DE3022779A1 - Anordnung zum umschalten eines vergasers einer brennkraftmaschine - Google Patents
Anordnung zum umschalten eines vergasers einer brennkraftmaschineInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ
frofessional representatives before the european patent office
agre£s pres l'office europeen des brevets
-3-
1 -53 734
D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE
telefon: (089) 66 20 51 telegramm: protectpatent
TELEX: J24070
18. Juni 1980
Anmelder: SAAB-SCANIA AKTIEBOLAG
S-15187 Södertälje / Schweden
S-15187 Södertälje / Schweden
Titel: Anordnung zum Umschalten eines Vergasers einer Brennkraftmaschine
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PATENTANWÄLTE , Λ
WUESTHOFF-v. PECHMANN-BEHRENS-GOETZ DIpl.-iNg.gerhard puls
DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN
PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS
D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2
1A/(t-53 734 telefon: (089)662051
telegramm: protectpatent
TELEX: J 24 070
•Anordnung zum "Umschalten eines Vergasers einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Umschalten eines Vergasers einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug,
die für wechselweisen Betrieb mit flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff, ZoB. Benzin oder verflüssigtem Petroleumgas geeignet
ist. Der Vergaser hat einen Durchlaß, welcher einen Teil der Motoransaugleitung bildet, in der ein vom Fahrer betätigbares
Drosselventil angeordnet ist, vor welchem ein Luftventil mit einem Kolben zur unterschiedlichen Einengung des
Durchlasses vorgesehen ist, welches mit einer verjüngten Zumeßnadel
versehen ist, die in eine Düse eingreift und dem Durchlaß flüssigen Kraftstoff zumißt. Außerdem ist eine Düse
zum Zumessen von gasförmigem Kraftstoff zum Durchlaß vorgesehen, wobei die Zufuhr von flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff
durch die jeweilige Düse mit Hilfe von Solenoidventilen regulierbar
ist, die durch eine elektrische Schaltung gesteuert sind.
Bei Vergasern der genannten Art verschleißt die Zumeßnadel
viel rascher in Motoren, die abwechselnd mit flüssigem und gasförmigem Kraftstoff arbeiten als in Motoren, die lediglich
mit flüssigem Kraftstoff, z.B. Benzin betrieben werden.
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Infolge der Nadelabnutzung wird die Kraftstoffzumessung beim
Benzinbetrieb rasch ungenau, was einen nachteiligen Einfluß auf den Kraftstoffverbrauch hat und die Abgasemission erhöht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vergaseranordnung zu schaffen, mit der auf einfache und preisgünstige Weise der
genannte Nachteil vermieden wird.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens ein in die elektrische Schaltung eingebautes Solenoid geeignet
ist, den Kolben mindestens indirekt so zu betätigen, daß er eine Stellung einnimmt und beibehält, bei der der Durchlaß so
gering wie möglich eingeengt wird, wobei gleichzeitig ein erstes Solenoidventil die Verbindung für die Zufuhr von gasförmigem
Kraftstoff offenhält und ein zweites Solenoidventil die Verbindung für die Zufuhr von flüssigem Kraftstoff geschlossen
hält. Mittels des Solenoids kann das Luftventil veranlaßt werden, eine solche Stellung einzunehmen, in der es den Durchlaß
minimal einengt und außerdem in dieser Stellung solange bleibt, wie der Motor mit Gas betrieben wird. Folglich wird die Nadel
daran gehindert in die Düse und aus der Düse bewegt zu werden, wenn keine Benzinabgabe erfolgt.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß der Kolben des Luftventils durch das Solenoid so betätigbar ist, daß er mit einem magnetisierbaren
Eisenkern oder dgl. in Eingriff gelangt. Unter Gesichtspunkten der Konstruktion wird so eine einfache Lösung
erreicht, deren Funktion die restlichen Anlagen des Motors nicht beeinträchtigt und von diesen auch nicht beeinträchtigt
wird.
