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Vergaser für Brennkraftmaschinen
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser für Brennkraftmaschinen
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Bauart.
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Solche als Gleichdruck-Vergaser bezeichnete Vergaser zeichnen sich
dadurch aus, daß in dem Trichterquerschnitt unterhalb des Kolbenschiebers bei nahezu
allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine/.etwa konstante Strömungsgeschwindigkeit
herrscht, so daß man mit nur einem lüsensystem für die Zuführung des Kraftstoffes
in die strömende Luft auskommt. Inbesondere können auch kleinste Brennstoffmengen,
zum Beispiel für den Leerlauf, aus dem gleichen Düsensystem entnommen werden, das
auch für Teil- und Vollast zur Verfügung steht.
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Ausgehend von einem derartigen Vergasersystem ist die der vorliegenden
Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin zu sehen, eine Vergaserregelung zu schaffen,
mit deren Hilfe in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eine optimale
Kraftstoffzumessung erfolgt, um so durch eine Verbesserung der Verbrennungsvorgänge
in den Brennräumen der Brennkraftmaschine günstigere Verbrauchswerte mit geringeren
schädlichen Abgasbestandteilen zu erreichen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs
1. Erfindungsgemäß werden also bei dem Vergaser die Istwerte
des
Luftdurchsatzes und des Kraftstoffdurohsatzes durch entsprechende Meßglieder erfaßt,
die die Stellung des Kolbenschiebere und der Kraftstoffdüse sowie den Druck in dem
Strömungskanal zwischen der Drosseiklappe und dem Kolbenschieber bzw. im Bereich
des Kraftstoffdüsenaustritts unterhalb des Kolbenschiebers erfassen.
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Diese Istwerte für den Luft- und Kraftstoffdurchsatz werden dann in
einer Steuereinrichttmg mit Werten verglichen, die in einem Speicher für das gesamte
Motorkennfeld aufgelistet sind. Bei Unterschieden zwischen den Soll- und Istwerten
wird dann durch entsprechende Steuerung des Vergasers eine Korrektur der Istwerte
vorgenommen, so daß die vorgegebenen, einen optimalen Verbrennungszustand bewirkenden
Brennstoff- und Luftwerte erreicht werden.
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Eine Verstellung des Vergasers kann dabei beispielsweise durch Veränderung
der Stellung der Kraftstoffdüse erreicht werden, was auf den Kraftstoffausfluß aus
der Düse Einfluß nimmt. Es könnte jedoch auch eine Vorrichtung zur Veränderung des
in dem dem Kolbenschieber zugeordneten Arbeitsdruckraum anstehenden Unterdruckes
vorgesehen sein, was zu einer Änderung der Stellung des Kolbenschiebers führt. Schließlich
wäre es auch vorstellbar, durch Veränderung des in der Schwimmerkammer herrschenden
Luftdruckes den Kraftstoffausfluß aus der Kraftstoffdüse zu korrigieren.
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In der Zeichnung ist anhand eines schematisch gezeigten Gleichdruck-Vergasers
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert
wird. Dabei ist mit 1 der Vergaser insgesamt bezeichnet, der einen im wesentlichen
horizontal ausgerichteten Luftströmungskanal 2 aufweist. In Strömungsrichtung gesehen
vor einer willkürlich verstellbaren Drosselklappe 3 ist ein quer zum Luftströmungskanal
verstellbarer Kolbenschieber 4 vorgesehen, dessen Stellung abhängig ist von dem
Luftdruck vor und hinter dem Kolbenschieber. An dem Kolbenschieber 4 ist eine im
wesentlichen konische Düsennadel 5 befestigt, die in eine Kraftstoffauslaufdüse
6 eintaucht und je nach Stellung des Kolbenschiebers 4 einen mehr oder weniger großen
Austrittsquerschnitt freigibt. Die Kraftstoffauslaßdüse 6 ist über eine Kr;ftstoffleitung
8 mit einer Schwimmerkammer 9 verbunden, in der
der Kraftstoffpegel
von einem Schwimmer 12 gesteuert wird, der den Zufluß von Kraftstoff aus einer mit
dem Kraftstofftank verbundenen Leitung 10 mittels eines Nadelventile 11 in an sich
bekannter Weise beeinflußt. Der Raum 13 oberhalb des Kraftstoffpegels der Schwimmerkammer
9 ist bei dem in der Zeichnung gezeigten AusfUhrungsbeispiel durch eine Entlüftungsbohrung
14 mit der Umgebung verbunden9 steht also unter Atmosphärendruck. Es wäre jedoch
auch möglich, diesen Raum 13 mit einem anderen, gegebenenfalls steuerbaren Druck
zu beaufschlagen.
