DE3337261A1 - Vergaser fuer einen ottomotor - Google Patents

Vergaser fuer einen ottomotor

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DE3337261A1 DE19833337261 DE3337261A DE3337261A1 DE 3337261 A1 DE3337261 A1 DE 3337261A1 DE 19833337261 DE19833337261 DE 19833337261 DE 3337261 A DE3337261 A DE 3337261A DE 3337261 A1 DE3337261 A1 DE 3337261A1
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Burkhard Dipl.-Ing. 5980 Werdohl Brandner
Helmut Dipl.-Ing. 5275 Bergneustadt Schilly
Dieter Dr.-Ing. 5060 Bergisch Gladbach Stojek
Albert 5068 Schalksmühle Stübs
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Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH
Ford Werke Ag 5000 Koeln
Ford Werke GmbH
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Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH
Ford Werke Ag 5000 Koeln
AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
Ford Werke GmbH
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    • F02M9/106—Pneumatic or hydraulic control
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Patentanwalt
Asenberg 62 3ü. September 1983
Liidenscheid A 83 149
Anmelder: Atlas Fahrzeugti'chnik GmbH ford-Werke AG Eggenpfad 26 Ottoplatz 2
50R0 Werdohl 5000 Köln
Vergaser für einen Ottomotor Beschreibung
Dip Erfindung betrifft einen Vergaser für pinen Ottomotor mit einem den Saugrohrq\.ierscbnitt verändernden Schieber, mit einem Düsenstock, der zwei koaxial zueinander liegende,, durch eine Swischenkas'-mer miteinai-der verbundene Düsen enthi.lt, und mit einer profilierten, an dem ScMebtr sitzende η DäsermadeJ .
Bei einem solchen Schiebervergaser steht im Bereich des Schiebers an der DUsc- praktisch der Saugrohrdruck an. Infolgedessen ergeben sich, speziell im Teillastbereich, sehr hohe Strömungsgeschwiudigkeiten an der Düse und damit gute Zerstäi-bungseigenschaften. Entspre-
1Ü chend der Große der Ringfl^che zwischen D"se und Nadel baut sich in der Zwischenkammer zwischen den beiden Düsen ein Unterdruck entsprechend dem Saugi'ohrunterdrucli auf. bas Ouerschnittsverhaltnis der D"-sen bzw. die Steigung der Düsennadel bestimmt die Größe des zwischen der. Diisen in der Zwischenkauuner vorhandenen Unterdrucks· Durch die Profilierung der Düsennadel kann man eine bestimmten Schieberstellung, d.h. einem bestimmten Unterdruck, eine Kraftstoffmenge zuordnen. Diese Kraftstoffmenge liegt jedoch nicht immer iia Verbrauchsoptimum des Motors fi'r den betreffenden Betriebszustand. Wenn man für eine bestimmte Düsennadel charakteristik die Kraftstoffzumessung so auswählt, daß sich ein fetter Gemisch zustand ergibt, so kann über Luftbeimischung in der Zwischenkammer der dort hen sehende Unterdruck verringert werden. Dadurch Ifc'ßt sich die Kraftstoffirenge reduzieren und das Kraftstoff-Luftgemisch abmagern. Die Luftbidmischung (Vormischung) bewirkt außer der Steuerung des Kraftstoff-Luftgemisch es auch eine weitere ZerbtL'ubungsverbesserung.
Aufgabe der Erfindung ist eine genaue Zumessung der Luftbeioiischung und damit eine optimale» Geraisch steuerung.
Diese Aufgabe wire pech der Erfindung dadurch gelcist, daß die Zwischenkaiaiuer an den Austrittskanal eines Durchflußsteuerventils iuiL einer ferrciaagnetisehen Vertiiplatte angeschlossen ist, d?f- die Ventilplatte durch zwei einander gegenüber stehende, an Gegentakt ausgiingtpines Irapulsgenerators iniL einstellbaren; Tastverhältnis angeschlossene Spulen betätigbar ist und daß der Eintrittskanal des Durchi'iußsteuerventils über einen Luftfilter mit der atmosphärischen Luft verbunden ist.
