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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern
der Vordrosseln von Registervergasern.
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Bei bekannten Registervergasern mit je einer Vordrossel in den beiden
Vergaserstufen ist es üblich, die Vordrosseln starr miteinander zu koppeln. Eine
Bimetallfeder sorgt dafür, daß die Vordrosseln dei kaltem Motor@ustand geschlossen
sind und sich mit zunehmender Motorerwärmung allalaalich öffnen. Der Nachteil eines
solchen Registervergasers besteht darin, daß die Vordrosseln beider Vergaserstufen
starr gekoppelt eind und somit keine individuelle, bedarfsabhängige Verstellung
ermöglichen.
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lin weiterer Nachteil von negistervergasern mit Vordrosseln in Sekundärstufen
besteht in der Gefahr des Mitziehens einer Sekundärstufe, da der Saugrohrdruck durch
den Passungsspalt der Hauptdrossel bis unterhalb der Vordrossel wirken kann. Er
wirkt brennstoffördernd ohne entsprechende Luftförderung, so daß reiner Brennstoff
durch den Passungsspalt zusätzlich zum Brenngemisch aus der Primärstufe zum Motor
gelangt. Dies kann durch Überfettung des Brenngemischs zum Stehenbleiben des Motors
führen oder einen onorien Schadstoffausstoß in die Atmosphäre bewirken. Um das zu
verhindern, werden Vordrosseln in Sekundärstufen mit Entlastungsbohrungen versehen
oder mit einem festen Spmlt eingestellt, so daß die Leckmenge durch die Hauptdrossel
keinen Brennstofförderdruck unter der Vordrossel bewirken kann.
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Diese Maßnahme führt jedoch an einer Verschlechterung des Einsatzes
der Sekundärstufen, da erst ein erhöhter Luftdurchsatz
den Einsatz
der Brennstofförderung bewirkt. Dies führt zu einer Ausmagerung des Brenngemischs
und daraus resultierend zu einer verzögerten Lastannahme, usw., besonders in der
Anwärmphase des Motorbetriebes.
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Ferner ist es bekannt, die Vordrossel eines einstufigen Vergasers
mit einem Stellmotor bedarfsabhängig anzusteuern und beispielsweise bei kalten Motorzustand
weiter als bei warmem Notorzustand zu schließen sowie für Beschleunigungsvorgänge
zur Gemischanreicherung vorübergehend in Schließrichtung zu verstellen. Dieses Prinzip
läßt sich nicht ohne weiteres auf Registervergaser mit starr gekoppelten Vordrosseln
übertragen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung der genannten Art so auszubilden, daß sich Registervergaser
durch entsprechende Ansteuerung ihrer beiden Vordrossel mit einem einzigen Stellglied
über den gesamten Lastbereich in einfacher Weise steuern bzw. regeln lassen.
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Darüber hinaus sollen die Brennstofförderung über eine Sekundärstufe
bei Betrieb des Motor nur in der Primärstufe sicher verhindert und eine qute Lastannahme
bei Öffnung einer Sekundärstufe realisiert werden können.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren der
im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Stellung der Vordrossel
einer ersten Vergaserstufe in
Abhängigkeit von wenigstens einem
Betriebsparameter, wie der Motortemperatur und der Betätigung der Hauptdrossel der
ersten Vergaserstufe, bei Freigabe der Vordrossel einer zweiten Vergaserstufe durch
einen Stellmotor beeinflußt wird und daß dann, wenn wenigstens ein Betriebsparameter,
wie der Öffnungsgrad der Hauptdrossel der ersten Vergaserstufe, eine bestimmte Größe
erreicht, die Stellung der Vordrossel der zweiten Vergaserstufe in Abhängigkeit
von wenigstens einei Betriebsparameter, wie der Betätigung der Hauptdrossel der
ersten Vergaserstufe, bei Freigabe der Vordrossel der ersten Vergaserstufe durch
den Stellmo tor beeinflußt wird. Hierdurch ist es in einfacher und preiswerter Weise
möglich, den Registervergaser mit nur einem einzigen Stellmotor über den gesamten
Lastbereich zu steuern bzw. zu regeln, indem die Vordrosseln in den verschiedenen
Betriebsbereiohen jeweils einzeln in Antriebsverbindung mit dem Stellmotor gebracht
werden. Dieses Verfahren ermöglicht eine optimale Anpassung des Vergaserbetriebes
an die jeweiligen Betriebsverhältnisse. Das Verfahren läßt sich sowohl bei Registervergasern
wie auch bei Doppelregistervergasern anwenden.
