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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft einen Gemischbildner für Brennkraftmaschinen,
dessen Brennstoffzumeß- und Zerstäubungssystem über einen Austrittsabschnitt stromauf
der zu den einzelnen Zylindern führenden Gemischansaugkanäle in einem Luftansaugkanal
ausmündet.
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Hierbei kann es sich um einen Gemischbildner handeln, dessen Brennstoffsystem
selbstsaugend aus einer Schwimmerkammer bzw. direkt von einer Brennstoffpumpe gespeist
wird.
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Derartige Gemischbildner sind für den Einsatz an Kraftfahrzeug-Motoren
geeignet und erfüllen dort seit langem die Anforderungen bezüglich Fahrbarkeit des
Fahrzeugs, Starten, Warmlaufen, Wirtschaftlichkeit und Abgasentgiftung.
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Im Zuge der neuerlich geforderten Abgasentgiftung durch Katalysatorcn
ergeben sich jedoch für diese mechanisch sehr einfachen, billigen Systeme durch
den Einfluß der Ansaugkanäle etc. die Schwierigkeit, eine für alle Zylinder der
Brennkraftmaschine gleiche Brenngemischverteilung (qualitativ und quantitativ) sicherzustellen,
was Grundbedingung für eine Lambda = 1 Regelung und damit für die katalytische Abgasnachbe-
handlung
ist.
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Als Abhilfe hierfür finden daher zunehmend Einspritzsysteme mit mehreren
Einspritzventilen Verwendung, bei denen der Einfluß der Ansaugkanäle, in denen dann
nur noch Luft gefördert wird, weitgehend ausgeschaltet ist. Diese Einspritzsysteme
sind jedoch sehr teuer und eignen sich nur bedingt für den Einsatz bei Brennkraftmaschinen
mit kleinerer oder mittlerer Hubraumgröße, die mit geringen Brennstoffmengen betrieben
werden, deren genaue Verteilung durch mehrere Einspritzventile hierbei auf Grenzen
stößt.
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Aus der DE-OS 30 33 728 ist hingegen eine Brennstoff-Einspritzvorrichtung
für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine bekannt, bei der nur eine Einspritzdüse
unmittelbar oberhalb der Öffnungen von zu den einzelnen Zylindern führenden Gemischansaugkanälen
angeordnet ist, wobei die Einspritzdüse Spritzlöcher aufweist, durch die Brennstoff
zu den Öffnungen der zugeordneten Gemischansaugkanäle gespritzt werden soll. Hierbei
ist eine gleichmäßige Brennstoffverteilung zu erwarten, wobei auch hier die genaue
Verteilung geringer Brennstoffmengen auf Grenzen stoßen wird.
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Darüber hinaus besteht der Nachteil, daß der Brennstoff einstrahlig
in die jeweilige Öffnung eingespritzt wird, wodurch eine Wandbenetzung und eine
schlechte Brennstoffaufbereitung, d. h. eine geringe Zerstäubung bzw. Verdampfung
vorliegen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Gemischbildner
derart zu gestalten, daß er für die Brenngemischversorgung einer Brennkraftmaschine
mit guter Gemischverteilung und guter Gemischaufbereitung (Zerstäubung) geeignet
ist, so daß eine Lambda-Regelung und katalytische Abgasentgiftung erreichbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1
genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
genannt.
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Vorteile der Erfindung: Durch die Erfindung ist der Einsatz billiger
Gemischbildner (Vergaser oder Einfach-Einspritzung) - insbesondere für die unteren
Hubraumklassen - auch in Zukunft sichergestellt. Der erfindungsgemäße Gemischbildner
eignet sich in Verbindung mit Abgassensoren und ggfs. einem elekronischen Steuergerät
für die Lambda-Regelung und damit katalytische Abgasentgiftung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden nachfolgend beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Eindüsen-Einspritzvorrichtung, Fig. 2 einen
Vergaser, Fig. 3 einen Schnitt des Vergasers nach Fig. 2.