Es wird eine Anordnung zum Umschalten eines Vergasers einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug geschaffen, die alternativ
mit flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff betrieben werden kann. Es handelt sich dabei um einen Vergaser, bei dem
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der Druck vor einer Drosselklappe die Zufuhr von Luft und
Kraftstoff zum Motor durch Betätigung eines mit einer Zumeßnadel versehenen Kolbens bestimmt. Bei Verwendung von flüssigem
Kraftstoff führt der Kolben Auf- und Abbewegungen durch, wodurch ein durch den Vergaser führender Durchlaß unterschiedlich
stark eingeengt wird. Ahnlich wird auch die Nadel veranlaßt unterschiedlich weit in eine Düse einzudringen, um der
Einlaßluft für den Motor flüssigen Kraftstoff zuzumessen. Das veranlaßt eine zu rasche Abnutzung der Zumeßnadel bei Wechselbetrieb
mit flüssigem und gasförmigem Kraftstoff. Um diese Abnutzung zu vermeiden wird erfindungsgemäß eine Anordnung geschaffen,
die mindestens ein in eine elektrische Schaltung eingebautes Solenoid aufweist, um den Kolben zumindest indirekt
so zu betätigen, daß er eine Stellung einnimmt und beibehält, bei der der Durchlaß nur minimal eingeengt wird, wenn
dem Motoransaugsystem Gas zugeführt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Anordnung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
eines Vergasers;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Vergasers.
Zur Anordnung gemäß Figo 1 gehört ein Motor 1 mit einem Einlaßsystem 2, an welches ein Benzinzufuhrsystem 3 und ein Zufuhrsystem
4 für gasförmigen Kraftstoff angeschlossen ist. Außerdem ist ein elektrisches System vorgesehen, um die Wahl
zwischen den genannten Kraftstoff systemen zu steuern.
Im Einlaßsystem 2 sind in Strömungsrichtung vorgesehen
ein Luftfilter 7, eine Gaszufuhrdüse 8, ein Vergaser 9 für
die Zufuhr von Benzin, eine vom Fahrer betätigbare Drosselklappe 10 zum Regulieren der Motorlast sowie eine Einlaßluft-
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sammelkammer 11, von der eine Anzahl von Zweigleitungen 12 zu
den hier nicht gezeigten Brennkammern des Motors führen. Die Abgase werden aus den Brennkammern über ein Abgassystem 13 abgeleitet,
welches nur teilweise gezeigt ist.
Der Vergaser 9 erhält Benzin über das Benzinzufuhrsystem 3, welches eine elektrische Pumpe 15 aufweist, die Benzin
aus einem Tank 16 über eine Leitung 18 in eine Schwimmerkammer
17 fördert, die einen integralen Bestandteil des Vergasers 9 darstellt. Zum Regulieren der Strömung durch die Leitung 18
ist ein Solenoidventil 19 vorgesehen.
Der Vergaser 9 ist mit einem Durchlaß 22 ausgebildet, welcher Teil der Motoreinlaßleitung ist. Im Prinzip handelt es
sich bei dem Vergaser 9 um einen Vergaser, bei dem der Unterdruck
vor einer Drosselklappe sowohl die Luftzufuhr als auch die Kraftstoffzufuhr zum Motor bestimmt. Die Luftzufuhr wird
durch ein Luftventil 20 gesteuert, welches in Form eines zylindrischen Kolbens 21 in Querrichtung in den Durchlaß 22 ragt
und die Strömung durch den Durchlaß unterschiedlich stark drosselt. Der Kolben 21 ist an seinem oberen Ende in der Mitte an
einer Membran 24 befestigt, die an ihrem Umfang zwischen zwei Hälften eines Vergasergehäuses 35 eingeklemmt ist. Dadurch unterteilt
die Membran 24 das Vergasergehäuse 35 in eine obere Kammer 25 und eine untere Kammer 26. Da der Kolben 21 hohl ist,
kann der Luftdruck im Durchlaß 22 durch ein im Boden des Kolbens vorgesehenes Loch 23 auf die Oberseite der Membran 24 wirken.