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In weiterer Ausgestaltung ist er bevorzugt, daß der Stellmotor jede
Vordroseel gegen eine im Öffnungssinne erfolgende Vorspannung, wie Federvorspannung,
in Schließrichtung bedarfsabhängig verstellt. Von den normalerweise offenen Vordrosseln
wird die Vordrossel der ersten Vergaserstufe bei einem Kaltstart durch den Stellmotor
temperaturabhängig in Schließrichtung verstellt, um dann entsprechend dem Warxlauf
allmählich geöffnet zu werden.
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Ein vorübergehendes Schließen der Vordrossel erfolgt auch bei warmem
Motorzustand zur Gemischanreicherung im Beschleunigungsfalle.
Bei
Uberschreiten eines bestinirnten Öffnungsgrades der Hauptdrossel der ersten Vergaserstufe
kann der Stellmotor von der Vordrossel der ersten Vergaserstufe unter Freigabe derselben
auf die Vordrossel der zweiten Vergaserstufe umgeschaltet werden, um den gesamten
Lastbereich überstreichen zu können. Nach Freigabe der ersten Vergaserstufe wird
deren Vordrossel durch die Federvorspannung wieder in Öffnungsrichtung verstellt.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ferner eine Vorrichtung
der genannten Art erfindungsgemäß aus durch einen betriebsparameterabhängig gesteuerten
oder geregelten Stellmotor, durch eine an den Ausgang des Stellmotors angeschlossene
umsteuerbare Antriebskupplung und durch einzeln Antriebaverbindungen zwischen den
Vordrosseln sowie der Antriebskupplung, die je nach Steuerungszustand für einen
Antriebseingriff des Stellmotors mit jeweils einer Vordrossel sorgt. Die umsteuerbare
Antriebskupplung ermöglicht ein einfache Ankoppeln des Stellmotors an die verschiedenen
Vordrosseln, wobei die jeweils nicht angekoppelte Vordrossel freigegeben wird. Da
die Vordrossel-Ansteuerung jemils betriebsparameterabhängig erfolgt, läßt sich hierdurch
ein optimales Betriebsverhalten von Registervergasern bzw. Doppelregistervergasern
erzielen. Da nur ein einziger Stellmotor für beide Vergaserstufen zur Anwendung
kommt, sind der Bauaufwand und die hiermit verbundenen Xosten relativ begrenzt und
kleiner als im Falle einer Anwendung je eines Stellmotors für jede Vordrossel.
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Vorzugsweise werden ein Elektromotor als Stellmotor und ein betriebsparameterabhängiges
elektronisches Steuergerät für den Stellmotor benutzt. Diese MaBnahF ermöglicht
eine einfache
elektronische Steuerung oder Regelung des Vergasers,
und zwar in einer sehr präzisen und vielseitig anpaßbaren Weise. Dabei können problemlos
mehrere Betriebsparameter beliebiger Art berücksichtigt werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung besitzt einen rotatorischen
Stellmotor mit einer Ausgangswelle, auf dieser unter gegenseitigem Axialabstand
drehbar gelagerte, zu den Antriebsverbindungen der Vordrosseln gehörige Antriebshülsen
mit stirnseitigen Antriebsvorsprüngen oder -vertiefungen, einen auf dar Ausgangswelle
axial verschiebbar gelagerten, mit der Ausgangswelle drehfest verbundenen Kupplungsring
mit korrespondierenden Antriebsvertiefungen oder -vorsprüngen an seinen zu den Antriebshülsen
weisenden beiden Stirnseiten und ein mit dem Kupplungsring verbundenes steuerbares
Kupplungsstellglied. Eine derartig ausgebildete Antriebskupplung ist einfach, preiswert,
robust und zuverlässig. Sie ermöglicht mit einfachen Sohaltbewegungen ein wirksames
Verbinden der einzelnen Vordrosseln mit dem Stellmotor und ein Freigeben der Vordrosseln.
Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Kupplungsstellglied mit einem um eine
Achse schwenkbaren, an seinem einen Ende mit dem Kupplungsring verbundenen und durch
eine Feder zu einer Eingriffsendlage des Kupplungsrings mit der einen Antriebshülse
vorgespannten Hebel und mit einem am anderen Ende des Hebels angreifenden, den Hebel
zu der anderen Eingriffsendlage des Kupplungsrings mit der anderen Antriebshülse
verschwenkenden Umschaltglied. Dieses ist vorzugsweise als Elektromagnet ausgebildet.
Auch diese bauliche Maßnahme ist einfach und gewährleistet im Ruhezustand des Umschaltgliedes
eine wirksame Ankopplung der einen Vordrossel an
den Stellmotor.
Dieses gilt insbesondere für die Vordrossel der ersten Vergaserstufe, so daß das
Umschaltglied erst dann angesteuert werden muß, wenn ein Umschalten auf die Vordrossel
der zweiten Vergaserstufe erwünscht ist.
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Vorzugsweise ist ein bei Überschreiten einer bestimmten dffnungsstellung
der Hauptdrossel der ersten Vergaserstufe von einem Antriebseingriff mit der Vordrossel
der ersten Vergaserstufe auf einen Antriebseingriff mit der Vordrossel der zweiten
Vergaserstufe umschaltendes Umschaltglied vorhanden. Demnach werden ab einer gewissen
öffnungsstellung der Hauptdrossel, also ab einem bestimmten Lastpunkt, die Vordrossel
der ersten Vergaserstufe bis zur öffnungsstellung freigegeben und die Vordrossel
der zweiten Vergaserstufe bis zum Vollast-Betriebspunkt bedarfsabhtngig angesteuert,
Abgesehen davon, daß auch andere Abhängigkeiten für das Umschalten der Antriebskupplung
möglich sind, ist die Abhängigkeit von der Öffnungsstellung der Hauptdrossel besonders
zweckmäßig, um den gesamten Lastbereich optimal überstreichen zu können.
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In weiterer Ausgestaltung ist es möglich, ein gemeinsames betriebsparameterabhängiges
Steuergerät für den Stellmotor und das Umschaltglied zu benutzen. Diese Ausführungsform
ist besonders zweckmäßig im Falle einer Verwendung eines elektromotorischen Stellmotors
und eines Elektro:nagneten als Umschaltglied, da dann zur Signalerfassung, -verarbeitung
und -ansteuerung ausschließliche@@@ktrische Signale benutzt werden kennen, was den
Aufbau und den Betrieb der gesamten Einrichtung vereinfacht.