Der Vergaser nach der Erfindung unterscheidet sich dadurch in nicht naheliegender Weise vom Stand der Technik, als die Luftbeimischung über «wir Durch flu.ßst sue-rventil erioJ.gf, dessen Durchfluß durch die Art dei- Ventilsteuerung genau vorgegeben werden kann. Die Ventilsteuerung mittels einer iiupulsartipen BetSti^ung der Vtntilplatte vermeidet Zwischenstellungen der Ventilplatte. Du Ventilplatte ist im wesentlichen irmr.er vollständig in der Offenstellung bzw. in. der Schließstellung. Die Dauer und die Periode der einzelnen Bewegungen sind durch a<..t. lastvcrhp'ituie der Frregeriiapuise festgelegt·. Die Impulse können Frequenzen bis zu 1 kHz haben. Das Tastverhältnis ist stufenlos zwischen 0 % unc1 100 Z verstellbar.
Die Zuordnung der durch das Tastverhältnis festgelegtt.n Ventilöffnungsdauer und damit die Cröße der Luft beim scbvng zu den einzelnen Betriebswerten des Motors erfolgt derart, ua£ ein Adressspticher durch Lastwertfe5 Drehzahlworte und Temperaturwerte anwählbar ist und in Form eines Kennfeldes InioiLiationen für dia Steuerung des T&stverhSltnisses cU s Inpulsgenerators t?nthr'lt.
Damit, auch der Leerlauf des OttoBiOtors π ft Schiebervt-'rgcif.er regelbar ist j sieht die Erfindung vor, daß zur I.t..eriaufregplung ein pneumatisches Stellglied mit einen Stell! olbon vorgesehen ist, dessen Kolbenstange als? Stellglied für den Schieber <iient} daß die Stellkairiiior des Stellgliedes mit dem Saugrohr des Vergasers verbindbar ist, daß zur Struerung der Stell kammer ein weiteres von einem Impulsgenerator gesteuertes Durchflußsteuerventil vorgesehen ist, das einen Strö-Dsungsweg von der Ste-llkamiror zur Atciosph"rp steuert, und daß bei Unterschreiten tines SolJdrehzahlwort.es das Tpstverhältnis cifs Impulsgenerators iin Sinne «?intT Ik auF&chlagung der Strllkaremer isit dem Saugroh rdruck gesttuert wird.
Mit dies«r Anordnung c^r^iebt man, daß cie Leerlaufdrehzahl auch bei Belastungs^ndt-rrungen konstant gehalten verden kann. Wichtig ist, daß Dian im Leerlauf rin mageres Ceirisch zufilircr. 1 ar>n, so daß die
Schadstoffproduktion ir:, Leerlauf gering ist.
Damit" aich der Unter et ruck im Saugrohr möglich Ft schnell innerhalb des pneumatischen Zylinders auswirken kann, sieht: die ErfiTidv.Ps vor, daJ.- das Durchfluösteu^rvetjti] »i^m größeren Durchfluß als dif/ Drosselstelle an dem Saugrohr hat. Außer der beschriebenen Leerlaufregelung ersetzt dit Kombi ration von Leerlaufregelung und Gemischsteuisrventil die bisher bekannten teiaptrat'ur- bzv?. zeitgtsteuerten Startau toiaa LiI .en. Über das Gen.ischstv'uc-rvo-ntil kann das für Kaltstart benötigte "fette" Kraf tsi.of f-Luf tgemi sch tingestel.it werden. Ϊ ber dit.
temperaturabhängig« Vorgabe t-ir-t-r gegenüber der Keißleerlaufdrehzahl überhöhten Wari&lauf drehzahl wird dem Hotor die benötitgte größere Luftmenge bei Kaltstart und Wannlauf Ubt-r eine entzsprechend vergrößerte Schieberb'f fnung. zugeführt.
Damit die Leerlaufregelung für den Unterdruck im Saugrohr eine möglichst geringe Belastung darstellt und dcEit die. Rückstellung dt s SteJ Igliedes verzögert erfolgt, oieht die Erfindung vor, daß die Vf ι— binduiig ^ur AtmosphKrv °inr Droa^clt-c-Ue enthalt, de reit Durchfluß querschnitt kleiner als der Durch flußquerschnitt c'pr Dr es st: Is teil e r-n dein Saugrohr ist.
