
24. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zwischen der Einströmseite und der Ausströmseite des Strömungskanals (14) durch die am Abdeckkörper (68) angreifende Rückstellkraft bestimmt wird.
25. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft auf den Abdeckkörper (68) durch Druckflüssigkeit erzeugt wird.
26. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckflüssigkeit Kraftstoff dient, der über eine Abkopplungsdrossel (75) von einer Kraftstoffversorgungsleitung (55) abzweigt und einer Steuerdruckleitung (61) mit einem Druckraum (76) zugeführt wird, in den ein mit dem Abdeckkörper (68) verbundenes, kolbenförmig ausgebildetes Glied (72) ragt.

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27. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruck in der Steuerdruckleitung (61) durch ein Drucksteuerventil (77) änderbar ist.
28. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (77) in der Steuerdruckleitung (61) durch ein Ventil mit einem Ventilglied (94) gebildet wird, das in Abhängigkeit von der Stellung zwischen dem Abdeckkörper (68) und dem Drosselorgan (3) zueinander eine Ventilöffnung (77) zu einer Rückströmleitung (78) mehr oder weniger öffnet.
29. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (94) des Drucksteuerventils als in die Ventilöffnung (77) ragende Ventilnadel (94) ausgebildet ist.
30. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (94) flexibel-elastisch an einem Führungsdraht (95) gelagert ist.
31. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsdraht (95) mit dem Abdeckkörper (68) des Schaufelkörpers (2) verbunden ist und die Ventil-

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Öffnung (77) in einem mit dem Drosselorgan (3) verbundenen Ventilstock (92) angeordnet ist.
32. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (68) mit dem Schaufelkörper (2) durch das kolbenförmig ausgebildet Glied (72) in einer koaxial zur Luftansaugleitung gelagerten Betätigungsstange (7) des Drosselorgans (3) verschiebbar gelagert ist und das mit dem Abdeckkörper (68) verbundene kolbenförmig ausgebildete Glied (72) einerseits den in der Betätigungsstange

(7) vorgesehenen Druckraum (76) der Drucksteuerleitung (61) begrenzt.
33. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abdeckkörper (68) das bewegliche Teil (81) eines Kraftstoffzumeßventils (80) zur Zumessung einer der angesaugten Luftmenge entsprechenden Kraftstoffmenge verbunden und der zugemessene Kraftstoff dem Teilströmungsführungskanal (18) zuführbar ist.
34. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (81) des Kraftstoffzumeßventils (80) als Ventilnadel (81) ausgebildet und durch einen flexibel-elastischen Führungsdraht (89) mit dem Abdeckkörper (68) verbunden ist.

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35. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des beweglichen Teiles (81)
gegenüber der Kraftstoffzumeßöffnung C83) des Kraftstoffzumeßventils (80) durch ein temperaturabhängig arbeitendes
Element (88) änderbar ist.
36. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß in den Teilströmungsführungskanal (18)
durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (97) Kraftstoff in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine einspritzbar ist.
37. Gemischaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 33 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß der koaxial zur Strömungsrichtung verschiebbar in der Luftansaugleitung (1) gelagerte Abdeckkörper (68) als Luftmeßorgan arbeitet und in seiner Ausgangsstellung a;. inem Sicherungsring (63) anliegt, der an der Luftansaugleitung (40) entgegen der Strömungsrichtung verschiebbar
gelagert ist und bei Saugrohrrückschlägen durch den den Strömungsquerschnitt sperrenden Abdeckkörper (68) in eine Stellung verschoben wird, in der er mindestens eine Entlastungsöffnung (66) zur Atmosphäre öffnet.

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