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Modell zur Darstellung der Funktion eines Vergasers
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Die Erfindung betrifft ein Modell zur Darstellung der Funktion eines
Vergasers.
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Die Funktion eines Vergasers ist erfahrungsgemäß für einen Auszubildenden
relativ schwierig zu verstehen. Eine theoretische Erläuterung der Vorgänge in einem
Vergaser stößt insbesondere in Berufsschulen häufig auf Unverständnis, so daß der
gewünschte Unterrichtserfolg häufig ausbleibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Modell zur Darstellung
der Funktion eines Vergasers zu erstellen, das das Verständnis für die Vorgänge
in einem Vergaser erheblich erleichtert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein oben offenes rohrförmiges
Hauptteil aus durchsichtigem Material mit konische Verengung der Innenwandung nach
Art einer Venturi-Düse in die eine durch die Wandung des Rohrteils hindurchgeführte
dünne Rohrleitung aus durchsichtigem Material einmündet, durch ein steckbar an die
Rohrleitung angeschlossenes zylindrisches Schwimmerteil aus durchsichtigem Material
mit einer durch einen Schwimmer verschließbaren Einlauföffnung an der Oberseite
des Schwimmerteils,
durch einen mit der Einlauföffnung des Schwimmerteils
verbundenen zylindrischen Flüssigkeitsbehälter aus durchsichtigem Material und durch
einen das untere offene Ende des rohrförmigen Hauptteils umgebenden Behälter mit
einer Ansaugöffnung für einen Ventilator.
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Das erfindungsgemäße Modell beruht auf der Oberlegung, daß die Vorgänge
in einem Vergaser nicht an einem funktionsfähigen Vergaserdargestellt werden müssen.
Andererseits sollten die Vorgänge in einem Vergaser möglichst deutlich sichtbar
gemacht werden.
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Die Erfindung beruht daher auf dem Gedanken, ein Funktionsmodell eines
Vergasers aus durchsichtigem Material unter Trennung von Baugruppen voneinander
zu erstellen. Dabei muß lediglich die Saugwirkung des laufenden Motors simuliert
werden. Dies kann durch einen einfachen Ventilator geschehen. Die steckbare Anordnung
der Baugruppen hat den Vorteil, daß der Vergaser in seiner Grundform aufgebaut werden
kann und durch weitere Baugruppen erweiterungsfähig ist, so daß zunächst das einfache
Grundprinzip eines Vergasers und dann die in der Praxis heute üblichen Verfeinerungen
in ihrer Wirkung gezeigt werden können.
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Für das Vergasermodell kann jede ungefährliche Flüssigkeit verwendet
werden, vorzugsweise gefärbtes Wasser.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der rohrförmige Hauptkörper
mindestens zwei steckbar verbindbare Rohrteile auf.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann mit dem ersten
Rohrteil ein drittes Rohrteil aus durchsichtigem Material steckbar verbunden sein,
in dessen Wandungen eine Achse mit einer den Rohrquerschnitt verengenden kreisförmigen
Klappe von außen dreh bar gelagert ist. Dieses dritte Rohrteil dient zur Simulierung
der Verhältnisse bei einem Vergaser mit einer Drosselklappe.
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Besonders sinnvoll läßt sich dieses dritte Rohrteil einsetzen,
wenn
es ein Leerrohr gleicher Größe ersetzt. Dann kann nämlich mit einfachen Mitteln
das leere Rohr, das zur Darstellung der Verhältnisse in einem Vergaser einfachster
Ausführungsform dient, gegen das dritte Rohrteil ausgewechselt werden, so daß dann
im Unterschied zu der einfachsten Ausführungsform die Verhältnisse an einem Vergaser
mit einer Drosselklappe verdeutlicht werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist auf das erste
Rohrteil ein viertes Rohrteil steckbar aufgesetzt, in dessen Wandungen ebenfalls
eine Achse mit einer den Rohrquerschnitt verengenden kreisförmigen Klappe von außen
drehbar gelagert ist.
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Dieses vierte Rohrteil, das auf der anderen Seite des ersten Rohrteils
als das dritte Rohrteil angeordnet ist, dient zur Simulierung der Funktion einer
Starterklappe. Vorzugsweise ist die Klappe mit einem Einwegventil versehen.