In der Kammer 26 herrscht atmosphärischer Druck, da sie durch eine Öffnung 27 mit der Umgebung in Verbindung steht.
Der in Abhängigkeit von der Motorlast schwankende Druck bestimmt also die Stellung des Kolbens 21 und damit die Luftzufuhr
zum Motor.
Eine in der Mitte im Kolben 21 vorgesehene Dämpfungseinrichtung 14 wirkt teleskopartig mit dem Kolben 21 zusammen.
Da die Dämpfung se inr ich tung 14 keinen Teil des Anmeldungsge-
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genstandes "bildet und zum Verständnis der Erfindung nicht erläutert
zu werden braucht, wird auf sie nicht weiter eingegangen.
Am unteren Teil des Kolbens 21 ist eine verjüngte Zumeßnadel
28 befestigt. Diese Uadel ist zum Eingriff in eine in
der Schwimmerkammer 17 angebrachte Düse 29 geeignet. Wenn die Zumeßnadel 28 mit den Bewegungen des Kolbens 21 einhergeht,
wird sie unterschiedlich weit in die Düse 29 bewegt. Dadurch wird eine Benzinzufuhr erhalten, die an die jeweils momentan
herrschende Motorlast angepaßt ist. Die Düse 29 ist von unten durch eine in der Schwimmerkammer 17 angeordnete Stellschraube
31 abgestützt, die eine Vielzahl von Querlöchern 32 hat, durch
welche der Düse 29 Kraftstoff zugeführt wird. Die Düse 29 ist von einem Schwimmer 33 umgeben, der ein Schwimmerventil 34 zum
Steuern der Benzinzufuhr aus der Leitung 18 in die Schwimmerkammer 17 betätigt.
Das Zufuhrsystem 4 für gasförmigen Kraftstoff, zoB. verflüssigtes
Petroleumgas oder Erdgas weist einen Behälter 40 auf, in dem das G-as unter Druck in flüssige Form übergeht. Der Behälter
40 ist über eine Leitung 41 und ein Solenoidventil 42
an einen Verdampfer 43 angeschlossen. Das Ventil 42 kann zum Öffnen und Schließen der Leitung 41 durch Handbetätigung des
elektrischen Systems 5 betätigt werden. Die Wärmezufuhr zum Verdampfer 43 erfolgt vom normalen Kühlsystem 45 des Motors
über eine Leitung 46, und das dem Verdampfer 43 in flüssiger Form zugeführte Gas wird nacheinander in Gas umgewandelt. Das
Gas strömt durch eine Leitung 47 und ein Mengenregulierventil 48 durch die ringförmig ausgebildete Gaszufuhrdüse 8 in den
zum Motor 1 führenden Durchlaß 22. Durch Mischen mit der vorbeiströmenden Einlaßluft wird ein. für die Verbrennung im Motor
bestimmtes Kraftstoff-Luftgemisch erhalten.
Durch Handbetätigung des elektrischen Systems 5 ist es
möglich, das Umschalten zwischen Gas- und Benzinbetrieb zu
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steuern. Hierzu ist ein von Hand betätigbarer Wählers chalter
50 vorgesehen, dem Strom durch eine Verbindungsleitung 51 zugeführt wird, die den Wählerschalter 50 mit dem Zündschalter
52 des Fahrzeugs verbindet. In der Verbindungsleitung 51 ist außerdem ein von einem Eelais 53 betätigter Kontakt 54 vorgesehen,
der von dem Relais 53 so betätigt wird, daß er die Verbindungsleitung 51 schließt, sobald ein hier nicht gezeigter
Anlassermotor für den Motor 1 aktiviert wird. Der Kontakt 54 wird dann solange geschlossen gehalten, wie der Motor 1 in Betrieb
ist. Die Punktion des Relais 53 braucht nicht weiter erläutert zu werden, da sie bekannt ist und in Fahrzeugen zum
Steuern elektrisch angetriebener Kraftstoffpumpen benutzt wird.
