DE3124835C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Hilfsvergaser für den Start von Brenn­ kraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hilfsvergaser dienen zum besseren Starten von Verbrennungsmo­ toren, insbesondere bei sehr tiefen Temperaturen. Zu diesem Zweck wird aus einem separaten Brennstoffbehälter beim Star­ ten zusätzlich ein Brennstoff-Luft-Gemisch in die Ansaugrohre eingespritzt. Diese Hilfsvergaser werden beim Start durch eine elektromagnetische Spule gesteuert, die von einer Batte­ rie gespeist wird. Diese ist bei sehr niedrigen Temperaturen (z. B. etwa -30°C bis -35°C) nicht störungsfrei funktions­ fähig, da die an den Klemmen der Batterie verfügbare elektri­ sche Energie bei diesen Temperaturen zu schwach ist (etwa 1/3 der bei normalen Temperaturen verfügbaren Energie), um eine notwendige Erregung der elektromagnetischen Spule hervorzuru­ fen.

Ein solcher Hilfsvergaser ist aus der US-PS 42 02 309 be­ kannt. Bei diesen Vergasern wird beim Starten eine elektroma­ gnetische Spule erregt, deren Kern einen Ventilstößel auf­ weist, der im erregten Zustand das Rückschlagventil eines zu­ satz-Kraftstoffbehälters betätigt, so daß ein zusätzliches Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird.

Ein solcher Hilfsvergaser hat jedoch den Nachteil, daß gleichzeitig mit dem Startvorgang, d. h. der Betätigung des Anlassers, die elektromagnetische Spule erregt werden muß. Dadurch entsteht ein sehr hoher momentaner Stromverbrauch. Dieser kann insbesondere bei sehr tiefen, winterlichen Tempe­ raturen und einer damit verbundenen starken Schwächung der Batterie von dieser nicht mehr gedeckt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen durch eine elektromagnetische Spule betätigten Hilfsvergaser zu schaffen, der ein sicheres Starten des Motors auch bei sehr tiefen Temperaturen und einer schwachen Batterie gewährlei­ stet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale das An­ spruchs 1 gelöst.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, daß in einer ersten Betriebsstufe, in der der Anlasser des Verbrennungsmotors nicht betätigt und somit kein Strom von diesem verbraucht wird, durch Betätigen der elektromagneti­ schen Spule, Brennstoff aus dem zusätzlichen Brennstoffbehäl­ ter dosiert in einen Vorratsraum geleitet und in diesem unter Druck gesetzt wird. In einem zweiten Bedienungsschritt kann nur der Motor mittels des Anlassers gestartet werden, wobei eine Erregung der elektromagnetischen Spule des Vergasers nicht mehr notwendig ist, da die dosierte Kraftstoffmenge durch Federkraft in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird.

Somit wird die Batterie sehr stark entlastet und ein sicheres Starten auch bei schlechter Batterie ermöglicht.

Ein solcher Hilfsvergaser ist kompakt gebaut und benötigt in­ folgedessen nur wenig Raum. Er kann deshalb in einem Raum re­ lativ kleiner Abmessungen unter der Motorhaube untergebracht werden oder sogar in oder unter dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges, wie z. B. eines Lastkraftwagens. In letzte­ rem Falle befindet sich der Hilfsvergaser unmittelbar im Be­ tätigungsfeld des Fahrers, und es ist nicht mehr notwendig, Übertragungsorgane zur Überbrückung von Entfernungen vorzuse­ hen. Außerdem wird das Auswechseln des abnehmbaren Brenn­ stoffbehälters erleichtert und schneller ermöglicht.

Weiterhin findet ein Verbrauch von elektrischer Energie für die Erregung der elektromagnetischen Spule nur noch für das Füllen der Kammer statt, während das Rückströmen der dosier­ ten Menge Brennstoff lediglich unter dem Einfluß einer zwei­ ten Rückstelleinrichtung stattfindet. Auf diese Weise erfolgt die Entnahme von elektrischer Energie aus der Batterie, bevor der zum Antrieb des Motors vorgesehene Starter in Betrieb ge­ nommen wird. Es erfolgt also eine zeitliche Abstufung der En­ ergieentnahme aus der Batterie, so daß ein Motor selbst bei sehr tiefen Temperaturen gestartet werden kann, selbst wenn nur etwa 1/3 der nominalen Energie der Batterie zur Verfügung steht.

Eine solche besonders vorteilhafte Funktionsweise wird zwin­ gend notwendig, wenn die Starteinrichtung des Motors derart ausgelegt ist, daß sämtliche elektrischen Hilfseinrichtungen (z. B. die Scheinwerfer eines Fahrzeuges) während des Startes ausgeschaltet werden.