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Die steckbare Ausführung der Verbindungen der Baugruppen des erfindungsgemäßen
Ventils erlaubt den Einsatz eines Düsenteils aus durchsichtigem Material zwischen
der Rohr leitung und dem Schwimmerteil, wobei das Düsenteil eine Eingangsleitung
aufweist, in die eine erste, oben offene Luftleitung von oben mündet und von der
eine Steigleitung abzweigt, in die eine zweite, oben offene Luftleitung von oben
mündet. Dieses Düsenteil dient zur Zumischung von Luft in die Flüssigkeitsleitung
vor dem Vergaser. Wenn in die Wandung des Düsenteils ein in die Steigleitung mündendes,
deren querschnittverengendes Mengenbegrenzungsteil schraubbar eingesetzt ist, kann
durch Auswechslung damit eine Leerlaufdüse mit verschiedenen Durchlaßquerschnitten
simuliert werden.
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Eine weitere Verfeinerung der Funktion des Vergasermodells läßt sich
erreichen, wenn das dritte Rohrteil Öffnungen in der Seitenwandung in Höhe der drehbaren
Klappe aufweist, in die Abzweigungen
der in die Venturi-Düse einmündende
Rohrleitung einmünden. Diese Abzweigungen können vorzugsweise durch eine Rohrleitung
gebildet sein, in die die zweite Luftleitung und die Steigleitung des Düsenteils
münden. Zur Simulierung einer Leerlaufregulierungsschraube kann in die Abzweigungen
ein den Querschnitt verengendes Absperrteil hineinragen.
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Zur Darstellung der Druckverhältnisse an verschiedenen Stellen des
Hauptteils befinden sich vorzugsweise in den Wandungen des Hauptteils öffnungen,
die über Schlauchleitungen mit U-förmigen Rohrstücken verbunden sind. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die U-förmigen Rohrstücke auf einer Höhe angeordnet sind
und in die U-förmigen Rohrstücke eine Trennwand eingeschoben ist, so daß sich auf
einer Seite der Trennwand nur jeweils ein Schenkel der U-förmigen Rohrstücke befinden.
Die U-förmigen Rohrstücke können vorzugsweise einzeln relativ zueinander in der
Höhe verstellbar sein, um eine einfache Justierung auf eine gemeinsame Nullinie
zu ermöglichen.
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Bekanntlich lassen sich derartige U-Rohre als Druckmesser-verwenden,
wenn sie mit Flüssigkeit gefüllt sind. Wenn nun auf der Betrachterseite der Trennwand
Skalen angeordnet sind, lassen sich ohne weiteres die Druckdifferenz und relative
Drücke an den verschiedenen Stellen des Hauptteils leicht ablesen. Die Skalen können
vorzugsweise durch abnehmbare transparente Millimeterfolie gebildet sein, so daß
dann die Höhe der Flüssigkeit in den U-förmigen Rohren auf der Millimeterfolie eingetragen
und zu einer Kurve verarbeitet werden kann.
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Die Handhabbarkeit des erfindungsgemäßen Modells wird dadurch verbessert,
daß alle Teile des Modells auf einer selbststehenden Trägerplatte befestigt sind.
Es muß dann lediglich noch der Anschluß zu einem Ventilator, der beispielsweise
durch einen Staubsauger gebildet sein kann, hergestellt werden, um das Modell arbeitsfähig
zu machen.
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Die ERfindung soll im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es zeigen: Fig. 1 - ein Modell für einen Vergaser in einfachster
Ausführungsform Fig. 2 - ein Modell für einen Vergaser mit einer Drosselklappe und
einer Starterklappe Fig. 3 - ein Modell für- einen Vergaser mit einer Leerlaufregul
ierungsdüse Fig. 4 -- ein Modell für einen Vergaser mit einer Reihe von-Regelmöglichkeiten
Fig. 5 a - c eine Darstellung der Anordnung der U-förmigen Rohre zur Druckmessung
Das in Fig. 1 dargestellte Vergasermodell besteht aus einem rohrförmigen Hauptteil
1, dessen wesentlichster Teil ein erster Rohrteil 2 ist, dessen Innenwandungen sich
über eine gewisse Strecke konisch verjüngen und eine Art Venturi-Düse 3 bilden.