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Eine alternative Ausfuhrungsform der Vorrichtung zeichnet sich durch
einen rotatorischen Stellmotor mit einer Ausgangswelle und durch eine diese mit
den Antriebsverbindungen der Vordrosseln verbindende Freilaufkupplung als Antriebskupplung
aus. Dabei ist es besonders bevorzugt, eine Freilaufkupplung mit einer mit der Ausgangswelle
des Stellmotors drehfest verbundenen Antriebsscheibe zu benutzen, die mit zwei in
Umfangsrichtung verlaufenden Steuerschlitzen ausgebildet ist, in die jeweils ein
Mitnehmer der Vordrossel-Antriebsverbindungen eingreift, , wobei die Mitnehmer zu
entgegengesetzten Enden der Steuer schlitze vorgespannt sind und in Ruhestellung
des Stellmotors hieran anliegen. Eine solche Freilaufkupplung benötigt kein Umschaltglied
und für das Verstellen der einzelnen Vordrosseln lediglich ein Umkehren der Drehrichtung
des Stellmotors. Dabei wird jeweils ein Mitnehmer mit der zugeordneten Vordrossel
verstellt, während der andere Mitnehmer mit der diesem zugeordneten Vordrossel in
der vorgespannten Ruhestellung verbleibt, und zwar über den gesamten Freilaufbereich
der Freilaufkupplung. Im Falle einer Drehrichtungsumsteuerung des stellmotors gelangt
der zunächst angetriebene Mitnehmer vorspannungabedingt in die Ruhestellung, wonach
der zunächst nicht angetriebene Mitnehmer von der Freilaufkupplung mitgenommen wird,
während der andere Mitnehmer über den Freilaufbereich der Freilaufkupplung in Ruhestellung
verbleibt.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die Vordrosseln zu ihren
Öffnungsstellungen vorgespannt, und zwar einfachheitahalber durch Schwerkraftvorspannung
oder Federvorspannung. Damit gelangen die Vordrosseln unabhängig von der Ausbildung
der Antriebskupplung immer dann in ihre Öffnungsstellungen, wenn keine
Antriebsverbindung
mit dem Stellmotor besteht. Dieser muß beim Schließen der jeweiligen Vordrossel
deren Vorspannung überwinden.
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Im Falle der Verwendung einer Antriebskupplung mit einem Umschaltglied
ist es möglich, einen aus einer Ruhestellung einseitig verdrehbaren Stellmotor zu
benutzen. Je nach Stellung des Umschaltgliedes wird dann die eine oder andere Vordrossel
angetriebes. Im Falle einer Anwendung einer Freilaufkupplung ist es im Hinblick
auf eine einfache Ausbildung derselben jedoch sinnvoll, einen aus einer Ruhestellung
zweiseitig verdrehbaren Stellmotor einzusetzen, der drehrichtungsabhängig die eine
oder andere Vordrossel antreibt.
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Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 - in einer schematischen perspektivischen Gesamtansicht
eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, Figur
2 - einen schematischen Schnitt längs der Linie II-II aus Figur 1 und Figur 3 -
in einer schematischen perspektivischen Gesamtansicht eine zweite Ausführungsform
einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß Figur 1 besitzt ein Registervergaser zwei schematisch angedeutet
Vergaser-Ansaugrohre mit je einer schwenkbar gelagerten klappenförmigen Vordrossel
10 bzw. 12. Die Vordrosseln 10, 12 haben eine offene Ruhestellung und sind auf drehbar
gelagerten Wellen 14 bzw. 24 befestigt, die ihrerseits mit Hebeln 16 bzw. 26 drehfest
verbunden sind. Verbindungsstangen 18 bzw. 28
sind einerseits an
den Hebeln 16 bzw. 26 und andererseits an Hebeln 20 bzw. 30 von koaxial drehbar
gelagerten Antriebshülsen 22, 32 angelenkt. Gemäß Figur 2 sind diese an den einander
zugekehrten Stirnseiten jeweils mit wenigstens einer Antriebsvertiefung 34 bzw.
36 versehen.
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Wie e@@aus Figur 1 ersichtlich ist, sind die Hebel 16 bzw. 26 über
Öffnungsfedern 38 bzw. 40 so mit ortsfesten Punkten verbunden, daß die Vordrosseln
10 bzw. 12 in die dargestellten öffnungspositionen vorgespannt werden, in denen
sie an nicht dargestellten Anschlägen anliegen.
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Ein elektromotorischer Stellmotor 42 besitzt eine Ausgangswelle 43,
die in einem durch Pfeilrichtung dargestellten Schweenbereich drehbar ist. Die Antriebshülsen
22, 32 sind auf der Ausgangswelle 43 drehbar gelagert und können mit dieser mittels
einer Antriebskupplung 45 wechselseitig in Dreheingriff gebracht werden.