Eine Aus führung si: ο rm der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung erläutert, in der darstellen: Fig. 1 eine schematische DarstelTung des Vergasers, Fig. 2 ein Impulsdiagramip fur die Steuerung des Durchflußsteuerventils un<1
Fig· 3 eine abgewandelte Ausführurgsform der Erfindung.
Ein Vergaser enthalt innerhalb eines Zerstäuberrohres 1 einen Schieber 2, der von dem Gaspedal in Pfpi!richtung 37 entgegen einer Rückstellkraft betPtigbar ist und den Querschnitt des Zerstfauberrohres 1 einstellt. An das Zerstäuberrohr 1 schließt sich das Saugrohr 3 an. Der Schieber 2 trHgt eine Düsennadel 4, die in einen Düsenstock 5 hineinragt. Der Düsenstock 5 enthalt koaxial hintereinander zwei Düsen 6, 7, durch deren Düsenöffnungen die Düsennadel 4 hindurchreicht. Zwischen den Düsen 6 und 7 befindet sich eine 2wischt:nka.mmer f.. Der Kraftstoff wird über einen Kraf tsi.of f kanal 9 zugefMirt.
Die Zwischenkairaaer C ist Über eine Leitung 10 mit einem Durchflußstöuerventil 11 verbunden. Das Durchflußsteuerventil 11 enthalt zvei einander gegenübtrstthende Topfkerne 12, 13, diu zwischen sich eine kreisförmige Venti!kammer 14 begrenzen. In dew Kerr:teil des Topfkernes 12 ist ein Austrittskanal 15 abgeordnet, an den die Leitung 10
angeschlossen ist. Die Mündung des Austritts>ai;?ls 15 bildet: einen Ventilsitz 16. Innerhalb der Ventiikammer 17 befindet sich eine Ventilplatte 17 aus einem ferroiaagnetischem Stoif. Ein Eintrittskanal 18 ist über eine- nichtdargestellte Leitung mit dem ebenfalls nicht dergestellten Luftfilter verbunden.
Jeder Topfkern 12, 13 enthalt eine Spule 19, 20. Die beiden Spulen 19, 20 sine! an Gege.ntaktausg"nge eines Impulsgenerators 21 mit steuerbarem Tastverhältnis der Impulsdauer zur Pausendauer angeschlossen. Das Tastverhältnis ist durch aine Steuerstufe 22 gesteuert, die ihrerseits mit einem KennfeIdspeicher 23 gehoppelt ist. Die Eingänge 24 des Fennfeldspeichers 23 führen Informationen über den Lastzustand, Drehzahl zustand und Temperaturzustand des jeweiligen Verbrennungsmotors. Der Kennfeldspeicher 23 ist als Adressspeicher ausgebildet. Die Adressen worden durch die Informationen auf den Eingängen 24 abgefragt. Die dem jeweiligen Speicherzustand zugeordneten Informationen werden in die Steuerstufe 22 eingegeben, so daß dadurch das Tastverhältnis des Irepulsgenerators entsprech *nd dem jeweiliger' Kennfeldwert festgelegt wird. Dieses Tastverhältnis legt die relative v£fnungsciauer des Durchflußsttiitirventils und. damit die Menge der Luftheimischung fest. Dadurch Kann das Kraftscoff-Luftgemisch abgemagert werden. Jedenfalls laßt sich der Cemischzustand genau einstellen.
Fig. 2 zeigt in a) an einem Ausgang des Impulsgenerators (21) die Impulsform mit einem Tastverhältnis nahe C /'. Die Impulsdauer ist sehr klein, die Impulspause vergleichsweise lang. Das Tastverhältnis kann selbstverständlich auch den Wert 0 % haben. Fig. 2b) zeigt ein Tastverhältnis nahe 100 % an demselben Ausgang des Impulsgenerators 23. Die Impulsdauer ist sehr lang, die Impulspause sehr kurz. Das Tastverhältnis kann bis auf 100 % gesteigert werden. Zxvischen G Z und 100 % ist jedes Tastverhältnis stufenlos einstellbar.