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Durch eine öffnung 4 in der Wandung des ersten Rohrteils 2 ist eine
Rohrleitung 5 hindurchgeführt, die in die Verengung der Venturi-Düse 3 einmündet.
Die Rohrleitung 5 ist an diesem Ende mit einem Kopf 6 abgeschlossen und weist in
Richtung der Verbreiterung der Venturi-Düse 3 zeigende Öffnungen 6' auf. Aus fertigungstechnischen
Gründen kann das erste Rohrteil 2 in zwei Teile unterteilt sein, wie dies in der
Zeichnung angedeutet ist.
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Der Kopf 6 kann steckbar auf der Rohrleitung 5 befestigt sein, um
beim Einsatz einer anderen Venturi-Düse ausgetauscht werden zu können.
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Oberhalb des ersten Rohrteils befindet sich steckbar angeflanscht
ein erstes Leerohr 7, das oben offen ist und unten eine allmähliche Verengung aufweist,
die eine nach oben gerichtete Erweiterung oberhalb der Venturi-Düse 3 des ersten
Rohrteils 2 fortsetzt, wobei die Verengung als eigenes ringförmiges Steckteil des
Leerrohrs 7 angebracht sein kann. Ein zweites Leerrohr 8 ist über eine Rohrmuffe
9 steckbar auf der Unterseite des ersten Rohrteils 2 angebracht. Ein zweites Rohrteil
10 befindet sich unterhalb des zweiten Leerrohrs 8 und ist nach unten offen. Das
nach unten offene Ende des zweiten Rohrteils 10 ist von einem Kasten 11 umgeben,
der eine Ausgangsöffnung 12 für einen (nicht dargestellten) Ventilator aufweist.
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In dem Kasten 11 mündet das unten offene Ende des zweiten Rohrteils
10 in einen Flüssigkeitsabschneider 13, so daß die durch den Ventilator aus dem
Vergaser abgesaugte Luft durch den Flüssigkeitsabschneider 13 strömen muß.
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Die Rohrleitung 5 ist über ein Absperrventil 14 mit einer Öffnung
im Boden einer Schwimmerkammer 15 verbunden. Die üblicherweise teilweise mit Flüssigkeit
gefüllte Schwimmerkammer 15 weist einen Schwimmer 16 auf, der an seiner Oberseite
einen konischen Ansatz 17 trägt, der mit seiner Spitze in eine Öffnung 18 an der
Oberseite der Schwimmerkammer 15 hineinragt, wenn der Schwimmer 16 seine obere Stellung
erreicht hat. Der Ansatz 17 und die Öffnung 18 arbeiten nach Art eines Schwimmernadelventils
zusammen. Die Öffnung 18 ist über ein weiteres Absperrventil 19 mit einem Bodenauslaß
eines kalibrierten Flüssigkeitsbehälters 20 verbunden. Dieser Flüssigkeitsbehälter
fungiert als Tank des Kraftfahrzeugs.
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Das erste Leerrohr 1 weist in seinem unteren Bereich oberhalb der
einsetzenden Verengung und an seinem unteren Ende jeweils eine öffnung 21, 22 auf,
die über Schlauchleitungen 23 mit jeweils U-förmigen Rohr 24 verbunden sind. Eine