Andererseits wird der Einspritzdruck des Brennstoffes infolge dessen, daß die Rückströmung der dosierten Brennstoffmenge unter der Einwirkung der zweiten Rückstelleinrichtung er­ folgt, in etwa bei jedem Betriebszustand auf dem gleichen Wert gehalten und bleibt darüber hinaus von dem Füllungsgrad unabhängig.

Aufgrund dieser vorbeschriebenen Merkmale wird ein schneller Start des Motors unter sehr ungünstigen Temperaturbedingungen gewährleistet, wobei gleichzeitig bei einem sich verlängern­ den Startvorgang verhindert wird, daß sich die Batterie voll­ ständig entladen kann.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein einstellbarer Anschlag zur Begrenzung der Kolbenbewegung vorgesehen. Auf diese Weise wird die Verwendung einer einzi­ gen Vorrichtung für Motoren unterschiedlicher Leistung ermög­ licht, wobei die beim Start eingespritzte vorgegebene Hilfs­ brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Leistung des Motors dadurch eingestellt werden kann, daß der Anschlag entspre­ chend verstellt wird.

Vorteilhaft sind alle Dichtungen, die mit den durch die elek­ tromagnetische Spule angetriebenen beweglichen Teilen in Be­ rührung kommen, Lippendichtungen, wodurch in vorteilhafter Weise die Reibungskräfte, die sich der Bewegung der hohlen Stange entgegensetzen, und damit die verbrauchte elektrische Energie der Batterie auf einem Minimum gehalten werden. Außerdem sind solche Dichtungen besonders für die Ausstattung von Vorrichtungen geeignet, die bei sehr tiefen Temperaturen funktionieren müssen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Diese zeigt:

Eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Hilfsvergaser.

In der Zeichnung ist zu erkennen, daß der erfindungsgemäße Hilfsvergaser 1 ein Gehäuse 2 aufweist, in dessen mittlerem Teil eine elektromagnetische Spule 3 aufgenommen ist, die in nicht dargestellter Weise mit Anschlußklemmen 4 eines elek­ trischen Speisekreises verbunden ist, der seinerseits an eine elektrische Gleichstromquelle, wie z. B. eine nicht darge­ stellte, wiederaufladbare Batterie angeschlossen ist.

Der bewegliche Spulenkern 5 wird von einer hohlen Kolben­ stange 6 durchgriffen, die mit dem Kern fest verbunden ist und beidseitig aus dem Kern herausragt.

Der untere Teil der Kolbenstange 6 greift in eine Gehäuseaus­ sparung 7 ein, welche eine untere Öffnung aufweist, die die Eingangsöffnung 8 des Vergasers bildet, sowie eine seitliche Öffnung, die die Ausgangsöffnung 9 des Vergasers bildet.

Die Ausgangsöffnung 9 steht mit einer Verschlußeinrichtung in Verbindung, die einerseits von einer ringförmigen Einschnü­ rung 10 in der hohlen Kolbenstange 6 in deren unterem Bereich gebildet ist und die andererseits von einer ringförmigen Lip­ pendichtung 11 gebildet ist, welche die Kolbenstange umgreift und zwischen der Ausgangsöffnung 9 und der Eingangsöffnung 8 angeordnet ist. Die Formen und Abmessungen der ringförmigen Lippendichtung 11 bzw. der Einschnürung 10 sind dermaßen, daß in der oberen Position oder der Einspritzposition oder der in der Fig. 1 dargestellten Ruheposition (die nachfolgend noch beschrieben wird) die Dichtung nicht gegen die Flanken der Einschnürung 10 anliegt, so daß die Ausgangsöffnung 9 infol­ gedessen mit der Gehäuseaussparung 7 in Verbindung steht. Wenn sich dagegen die Kolbenstange in ihrer ganz angehobenen Stellung befindet (Dosierstellung), dann liegt die Lippen­ dichtung (11) gegen die Kolbenstange (6) an und unterbricht auf diese Weise die Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung (9) und der Gehäuseaussparung (7).

Die Eingangsöffnung S mündet in eine Kammer 12 ein, die zur Aufnahme des Kopfstückes eines abnehmbaren Behälters 13 dient (der in der Zeichnung nur schematisch angedeutet ist). Die Befestigung des Behälters am Vergaser kann auf beliebige be­ kannte Weise erfolgen.

Der Behälter 13 enthält einen geeigneten Flüssigbrennstoff, der von einem Treibgas druckbeaufschlagt ist, welches seiner­ seits nicht mit dem Flüssigbrennstoff chemisch reagiert. Vor­ zugsweise handelt es sich um eine Aerosolmischung, welche von einer Butan-Propan-Verbindung (Brennstoff) und Stickstoff (Treibgas) gebildet ist.