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Die Antriebskupplung 45 besitzt einen Kupplungsring 46, der gemäß
Figur 2 drehfest mit der Ausgangswelle 43 verbunden und auf dieser in einem gewissen
Arbeitsbereich in Doppelpfeilrichtung längsverschiebbar gelagert ist. Der xupplungsring
46 hat an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten in Axialrichtung vorstehende Vorsprünge
48, 50, die mit den Antriebsvertiefungen 34, 36 korrespondieren und je nach Axialposition
des Kupplungsrings 46 in diese ankuppelnd eingreifen können. Dadurch kann ein Drehantrieb
von der Ausgangswelle 43 über den Kupplungsring 46 jeweils auf die Antrlebshtlse
22 oder 32 erfolgen. Der Kupplungsring 46 ist an einem Ende eines Kupplungshebels
52 befestigt oder angelenkt,
der um eine ortsfeste Achse 54 so
verschwenkbar ist, daß sich der Kupplungsring 46 in Längsrichtung der Ausgangswelle
43 verschieben läßt.
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Eine ortsfest angebundens Feder 56 verschwenkt den Kupplungshebel
52 normalerweise so, daß in der Ruhestellung der Antriebskupplung 45 der Antriebsvorsprung
48 des Xupplungsrings 46 in die Antriebsvertiefung 34 der Antriebshülse 22 angreift
und somit eine Antriebsverbindung zwischen dem Stellmotor 42 und der Vordrossel
10 der ersten Vergaserstufe besteht. Wenn ein Umschalten der Antriebsverbindung
auf die Vordrossel 12 der zweiten Vergaserstufe erwünscht ist, wird ein mit dem
Kupplungshebel 52 ebenfalls verbundenes Umschaltglied 58 in Form ein Elektromagneten
so angesteuert, daß der Kupplungsring 46 entgegen der Wirkung der Feder 56 bis zu
einem Kupplungseingriff mit der Antriebshülse 32 verschoben wird. Dabei wird die
Vordrossel 10 der ersten Vergaserstufe freigegeben und durch die Feder 38 in die
öffnungsstellung bewegt.
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Gemäß Figur 1 sorgt ein elektronisches Steuergerät 44 einerseits für
ein Ansteuern des Stellmotors 42 und andererseits für ein Ansteuern des Umschaltgliedes
58. Die Ansteuerungsvorgänge können in Abhängigkeit von nicht näher bezeichneten,
durch Eingangspfeile des Steuergerätes 44 angedeuteten Betriebsparametern erfolgen.
Beispielsweise ist es möglich, den Stellmotor 42 in Abhängigkeit von der Motortemperatur
sowie der Gasbetätigung bedarfsabhängig anzusteuern, wobei die Vordrossel bei kaltem
Motorzustand weiter geschlossen wird und im Beschleunigungsfalle vorübergehend gemischanreichernd
in Schließrichtung verstellt wird. Demgegenüber kann die Ansteuerung des Umschaltgliedes
58
beispielsweise in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der Hauptdrossel
der ersten Vergaserstufe durchgeführt werden, bo daß nach Überschreiben eines bestimmten
öffnungsgrades ein Umschalten auf die Vordrossel der zweiten Vergaserstufe erfolgt.
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In Figur 3 sind diejenigen Teile, die denjenigen aus Figur 1 entsprechen,
mit denselben Bezugszeichen belegt. Demnach sind die Vordrosseln 10 bzw. 12 der
ersten und zweiten Vergaserstufen auf drehbar gelagerten Wellen 14 bzw. 24 mit daran
angebrachten Hebeln 16 bzw 26 befestigt. Diese sind über die an den Hebeln 16 bzw.
26 angelenkten Verbindungsstangen 18 bzw. 28 mit einer als Freilaufkupplung ausgebildeten
Antriebskupplung 59 verbunden.