Der Wählers chalter 50 ist über eine Verbiiidungsleitung
55 mit dem Solenoidventil 19 für die Benzinzufuhr verbunden.
Mit der Verbindungsleitung 55 ist wiederum eine Verbindungsleitung 56 verbunden, die den Wählerschalter 50 an die elektrisch
angetriebene Kraftstoff fördernde Pumpe 15 anschließt. Außerdem ist der Wählerschalter 50 über eine Verbindungsleitung
57 mit dem Solenoidventil 42 verbunden, welches die Gaszufuhr steuert. Ferner ist mit der Verbindungsleitung 57 eine
Verbindungsleitung 58 verbunden, die den Wählerschalter 50 an
einen magnetisierbaren Halter 30 am Vergaser 9 anschließt. Der Halter 30 soll Bewegungen der Zumeßnadel 28 gegenüber der Düse
29 verhindern, wenn dem Motor 1 Gas zugeführt wird. Der Halter
30 blockiert also den Kolben 21 des Luftventils und damit die Zumeßnadel 28 in einer oberen Stellung, so daß der Durchlaß
im wesentlichen ungehindert offen ist.
Zum magnetisierbaren Halter 30 gehören drei Solenoide
36, die an einem oberen Teil des Vergasergehäuses 35 befestigt und in einem Kreis konzentrisch zum Kolben 21 angeordnet sind.
Das Vergasergehäuse 35 besteht ebenso wie der Kolben 21 aus unmagnetischem Leichtmetall. Jedes der Solenoide 36 weist eine
Spule 37 auf, die einen als Eisenkern wirkenden magnetisierbaren Bolzen 38 umgibt. Jeder Bolzen 38 ist mittels eines
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Gewindes am Vergasergehäuse 35 "befestigt und ragt ein gegebenes Stück in die Kammer 26 oberhalb des Kolbens 21. Jede Spule
37 ist von einer Schutzhülse 39 umgeben, und mit den oberen Enden der Schutzhülsen 39 steht allen gemeinsam eine eiserne
Beilagscheibe 81 in Eingriff, die die oberen Enden der Bolzen 38 beim Anziehen der Bolzen in gegenseitiger Ausrichtung
abstützt. Außerdem ist eine untere eiserne Beilagscheibe 83 mittels einer hier nicht gezeigten Schraubverbindung an einem
Klemmring 84 befestigt, der die Membran 24 am Kolben 21 befestigt.
Wenn Strom durch die Spulen 37 fließt, werden die Bolzen 38 magnetisiert. Die dadurch erzeugte Magnetkraft wirkt
auf die am Kolben 21 befestigte eiserne Beilagscheibe 83. Wenn der Abstand zwischen den Bolzen 38 und der Beilagscheibe 83
einen gegebenen Wert unterschreitet, was bei gegebener Last des Motors eintritt, kann diese Kraft den Kolben 21 anheben,
so daß ein unmittelbarer Eingriff zwischen den Bolzen 38 und der eisernen Beilagscheibe 83 erfolgt. Der Kolben 21 wird in
dieser oberen Stellung solange blockiert, wie Strom durch die Spulen 37 der Solenoide 36 fließt. Dadurch ist auch die Zumeßnadel
28 in entsprechender oberer Stellung blockiert, wodurch Verschleißbewegungen gegen die Düse 29 verhindert werden.
Wenn der Wählerschalter 50 in eine Stellung entsprechend
Benzinbetrieb gestellt ist, fließt Strom durch die Verbindungsleitungen 55, 56 zum Solenoidventil 19 und zur benzinfördernden
Pumpe 15. Das Solenoidventil 19 öffnet die Leitung 18, und die Pumpe 15 beginnt dem Vergaser 9 Benzin zuzuführen. Das Solenoidventil
42 erhält jedoch keine Stromzufuhr, so daß kein Gas zugeführt wird. Außerdem besteht keine Stromzufuhr zum Halter
30 am Vergaser, was bedeutet, daß das Luftventil 20 vom Halter 30 unbeeinträchtigt arbeitet.