An seinem oberen Teil weist der Behälter 13 eine Öffnung auf, in welcher ein Rückschlag 14 angeordnet ist (von welchem le­ diglich der äußere Teil mit dem Betätigungsfinger in der Zeichnung zu erkennen ist).

Im übrigen ist zu erkennen, daß koaxial zur Kolbenstange 6 zwischem dem unteren Ende des Kerns 5 und demjenigen Gehäuse­ teil, welcher die Aussparung 7 begrenzt, eine Feder 15 ange­ ordnet ist.

An seinem oberen Ende sitzt die Kolbenstange 6 in einem Teil, welches die Form einer Glocke 16 aufweist und in einer Kammer 17 sitzt, die gegenüber den oberen Teilen des Gehäuses 2 ab­ gedichtet und abgegrenzt ist.

Das glockenförmige Teil 16 besitzt Öffnungen 18, über welche die Stange 6 mit der Kammer 17 verbunden ist. Diese Öffnungen 18 sind derart am unteren Ende des glockenförmigen Teiles 16 angeordnet, daß der Hilfsbrennstoff von dem Treibgas aus dem Behälter herausgedrückt werden kann, wenn sich die Vorrich­ tung in ihrer senkrechten Funktionsstellung befindet.

In der Kammer 17 ist ein Kolben 19 angeordnet, welcher von einer Feder 20 druckbeaufschlagt ist und in eine Position ge­ drückt wird, in welcher das Kammervolumen der Kammer 17 ein Minimum ist.

Im oberen Gehäuseboden 21 befindet sich ein Anschlag 22, wel­ cher die Verschiebung des Kolbens auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Der Anschlag 22 ist in beliebiger Weise einstell­ bar: Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der An­ schlag z. B. mit Hilfe von Rastnuten einstellbar. Zu diesem Zweck ist der Anschlag als Achse ausgebildet, der mit Ring­ nuten 23 versehen ist, in welche ein Sperrstück 24 eingreift.

An den Enden der Stange 6 und zwischen dem Kolben und der Ge­ häusewandung sind Dichtungen vorgesehen: Damit die Reibungs­ kräfte und die von der Batterie für die Funktion des Ver­ gasers abzugebende elektrische Energie auf einem Minimum ge­ halten werden, sind die Dichtungen von Lippendichtungen ge­ bildet, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Darüber­ hinaus gewährleisten solche Dichtungen, die z. B. aus "Rilsan" gebildet sind, ihre Funktion bei Temperaturen unter etwa -30°C bis -35°C, was bei Ringdichtungen nicht der Fall wäre.

Die Funktionsweise des in der Zeichnung dargestellten Hilfsver­ gasers ist folgendermaßen.

In der Ruhestellung nehmen die Teile die in der Zeichnung darge­ stellte Lage ein.

Wenn die elektromagnetische Spule 3 durch Schließen des Stromkreises mit Strom versorgt wird, dann zieht der Kern 5 die Stange 6 in ihre untere Endlage (Dosierstellung), wobei die Feder 15 komprimiert wird. Die Stange 6 beaufschlagt den Betätigungsfinger des Rückschlagventils 14 des Behälters 13 und das Gemisch tritt unter Druck in die Gehäuseaussparung 7 ein, strömt durch die hohle Kolbenstange 6 und gelangt über die Öffnungen 18 in die Kammer 17.

Unter dem Einfluß des Gemischdruckes, der größer ist als die Federkraft der Feder 20, bewegt sich der Kolben in der Kammer nach oben, bis er gegen den Anschlag 22 zur Anlage kommt.

Die Fülldauer der Kammer 17 ist variabel und hängt einerseits von der Position des Anschlages 22 ab und andererseits von dem Gemischdruck. Zum Beispiel liegt diese Fülldauer typi­ scherweise zwischen 2 und 5 Sekunden.

Der Kraftfahrer startet also den Motor zur gleichen Zeit, zu welcher er den elektrischen Stromkreis für die Spule 3 unter­ bricht. Der Kern 5 wird unter der Einwirkung der Feder 15 in seiner Ausgangsposition gehalten, in welcher die hohle Stange 6 ihre in der Fig. 1 gezeigte Lage einnimmt. Das Rückschlag­ ventil 14, welches nicht mehr von der Stange 6 beaufschlagt wird, kehrt in seine Schließstellung zurück und verschließt den Behälter 13.