Bei derartigen Ottomotoren bereitet die Leerlaufeinstellung Schwierigkeiten, weil sich die Leerlaufdreh zahl bei Eelastungsändarungfcn leicht' ündert. Bei vorgegebener Leerlauidrehzahl muß man normalerweise rait einem überfetteten Kraftstoff-Luftgtmisch fahren, damit ein einwandfreier Leerlauf überhaupt gewährleistet ist. Dieses bedeutet einfc erhöhte Schadstoffproduktion.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine kegelung der Leerlaufdrehzahl mittels eines pneumatischen Stellgliedes in Form eines Zylinders 31 voxgesehen. -0er pneumatische Zylinder 31 enthält eintn Ste.llkolben 32 mit einer Kolbens tauge 33, die an einem um eine Achse 34
schwenkbaren Hebel 35 anliegt. Der Hebel 35 ist Über ein Gelenk 3i> mit dem Schieber 2 bzvv. der Düssriraclel '* gekoppelt. Beim Ausfahren der Kolbenstange 33 ward jeweils dir Düsennadel 4 ebenso wie bei einer Betätigung des Gashebels in Pfeil richtung 37 mitgenommen. Andererseits liegt die Kolbenstange 33 ar rit-m Hebel 35 lose an, so da£ die Kolbonstange 33 bei einer Betätigung des Gaspedals in Pfeilrichtung 37 nicht mitgenommen wird.
I ber eine Dltst» mit einer Drosselstelle 38 ist: die Stellkamtaer 3i> des Zylinders 31 über eine Leitung 40 mit dem Inneren dos Saugrohres 3 verbunden, so daß der im Saugrohr 3 anstehende Unterdruck unmittelbar in der Stellkamnier 39 des Zylinders wirksam ist. Die Leitung 40 ist andererseits an einen Kanal 41 eines Durchflußsteuerventils 42 angeschlossen, das ebenso wie das Durchflußsteuerventil 11 susgebildet ist. Das Durchflußsteuerventil 42 tr-thält eine Ventilplatte 43 und zwei Spulen 44 und 45, die an Gegentaktausgänge eines Impulsgenerators 46 nit einstellbarem Tastverhältnis von Impulsdauer und Pausendauer angeschlossen sine. Das Tas I verhältnis des Impulsgenerator & wird von einer Steuerstufe 47 gesteuert. Ein Differenzkreis 48 vergleicht das auf einer Leitung 49 anstehende Sollsignal für die Leerlaufdrehzahl mit den auf der Leitung 50 anstehenden Istsignal der Kurbelwsllendrehzahl. Wenn die Ventilplatte 43 an dem Ventilsitz 51 anliegt; ist das Durchflußstenervenlil 42 gesperrt. Der Ausgang des Durch £Iuf>stt;i;erventils ist. Über eine Leitung 52 mit der der Steilkammer 39 gegenüberliegenden ZylindferkaniEt-r 53 verbunden. Die Stellkatn-Bier 53 ist über eine Düse mit einer Drosselstelie 54 ü«it der Atmosphäre verbunden. Die Drossel stelle 54 hat einen kleineren Durchflußquerschnitt als das Durchflußsteuerventil 42 und die Drosselstelle 38; außerdem ist der Durchflußwiderstand des Durchflußsteuerventils 42 gegenüber den Durchilußwiderstanden der Drosselstellen vernachlässlgbar.
Solange der Istwert der Leerlaufdrehzahl auf der Leitung 50 größer als der Sollwert .auf der Leitung 49 ist, wird das Tastverhältnis so gesteuert, daß die Ventilplattt; 43 des Durchflußsteuerventüs 42 von dem Ventilsitz 51 abgehoben ist. Infolgedessen besteht Über das geöffnete Durch flußs Lf ut:rvt>ntil 42 eine Verbindung zur Atmosphäre. Es bildet sich eine Strömung mit einem Druckabfall an der Drosselstelie 54 aus. Da die einander gegenüberstehenden !'lachen des Kolbens 32 unterschiedliche Größen haben und zwar die Fleche in der S t eil kämme-r 39 kleiner ist und da in beiden Zylinderkaramern im wesentlichen der-
selbe Druck herrscht, wird sich der Stellkolben 32 bezogen auf Fig. nach links bewegen. Die Kolbenstange 33 wird zurückgefahren, so daß keine Beeinflussung der Düsennadel 4 erfolgt.