Wenn der Wählers chalter in eine Stellung entsprechend Gasbetrieb geschaltet ist, wird dem Solenoidventil 42 Strom
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zugeführt, so daß der Motoreinlaßleitung durch die Gaszufuhrdüse 8 Gas zugeführt werden kann. Da die Stromzufuhr zur Pumpe
15 unterbrochen ist, wird in diesem Pail die Zufuhr von
Benzin unterbrochen. Durch die Verbindungsleitung 58 wird der Strom an die Solenoide 36 angelegt, die durch die Wirkung der
Magnetkraft auf den Kolben 21 bewirken, daß dieser eine obere Stellung einnimmt, bei der er am Halter 30 anliegt, so daß der
Durchlaß 22 praktisch für das Hindurchströmen des Kraftstoff-Luftgemisches frei ist.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Anordnung gemäß Pig« 3 wird der Unterdruck im Einlaßsystem 2 des
Motors hinter der Drosselklappe ausgenutzt, um ein sogenanntes Anhalten des Kolbens 21 in einer oberen Stellung zu erreichen.
In diesem Fall steht die Kammer 25 oberhalb des Kolbens 21 mit dem Durchlaß 22 vor der Drosselklappe 10 über eine
Luftleitung 60, ein Solenoidventil 61 und eine Luftleitung 62 in Verbindung. Hier ist im Boden des Kolbens 21 kein Loch vorgesehen,
welches eine Verbindung mit dem Durchlaß 22 herstellt.
Die Kammer 25 steht auch mit dem Einlaßsystem 2 des Motors hinter der Drosselklappe 10 in Verbindung, und zwar über
die Luftleitung 60 und eine Verbindungsleitung 63, das Solenoidventil
61 und eine Leitung 64. Das in diesen Leitungsverbindungen vorgesehene Solenoidventil 61 ist so ausgelegt, daß
wenn eine Leitungsverbindung offen ist, die andere geschlossen ist und umgekehrt. Beim gezeigten Beispiel ist das Solenoidventil
61 mit einer Spule 65 versehen, die einen Kern 66 umgibt, dessen Enden mit Ventilsitzen 67, 68 zusammenwirken, die
in den Enden der Leitungen 60 bzw. 64 ausgebildet sind, welche in das Solenoidventil 61 münden. Der Kern 66 wird von einer
Feder 70 in eine Ausgangslage gedrängt, bei der die Verbindung zwischen der Kammer 25 und dem Durchlaß 22 vor der Drosselklappe
10 offen ist, während die Verbindung zwischen der Kammer 25 und dem Einlaßsystem 2 hinter der Drosselklappe 2 geschlossen
ist. Die Ausgangslage wird eingenommen, wenn die
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Spule 65 nicht erregt ist, während bei erregter Spule 65 die
entgegengesetzte Stellung eingenommen wird. Eine Abdichtung gegenüber dem jeweiligen Ventilsitz 67 bzw. 68 ist durch eine
am Ende der Spule angebrachte Membran 71 bzw. 72 gewährleistet, die jeweils längs ihres Umfangs zwischen zwei verschiedenen
Teilen eines Ventilgehäuses 69 eingeklemmt ist. Wenn
dem Vergaser 9 Benzin zugeführt werden soll, erhält das SoIenoidventil
keinen Strom, so daß es die in Figo 3 gezeigte
Stellung einnimmt, wobei der Luftdruck vor der Drosselklappe 10 über die Leitung 62, das Solenoidventil 61 und die Leitung
60 mit der Kammer 25 in Verbindung steht. Das Luftventil 20
wirkt hierbei in der gleichen Weise wie wenn die Luftdruckverbindung
durch das Loch 23 im Boden des Kolbens 21 gemäß Fig. 2 besteht.