weitere derartige Öffnung 25 befindet sich auf der Höhe der Verengung der
Venturi-Düse
3. In dem zweiten Leerrohr 8 ist ebenfalls eine derartige öffnung 26 angeordnet.
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Mit dem in Fig. 1 dargestellten Modell läßt sich die Funktion eines
simplen Vergasers nachbilden. Dazu wird in den Tank 20 eine gefärbte Flüssigkeit
gefüllt, die bei einem realen Vergaser der Treibstoff ist. Über das geöffnete Absperrventil
19 gelangt die Flüssigkeit in die Schwimmerkammer 15, in der der Schwimmer 16 mittels
des Nadelventils 17, 18 für einen etwa konstanten Flüssigkeitspegel sorgt. Der Flüssigkeitspegel
stellt sich so ein, daß der Flüssigkeitsstand in der Rohrleitung 5 etwas unterhalb
der Öffnungen 6 liegt. Wenn nun durch den Ventilator Luft aus dem Kasten 11 abgesauft
wird, entsteht ein Unterdruck am unteren Ende des Hauptteils 1, der dafür sorgt,
daß am oberen offenen Ende Frischluft angesaugt wird. Die Frischluft strömt in der
Verengung der Venturi-Düse 3 an den Öffnungen 6 vorbei und bewirkt dadurch einen
Unterdruck an den Öffnungen 6. Durch die wegen der Verengung mit hoher Geschwindigkeit
an den Öffnungen vorbei strömende Luft werden Flüssigkeitsteilchen mitgerissen,
so daß ein Luft-Flüssigkeits-Gemisch in dem unteren Teil des Hauptteils 1 entsteht
und vom Ventilator angesaugt wird.
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In der Ausführungsform in Fig. 2 ist das untere Leerrohr 8 ersetzt
durch ein drittes Rohrteil 27 und das obere Leerrohr 7 durch ein viertes Rohrteil
28. In den Wandungen des dritten Rohrteils 27 ist eine Achse 29 drehbar gelagert,
auf der sich eine im Querschnitt runde Klappe befindet, durch die der freie Querschnitt
des dritten Rohrteils 27 verengt werden kann. Die Achse 29 kann durch ein (nicht
dargestelltes) Betätigungsglied von außen gedreht werden. Die Klappe 30 dient zur
Simulierung einer Drosselklappe eines Vergasers. Das dritte Rohrteil weist eine
der öffnung 26 entsprechende Öffnung 26' und eine weitere öffnung 40 in der Wandung
auf.
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Das vierte Rohrteil 28 ist in ähnlicher Weise mit einer Achse 31 und
einer Klappe 32 versehen. Die Klappe 32 hat die Funktion einer Starterklappe, durch
die der Luftanteil in dem Luft-Brennstoff-Gemisch verringert wird. Die Klappe 32
ist mit einem nur nach unten öffnenden Flatterventil 33 versehen, das beim Überschreiten
eines bestimmten Druckes öffnet.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß durch die Ersetzung der beiden
Leerrohre 7, 8 durch das dritte und vierte Rohrteil 27,28 die Funktion eines Vergasers
mit Drosselklappe und Starterklappe gezeigt werden kann. Selbstverständlich ist
es auch möglich, nur das erste Leerrohr 7 oder nur das zweite Leerrohr 8 jeweils
zu ersetzen, so daß auch die Wirkung der Drosselklappe allein bzw. der Starterklappe
allein verdeutlicht werden kann.
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Zur Darstellung des Druckverlaufes oberhalb und unterhalb der Starterklappe
weist das vierte Rohrstück neben einer Öffnung 21', die der öffnung 21 in dem ersten
Leerrohr 7 entspricht, eine oberhalb der Klappe 32 angeordnete öffnung 34 auf, an
die eine Schlauchleitung 23 und ein U-förmiges Rohr 24 angeschlossen sind.
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Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen
dem in Fig. 2 dargestellten. Die Rohrleitung 5 weist jedoch eine Abzweigung 35 auf,
die in mehrere untereinander angeordnete Öffnungen 36 und eine mit Abstand darunter
angeordnete Öffnung 37 mündet. Die Öffnungen 36 und 37 befinden sich etwa in Höhe
der Klappe 30. In die zur unteren Öffnung 37 führende Leitung ragt ein den Querschnitt
dieser Leitung verengender Stempel 38 hinein, der schraubbar an einem Gehäuse 39
befestigt ist, so daß mit dem Stempel 38 die Funktion einer Leerlaufregulierungsschraube
ausgeübt werden kann.
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Zur Überprüfung der Druckverhältnisse oberhalb und unterhalb der Drosselklappe
bei dieser Anordnung weist das dritte Rohrstück
27 neben der öffnung
26' unterhalb der Klappe 30 eine zusätzliche öffnung 40' oberhalb der Klappe 30
auf, an die ebenfalls über eine Schlauchleitung 23 ein U-förmiges Rohr 24 angeschlossen
ist.