Die Ausgangsöffnung 9 steht erneut mit der Gehäuseaussparung 7 in Verbindung, so daß das in der Kammer 17 enthaltene Ge­ misch, welches von der Federkraft der Feder 20 beaufschlagt ist, über die Öffnungen 18, die hohle Stange 6 und die Gehäu­ seaussparung 7 zur Ausgangsöffnung 9 zurückströmen kann, von wo es über eine mit der Ausgangsöffnung 9 verbundene Leitung zu einer Einspritzvorrichtung gelangt (nicht dargestellt).

Claims (4)

1. Hilfsvergaser für den Start von Brennkraftmaschinen mit einem Behälter, in dem zusätzlicher Kraftstoff in flüs­ siger Form unter dem Druck eines gegenüber dem flüssi­ gen Kraftstoff inerten Gases gelagert ist, mit Einrich­ tungen zum Zuführen des zusätzlichen Treibstoffes aus dem Behälter durch eine Einspritzvorrichtung in den Mo­ tor, wobei der Behälter austauschbar ist und eine Aus­ trittsöffnung mit einem Rückschlagventil besitzt, das eine schließende Grundstellung einnimmt, wobei der Be­ hälter am unteren Teil des Hilfsvergasers angeordnet ist, der eine elektronische Spule zum Steuern des Öff­ nens und Schließens des Rückschlagventiles aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaser in seiner Funktionsstellung in der angegebenen Reihenfolge von unten nach oben die folgenden Teile aufweist:
eine untere Kammer (17), die in Verbindung mit der Aus­ trittsöffnung (12) des Behälters (13) steht,
eine bewegliche hohle Stange (6), deren unteres Ende in die untere Kammer (7) einmündet, wobei die hohle Stange (6) fest mit einem Kern (5) der elektromagnetischen Spule (3) verbunden und durch diese Spule aus einer er­ sten Stellung, die eine Ruhestellung darstellt, in der ein oberes Ende des Rückschlagventiles (14) des Behäl­ ters (13) nicht betätigt wird, in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der das untere Ende der hohlen Stange (6), die Öffnung (12) des Behälters (13) Öffnend, auf das Rückschlagventil (14) einwirkt,
eine Eintrittsöffnung am unteren Ende der hohlen Stange (6) zur Aufnahme von Brennstoff aus der Öffnung (8) des Behälters (13), wenn die hohle Stange (6) ihre zweite Stellung einnimmt,
eine Austrittsöffnung (9), die von der unteren Kammer (7) wegführt und an deren oberen Bereich vorgesehen ist, Verschlußelemente zum wahlweisen Abschließen der Verbindung zwischen der unteren Kammer (7) und der Aus­ trittsöffnung (9), wobei das untere Ende der bewegbaren hohlen Stange (6) Teil der Elemente zum Steuern des Ab­ schließens ist,
eine erste Rückstelleinrichtung (15) zum Rückführen der hohlen Stange (6) aus ihrer zweiten Stellung in ihre erste Stellung, wenn die elektromagnetische Spule (3) nicht erregt ist,
ein in einem geschlossenen Raum beweglich gelagerter Kolben (19), der in den Raum eine obere Kammer (17) mit veränderlichem Volumen abgrenzt, in die das obere Ende der rohrförmigen Stange (6) einmündet,
und eine zweite Rückstelleinrichtung (20), die derart auf den Kolben (19) einwirkt, das das variable Volumen der oberen Kammer (17) auf einem Minimum gehalten wird, wenn der Vergaser nicht in Funktion ist, wobei alle oben erwähnten Teile (mit Ausnahme der Austrittsöffnun­ gen (9) des Hilfsvergasers) koaxial zueinander angeord­ net sind.

2. Hilfsvergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Anschlag (22) vorgesehen ist, mit welchem die Bewegung des Kolbens (19) begrenzbar und das maximale Volumen der oberen Kammer (17) einstellbar ist.

3. Hilfsvergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Abschließen der Ver­ bindung zwischen der unteren Kammer (7) und der Aus­ trittsöffnung (9) eine Lippendichtung (11) umfaßt, die mit der hohlen Stange (6) und einer ringförmigen Ein­ schnürung (10) der hohlen Stange (6) derart zusammen­ wirkt, daß die Lippendichtung (11) in der ersten Stel­ lung der hohlen Stange (6) gegen diese abdichtet, wobei die Einschnürung (10) einen kleineren Durchmesser auf­ weist als der Innendurchmesser der Lippendichtung (11).

4. Hilfsvergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der hohlen Stange (6) mit einer Abdeckkappe (16) überdeckt ist, deren un­ terer Bereich mit der oberen Kammer (17) veränderlichen Volumens zusammenwirkt.