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Wie bereits erwähnt wurde,-ist die Stellung des Kolbenschiebers 4
abhängig von den Druckverhältnissen in dem Luftströmungskanal 2 vor und hinter dem
Kolbenschieber 4. Dazu wird der von einer Druckfeder 16 belastete Kolbenschieber
in einem Arbeitsraum 21 unterhalb des dem Kolbenschieber 4 zugeordneten Kolbenbundes
15 mit dem Atmosphärendruck beaufschlagt, indem dieser Raum beispielsweise über
e.Lne Verbindungsbohrung 22 mit dem in Strömungsrichtung gesehen vor dem Kolbenschieber
liegenden Teil des Luftströmungskanals 2 verbunden ist.
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Der Arbeitsraum 17 oberhalb des Kolbenbundes 15 ist dagegen über eine
Verbindungsleitung 18 mit einer Ansaugstelle 19 verbunden, die unmittelbar vor der
Drosselklappe 3 in dem Teil 20 des Luftströmungskanals 2 liegt, der zwischen der
Drosselklappe 3 und dem Kolbenschieber 4 angeordnet ist. Mit 23 ist noch eine dem
Kolbenschieber zugeordnete Dämpfungsrorrichtung bezeichnet, die eins allzu raschen
Ver stellung des Kolbenschiebers entgegenwirkt.
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Durch willkürliche Verstellung der Drosselklappe 3, die über eine
Drosselklappenwelle 24, einen Schwenkhebel 25 und eine Druckstange 27 mit dem Gaspedal
28 des Fahrzeugs zur Betätigung verbunden ist und unter dem Einfluß einer Rückstellfeder
26 steht, wird nicht nur die Leistung der Brennkraftmaschine gesteuert, sondern
auch der in der Teilleitung 20 der Luftströmungsleitung 2 zwischen der Drosselklappe
3 und dem Kolbenschieber 4 sich bildende Unterdruck beeinflußt.
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Mit zunehmender Öffnung der Drosselklappe wird dieser Unterdruck erhöht,
der über die an der Ansaugstelle 19 einmündende Verbindungsleitung 18 auf die Oberseite
des Kolbenbundes 15 desolbensch1ebers 4
geleitet wird. Mit größer
werdendem Unterdruck, das heißt mit fallendem Absolutdruck wird der Kolbenschieber
4 entgegen der Wirkung der Druckfeder 16 nach oben gezogen, wodurch die konische
Düsennadel zur Vergrößerung der Kraftstoffaustrittsöffnung zunehmend aus der Kraftstoffdüse
6 herausgezogen wird. In dem Trichterquerschnitt 7 unterhalb des Kolbenschiebers
4 stellt sich dabei ein im wesentlichen über alle Lastbereiche der Brennkraftmaschine
gleichbleibender Druck und eine ebenfalls gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit
der Luft ein, wodurch die aus der Austrittsöffnung austretende Kraftstoffmenge unter
etwa gleichbleibenden Bedingungen der Luftströmung zugemischt wird.
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Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung sorgt nun dafür, daß sich sel.bsttätig
für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine und eine vorgegebene Luftmenge
eine ebenfalls vorgegebene Eraftstoffmenge einstellt. Dieser Sollwert ist dabei
in einer Regeleinrichtung 35, beispielsweise einem Mikrorechner für das gesamte
Kennfeld aufgelistet und wird mit den von dem Vergaser 1 erreichten Istwerten des
Luftdurchsatzes und des Kraftstoffdurchsatzes verglichen und die dabei entstehenden
Regelabweichungen zur Verstellung des Vergasers ausgegeben. Die Istwerte des Luftdurchsatzes
werden dabei durch die Stellung des Kolbenschiebers ermittelt, dem ein Stellungsgeber
38 zugeordnet ist, der über eine Signalleitung mit der Regeleinrichtung 35 verbunden
ist. Die aus der Stellung des Kolbenschiebers sich ergebenden Werte des Luftdurchsatzes
werden dabei rechnerisch korrigiert entsprechend dem sich in dem Ueilabschnitt 20
der Luftströmungsleitung 2 zwischen der Drosselklappe 3 und dem Kolbenschieber 4
ergebenden Unterdruck, der von einem Druckgeber 37 erfaßt und an die Regeleinrichtung
35 weitergemeldet wird. Der Kraftstoffdurchsatz wird ermittelt aus den ebenfalls
von dem Stellungsgeber 38 mitgeteilten Werten über die Stellung des Kolbenschiebers
4 gegenüber dem feststehenden Gehäuse sowie aus dem Druck in dem Teilabichnitt20
und am Ausgangsquerschnitt der Kraftstoffdüse 6 der durch einen Druckgeber 36 erfaßt
wird. Zu diesem Zweck könnte die Kraftstoffdüse 6 zweckmäßigerweise als Meßblende
ausgebildet sein. Gegebenenfalls wird der so erhaltene Kraftstoffdurchsatzwert noch
korrigiert durch
einen Istwert der Stellung der Kraftstoffdüse 6.