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Fig. 4 zeigt das Vergasermodell aus Fig. 3 mit weiteren Einstellmöglichkeiten.
Dazu ist in die Rohrleitung 5 steckbar ein Düsenteil 41 eingesetzt. Das Düsenteil
weist eine an das Absperrventil 14 angeschlossene Eingangsleitung 42 auf, in die
eine erste Luftleitung 43 von oben einmündet. Die erste Luftleitung 43 ist nach
oben hin offen. Vor der Einmündung der ersten Luftleitung 43 in die Eingangsleitung
42 zweigt von dieser eine Steigleitung 44 ab und mündet in eine nach oben offene
zweite Luftleitung 45. Vor der Einmündung in die zweite Luftleitung 45 weist die
Steigleitung 44 einen Knick auf, in den ein Mengenbegrenzungselement 46 hineinragt,
das in eine Wandung des Düsenteils 41 eingeschraubt ist. Von der Einmündungsstelle
der Steigleitung 44 und der zweiten Luftleitung 45 führt eine gemeinsame Leitung
als Abzweigung 35 zu den Öffnungen 36, 37 in dem dritten Rohrstück 27. Durch die
in die Zuleitung 42 mündende erste Luftleitung wird dem Vergaser durch die öffnung
6 bereits keine reine Flüssigkeit, sondern eine mit Luft angereicherte Flüssigkeit
zugeführt. Gleiches gilt für die Öffnungen 36 und 37 mit dem Regulierelement 38.
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Am Düsenteil 41 sind die Öffnungen der Eingangsleitung 42, der Steigleitung
44, der Luftleitungen 43 und 45 durch die Düsen 49, 46, 50, 51 gebildet. Durch Auswechseln
einzelner Düsen gegen Düsen mit anderen Durchmessern läßt sich die Funktion des
Durchtrittsquerschnittes auf die Zusammensetzung und die Menge des Gemisches an
den Austrittsöffnungen im Vergaser darstellen.
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Die Menge des Leerlaufgemisches läßt sich durch das Regulierelement
38 gesondert regeln.
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Die U-förmigen Rohre 24 dienen zur Druckmessung an den verschiedenen
Stellen des Vergasermodells. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen
die Schenkel der auf gleicher Höhe angeordneten U-förmigen Rohrstücke 24 eine Trennwand
52 eingeführt. Auf der Ableseseite der Trennwand 52 ist daher nur ein Schenkel des
U-förmigen Rohrstücks 24 sichtbar. Die oberen Enden jeweils eines Schenkels der
U-förmigen Rohrstücke 24 sind über ein Schlauchstück mit den entsprechenden Öffnungen
in dem Hauptteil 1 des Modells verbunden. Der andere Schenkel kann entweder oben
offen sein, wenn der Druck gegen den Atmosphärendruck gemessen werden soll oder
mit einer Referenz-Druckquelle zur Durchführung einer Differenzdruckmessung verbunden
sein.
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In Fig. 5 b ist dargestellt, wie die Anordnung der U-förmigen Rohrstücke
24 am vorteilhaftesten ist. Die Anordnung geschieht zweckmäßigerweise proportional
zur Höhe der zugehörigen öffnungen 34, 21', 22, 25, 40', 26'. Dann läßt sich der
Druckverlauf in dem Hauptteil in Form einer Kurve leicht ablesen.
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Vorzugsweise befindet sich auf der Ableseseite der Trennwand 52 ein
abnehmbares Millimeter-Transparent 53, so daß die Meßpunkte unmittelbar auf das
Millimeter-Transparent übertragen und zu einer Kurve verbunden werden können. Zweckmäßigerweise
werden alle U-förmigen Rohre 24 so mit Flüssigkeit gefüllt und ggf.
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justiert, daß vor Inbetriebnahme der Flüssigkeitspegel in den U-förmigen
Rohren 24 der Null-Linie entspricht.
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Das beschriebene Vergasermodell erlaubt also nicht nur die Sichtbarmachung
der Mischvorgänge in einem Vergaser, sondern auch die unmittelbare Meßwertaufnahme
der Drücke an verschiedenen Stellen des Hauptteils des Vergasers. Vorzugsweise sind
alle Teile aus durchsichtigem Material aus Acrylglas hergestellt.