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Die Antriebskupplung 59 besitzt eine auf der Ausgangewelle 43 des
Stellmotors 42 befestigte Antriebsscheibe 60 mit zwei in Umfangsrichtung verlaufenden
Steuerschlitzen 62 bzw. 64. Ein mit der Verbindungsstange 18 verbundener Mitnehmer
66 greift in den Steuerschlitz 62 ein, während ein mit der Verbindungsstange 28
verbundener Mitnehmer 68 in den Steuerschlitz 64 eingreift. In der Ruhestellung
des Stellmotors 42 liegen die M@tnehmer 66 und 68 infolge der Vorspannung der auf
die Hebel 16 bzw. 26 einwirkenden Öffnungsfedern 38 bzw. 40 an entgegengesetzten
Enden der Steuerschlitze 62 bzw. 64 an.
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Mit Hilfe des elektronischen Steuergerätes 44 kann der Stellmotor
42 aus der dargestellten Ruhestellung betriebsparameterabhängig zu der Stellung
I oder II, also in unterschiedlichen Drehrichtunggen, gedreht werden. Be einer Verdrehung
zur Stellung I wird der Mitnehmer 66 unter weiterhin erfolgender Anlage am Ende
des Steuerschlitzes 62 so verstellt, daß die Vordrossel 10 entgegen
der
Wirkung der öffnungsfeder 38 in Schließrichtung verstellt wird. Bei dieser Verstellung
hebt sich der Mitnehmer 68 von dem Ende des Steuerschlitzes 64 ab, da er durch die
nicht dargestellte öffnungsbegrenzung der Vordrossel 12 in der gezeigten Ruhestellung
verbleibt. Soiit kann die Vordrossel 10 im Rahmen des durch die Länge des Steuerschlitzes
64 vorgegebenen Freilaufes ohne Beeinflussung der Vordrossel 12 in Schließrichtung
verstellt werden. Beim Zurückdrehen des Stellmotors 42 zu der Ruhestellung sorgt
die öffnungsfeder 38 dafür, daß der Mitnehmer 66 dem Ende des Steuerschlitzes 62
folgt und somit die Vordrossel 10 bis zur öffnungsstellung verstellt wird.
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Beim Verstellen des Stellmotors 42 zu der Position II ergeben sich
umgekehrte Ansteuerungsverhältnisse. Der Mitnehmer 68 wird entgegen der Wirkung
der öffnungsfeder 40 in Schließrichtung der Vordrossel 12 verstellt, wobei der Mitnehmer
66 durch eine entsprechend öffnungsbegrenzung der Vordrossel 10 in der dargestellten
Ruheposition verbleibt. Damit kann die Vordrossel 12 im Bereich des durch die Länge
des Steuerschlitzes 62 vorgegebenen Freilaufes ohne Beeinflussung der Vordrossel
10 verstellt werden. Beim Zurückführen des Stellmotors 42 in die dargestellte Ruheposition
aorgt die öfftungsfeder 40 für ein Zurückbewegen der Vordrossel 12 in die Öffnungsstellung.
Wenn die Steuerschlitze 62 und 64 ausreichend lang sind, können die Vordrosseln
10, 12 unabhängig voneinander aus ihren Öffnungsstellungen in die Schließstellungen
gebracht werden.
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Die dargestellten Ausführungsformen sind beispielhaft und können berüg@ich
ihrer Detailgestaltung, wie der Antriebskupplung, vielfältig abgewandelt werden.
In jedem Falle ist es dabei jedoch
möglich, mit nur einem einzigen
Stellmotor eine individuelle, @edarfsabhängige Verstellung der Vordrosseln von Registervergasern
bzw. Doppelregistervergasern durchzuführen, so daß sich in relativ einfacher Weise
eine beispielsweise elektronische Steuerung oder Regelung derartiger Vergaser über
den gesamten Lastbereich erzielen läßt.