Wenn der Istwert der Leer laufdrehzahl unter den gewünschten SoIlwert absinkt, wird das Tastverhältnis des Iiapulsgenerstors 46 so gesteuert, daß das Durchflußsteuerventil 42 in entsprechendem Ausmaß in Abhängigkeit von der Dreh Zahlabweichung geschlossen wird. Infolgedessen wird der Unterdruck im Saugrohr 3 innerhalb der Stellkammer 39 und der Atmosphärendruck in der Zylinderkanraier 53 wirksam, so daß die Kolbenstange 33 ausgefahren wird und die Düsennadel 4 anstellt. Damit wird der Düsenquerschnitt und der Luftquerschnitt vergrößert, so daß vermehrt Luft-Kraftstoff-Gentisch angesaugt werden kann. Die Leerlaufdrehzahl steigt an.
Eine abgewandelte Aus fiih rungs form der Leerlaufregelung ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Fall ist das pneumatische Stellglied als Membraneteller 61 ausgebildet, dessen Stelikolben 62 mit seiner Kolbenstange 63 an einen Winkelhebe] 81 angelenkt ist. Dessin Schenkel 82 beaufschlagt über eine Koppelstange 83 den Hebel 35. Die Stellkammer 69 des Membranstellers 61 enthält eint: Rückstellfeder 84. Die Stellkammer 69 ist über eine Leitung 85 mit der Ventilkammer 86 des Durchflußsteuerventils- 42 verbunden. Die Drosselstelle 38 ist über eine Leitung 87 mit dem Kanal 41 des Durchflußsteuerventils 42 verbunden, dessen Ventilsitz 51 durch die Ventilplatte 43 absperrbar ist. Ein weiterer Kanal 88 des Durchflußsteuerventils 42, der ebenfalls einen absperrbaren Ventilsitz 89 aufweist, ist über eine Düse mit einer Drosselstelle 90 mit der Atmosphäre verbunden.
Die Regelung des Membranstellers erfolgt in der Weise, daß bei Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl der Impulsgenerator 46 eine solche Impulsfolge abgibt, daß die Ventilplatte 86 an dem Ventilsitz 89 anliegt. Infolgedessen ist der volle Unterdruck des Saugrohrs 3 über die Drosselstelle 38 in der Stellkammer 69 wirksam, so daß der Hebel 35 angestellt wird. Infolgedessen werden die Düse und der Schieber geöffnet, so daß vermehrt Luft-Kraftstoff-Gemisch angesaugt wird. Die Leerlaufdrehzahl steigt infolgedessen an. Sobald die Leerlaufdrehzahl ihren Sollwert erreicht, wird der Impulsgenerator 46 umgetastet, so daß die Ventilplatte 43 an dem Ventilsitz 51 in Anlage gehalten wird. Nunmehr wird innerhalb der Stellkammer 89 Atmosphärendruck wirksam, so daß die Rückstellfeder 84 den Kolben 62 zurückstellt. Der Hebel bewegt sich infolgedessen ebenfalls zurück.