Diese Eraftstoffdüse 6 kann nämlich in der Höhe verstellbar sein, wozu ein an der
Kraftstoffdüse angreifender zweiarmiger Bettigunshebel 29 vorgesehen ist, der an
einem Lagerbock 31 schwenkbar gehalten ist. An dem der Kraftstoffdüse 6 abgewandten
Arm 32 greift über ein Verbindungsglied 33 eine hilfskraftbetätigte Stellvorrichtung
34 an, die von der Regeleinrichtung 35 angesteuert wird. Bei dem in r Zeichnung
gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Verbindungselement durch einen Seil zug 33
gebildet und der zweiarmige Hebel 29 wird von einer Rückstellfeder 30 in eine Ausgangslage
gestellt Aus dieser Ausgangsstellung heraus kann die Stellvorrichtung 34 die Kraftstoffdüse
6 entgegen der Wirkung der Feder 30 in der Zeichnung nach unten zur Vergrößerung
des gegenüber der Düsennadel 5 gebildeten Kraftstoffaustrittquerschnitts verstellen.
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Wird also bei einem Vergleich der Soll- und Istwerte von Luft- und
Kraftstoffdurchsatz eine Abweichung festgestellt, dann kann durch entsprechende
Verstellung der Kraftstoffdüse 6 der Kraftstoffdurchsatz wieder an den eine optimale
Verbrennung ergebenden Sollwert herangeführt werden.
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Eine andere Möglichkeit, der EinfluBnahme auf den Vergaser 1 bestünde
darin, dentyem Unterdruckbetätigungsraum 17 des Kolbenschiebers 4, 15 herrschenden
Unterdruck, der über die Verbindungsleitung 18 von der Entnahmestelle 19 abgenommenen
wird, in dem Arbeitsraum 17 zu verändern, um so durch Veränderung der Stellung des
Kolbenschiebers ebenfalls eine Veränderung des Kraftstoffdurchsatzes zu erreichen.
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Diese Unterdruckänderung könnte beispielsweise durch eine gesteuerte
Belüftung des Arbeitsraumes 17 erreicht werden, wobei eine Korrektur der Kraftstoffdurchsatzmengen
nach beiden Seiten dadurch ermöglicht wird, daß von vornherein eine Belüftung des
Arbeitsraumes vorgesehen wird, die dann lediglich entsprechend den Regel.signalen
der Regeleinrichtung 35 verkleinert oder vergrößert wird.
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Schließlich bestünde auch die Möglichkeit, den Druck über dem Eraftstoffspiegel
in der Schwimmerkammer 9 dadurch zu verändern, daß dieser
Raum
13 nicht, wie in der Zeichnung gezeigt, über die Entlilftungsbohrung 14 mit der
Umgebung, sondern mit einer einen steuerbaren Druck erzeugenden Vorrichtung verbunden
wird. Durch Änderung dieses Druckes würde dann ebenfalls der Kraftstoffdurchsatz
und dabei auch der Druck am Ausgang der Kraftstoffdüse verändert.
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Mit den von der Erfindung vorgeschlagenen Mitteln wird es möglich,
Gleichdruckvergaser der eingangs genannten Art hinsichtlich ihrer Kraftstoffzumessung
noch weiter zu verbessern und so für einen verbrauchs- und schadstoffarmen Betrieb
der zugehörigen Brennkraftmaschine zu sorgen. Insbesondere wird durch die Regeleinrichtung
sichergestellt, daß trotz der an dem Kolbenschieber auftretenden Reibungseinflüsse,
die die Verstellung des Kolbenschiebers beeinträchtigen, eine sehr genaue, den Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine optimal angepaßte Kraftstoffzumessung beibehalten wird.