Wenn der Einlaßluft des Motors Gas zugeführt werden soll, fließt Strom durch die Spule 65, um den Kern 66 zu betätigen,
damit dieser eine die Öffnung 68 verschließende Stellung einnimmt. Die öffnung 67 wird dann geöffnet, und der hinter
der Drosselklappe 10 herrschende Unterdruck steht über die Leitung 64, das Solenoidventil 61 und die Leitungen 63, 60 mit
der Kammer 25 in Verbindung. Durch diesen Unterdruck wird der Kolben 21 in seine obere Stellung angehoben und dort gehalten,
bis die Stromzufuhr zur Spule 65 unterbrochen wird. Wenn das erfolgt, ändert das Solenoidventil 61 seine Stellung, und der
Druck vor der Drosselklappe 10 wird wieder mit der Kammer 25 in Verbindung gebracht.
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Claims (4)
1. Anordnung zum Umschalten eines Vergasers einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, die für alternativen
Betrieb mit flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff, z.B. Benzin oder verflüssigtem Petroleumgas geeignet ist, "wobei der
Vergaser (9) mit einem Durchlaß (22) versehen ist, der einen
Teil der Einlaßleitung der Brennkraftmaschine bildet, in welchem einvon Fahrer betätigbares Drosselventil (10) angeordnet
ist, vor dem ein luftventil (20) vorgesehen ist, welches mit einem Kolben (21) ausgebildet ist, der den Durchlaß (22) unterschiedlich
einengt und mit einer verjüngten Zumeßnadel (28) versehen ist, die in eine Düse (29) eingreift und dem Durchlaß
(22) flüssigen Kraftstoff zumißt, sowie eine Düse (8) zum Zumessen gasförmigen Kraftstoffs durch den Durchlaß (22), wobei
die Zufuhr von flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff durch die entsprechende Düse (29, 8) mittels Solenoidventilen (19,
42, 61) regulierbar ist, die von einer elektrischen Schaltung (5) gesteuert sind,
dadurch gekennz ei chne t, daß mindestens eines der in der elektrischen Schaltung (5) vorgesehenen Solenoide
(36, 65, 66) geeignet ist, mindestens indirekt den Kolben (21) so zu betätigen, daß er eine Stellung einnimmt und beibehält,
in der er den Durchlaß (22) minimal einengt, wobei gleichzeitig ein erstes Solenoidventil (42) die Verbindung für die Zufuhr
von gasförmigem Kraftstoff offen hält und ein zweites
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Solenoidventil (19) die Verbindung für die Zufuhr von flüssigem
Kraftstoff geschlossen hält.
2. Anordnung nach. Anspruch 1,
dadurch, gekennzeichnet, daß der Kolben (21)
des Luftventils (20) magnetisch so betätigbar ist, daß er mit mindestens einem magnetisierbar en Eisenkern (38) oder
dgl. in Eingriff tritt.
3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Solenoid (65, 66) in ein Solenoidventil (61) eingebaut ist, welches die Verbindung
einer Kammer (25) mit dem Durchlaß (22) entweder vor oder hinter dem Drosselventil (10) zur Beeinflussung der Kolbenstellung
des Luftventils (20) reguliert.
4. Anordnung nach Anspruch 3»
dadurch gekennzei ohne t, daß eine Leitung (60, 63, 64) zwischen der Kammer (25) und dem Durchlaß (22) hinter
dem Drosselventil (10) vom Solenoidventil (61) offengehalten ist, wenn dem Einlaßsystem (2) der Brennkraftmaschine gasförmiger
Kraftstoff zugeführt wird.
5· Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Kolbens (21) eine magnetisierbar Beilagscheibe (83) befestigt
ist, die von den Anziehkräften einer Anzahl von Solenoiden (36) betätigbar ist, welche konzentrisch mit dem
Kolben (21) im Vergasergehäuse (35) befestigt sind.
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