- Leerseite -

Claims (8)

  1. Lr. KfUiitr Häßler OO O /ZD I
    Patentanwalt
    AsKtiht.rg 62 30. Supte-nber 1983
    I "der scheid A 83 149
    Anmelder: AtJas Fahrzcupt.H-hiiik GmbH . Ford-Wi-rle. AO Eggenpfad 2b Cttoplatz 2
    5080 Word oh"1 5C0G Köln
    Vergast-r für einen Ottomotor Patentanspruch a
    /Vergaser f'ir einen Ottomotor mit einem den Sauf,rohrquerschnitt verändernder Schieber, mit einem Düsenstock, dur zwei koaxial zueinander liegende, durch eine /lischt pkaiarner Eilt einander verbundene Duser 'enthält, und mit einer pref iliVrtt-n, an dem Schieber sitzenden Düsennadel, dadurch gekennzeichnet, <Ja.Q die Zwischt-nkaruEter (t) an d· η Aupf.r Lttskanal (15) eines Durchflußst um>rvt-ntils (11) wit einer ferromagnetischen Ventilplattü (17) angeschlossen ist, daß die Vrntilplatte (17) durch zwt:i einandtr gf-g,i;n"b**r&·:.!lende, an Gige-ntaktausgän^e eines I^pulsgenerators (21) mit einstellbarem TasCv-rh?'!tui.s ango™ schiossrnt- Spulen (19, 20) bet^tiguar ipt und daß utrr Eiritrittskantl (1?) des Durchf J ußs tellerventil s (11) "ber ein^ri Luftfilter irit der ateosph.Krischen Luft verbunden ist.
  2. 2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Adressspeichsr (23) durch Lastwerte, Drebzahlvjerte und Temperatiu'w-rte anwählbar ist und ir. Fona eines Kennfeldes Inforr>iationen für die Steuerung, des Tasf^erh'ilrr-isstE des IniTiulsgc-nemtors enthalt.
  3. 3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leerlaufregelung «-in pnsun:atischrs Stellglied (31, öl) mit eintet StelH-.olten (32, 62) vorgesehen ist, di&scn Kolben.«tange (33, 63) eis Stellglied für den Schieber (2) dient, daß cie Stel 1.1;ammer (39, 6'J) · dep StellgJiedes mit d^n* Saugrohr (3) des Vergasers verbindbar ist, daß zur Steuerung der Fttl!kammer (3^5 69) ein χλ·--itrr.es von ainero Impulsgenerator (46) gesteuertes Durchflußsteuerventil (43) vorgesehen ist, das einen Strömungsweg von der St··] J kammer r.ur Atmosphäre, steuert, und daß bei Unterschreiten eines SolldrehzablV/t-rtes das Tastwrhäitnif des lmpL'lspi-nerators (46) im Sinne einer Beaufschj^gung cer " Stel IkciiniiKr mit dem Sauf; rohr druck, crest *-uert wird.
  4. 4. Vergaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, «*aß die Verbindung der Stell kammer mit der: Saugrohr eine Drosselstelle (38) cnthf'lt.
  5. 5. Vergaser nach Anspruch ?■ oder ^, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußsteuerventil (42) einen größeren Durchfluß als die Prosselstellf» (38) an dem Saugrohr (3) hat.
  6. 6. Vergaser nach einem der Ansprüche 3 bif- 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung ir.it der AtmospK'rc; eine weitere Drosselstelle (54, 90} enthalt, deren Durchflußquerschnitt kleiner als der Durchflußquerschnitt der ürosselstelJe (38) zu dem Saugrohr ist.
  7. 7. Vergaser nach einem der Ansprache 3 bis 6> dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als doppelt wirkender Zylinder (31) ausgebildet ist, dessen StellVarcmer (39) von der Kolbenstange durchquert und unmittelbar mit dam Saugrohr verburder ist und dessen gegenüberliegende ZylinderkaEUher (53) einerseits mit der .Atmosphäre und andererseits c.lt dem Durchfiußstüut-rventil (42) verbunden ist.
  8. 8. Vergaser nach einem der Ansprache- 3 Ms C, dadurch gekennzeichnet, da£ das Stellglied als Membranetellei (61) ausgebildet ist, dr;ssen Stellkammer (69) mit der Vtntilkaitaiier ('-Jb) des Durch flußsteuerventile (42) verbunden ist, daß ein zu eir<:ir absperi'baren Ventilsitz (51) führender Kanal (4Ί) des Durchflußsteucrvent ils (42) iiiif. dem Sai'giohr und der andere zu einen absperrbar:n Ventilsitz (89) führende Kanal (8?) des Durchfloßsteu«.rvti-tüs mit der Atmosphäre? verbunden ist, wobei die Veritilplattc? (43) mit beiden Ven|-.i3 si tzen zusammenxiirkt.
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