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Fig. 1 zeigt eine Eindüsen-Einspritzvorrichtung 1, die mittels eines
Zwischenflansches 2 auf einem Ansaugkanalsystem 3 einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
befestigt ist. Das Ansaugkanalsystem 3 besteht aus einem Verteilerabschnitt 4, von
dem zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine führende Gemischansaugkanäle
5 abgehen, wobei der Verteilerabschnitt 4 die Fortsetzung eines Luftansaugkanals
6 der Einspritzvorrichtung 1 bildet. Dieser Luftansaugkanal 6 ist in einem Gehäuse
7 angeordnet, weist eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 8 und stromauf davon
eine elektrisch betätigbare Einspritzdüse 9 bekannter Bauart auf, und mündet in
eine Luftfilterkammer 10 ein. Die Einspritzdüse 9 ist mit einem Kugelabschnitt 11
dreh-und
schwenkbar in einem Kalottenlager 12 aufgenommen, wobei
ein Austrittsabschnitt 13 der Einspritzdüse 9 in den Luftansaugkanal 6 und ein Wicklungsteil
14 in einen Hohlkörpereinsatz 15 des Luftansaugkanals 6 hineinragen, der einstückig
mit dem Kalottenlager 12 ausgeführt ist und aus der Luftfilterkammer 10 herausragt.
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Das Wicklungsteil 15 der Einspritzdüse 9 weist ein außerhalb der
Rotationsachse der Einspritzdüse 9 liegendes Lagerauge 16 für eine Verbindungsstange
17 auf, die andererseits in einen Schlitz 18 einer Welle 19 eines elektromagnetischen
Stellers 20 eingreift und dort mittels eines Stiftes 21 gehalten ist. Der Steller
20 ist als Dreh- und Axialmotor ausgebildet, d. h. die Welle 19 führt gegenüber
dem fest in den Hohlkörpereinsatz 15 eingesetzten Stellergehäuse eine Dreh- und
eine Hubbewegung aus, so daß der Austrittsabschnitt 13 der Einspritzdüse 9 durch
die Hubbewegung einmal zur Luftansaugkanalachse 22 in einem mit ß bezeichneten t-Bereich
geschwenkt und zum anderen um diese in einem mit y bezeichneten Bereich gedreht
werden kann.
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Die Einspritzdüse 9 wird über einen im Kalottenlager 12 bestehenden
Ringraum 23 mit Brennstoff gespeist,das in üblicher Weise von einer Brennstoffpumpe
bereitgestellt wird. Das Wicklungsteil 14 der Einspritzdüse 9 ist über nicht dargestellte
elektrische Leitungen mit einem nicht dargestellten elektronischen Motorsteuergerät
verbunden, dessen Signale nach Maßgabe des Motorbedarfs die durch die Einspritzdüse
9 strömende Brennstoffmenge bestimmen.
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Ebenfalls über elektrische Leitungen 24 ist der Steller 20 an das
Steuergerät angeschlossen, dessen Signale die Hub- und Drehbewegung des Stellers
20 und damit die Positionierung des Austrittsabschnittes 13 der Einspritzdüse 9
durch Schwenken (ß) und Drehen (y) zur und um die Luftansaugkanal-Achse 22 bewirken,
so daß der Brennstoffstrahl 25 beliebig auf die Öffnungen der Gemischansaugkanäle
5 ausgerichtet und damit die Verteilung beeinflußt werden kann.
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Fig. 2 und Fig. 3 zeigen einen Vergaser 30 mit einem in einem Venturiabschnitt
31 eines Luftansaugkanals 32 einmündenden Austrittsabschnitt 33, der mit einem nicht
näher beschriebenen Haupt-Brennstoffsystem in Verbindung steht, wobei das Brennstoffsystem
aus einer Schwimmerkammer 34 gespeist ist. Der Austrittsabschnitt 33 ist mit einem
Stangenteil 35 verschiebbar in einem drehbar in einer Bohrung 36 gehaltenen Einsatzstück
37 aufgenommen und steht über eine Bohrung 38 des Stangenteils 35 mit einem Ringraum
39 des Einsatzstückes 37 in Verbindung, wobei der Ringraum 39 über eine um Einsatzstück
37 angeordnete Bohrung 40 mit dem Brennstoffsystem in Verbindung steht. An einem
mit Abstand zur Drehmitte am Einsatzstück 37 bestehenden Lagerauge 41 ist eine Stange
42 eines ersten Steller 43 befestigt, dessen Hubbewegung ein Schwenken des Einsatzstückes
37 bewirkt, so daß der durch einen Schlitz 44 in den Luftansaugkanal 32 hineinragende
Austrittsabschnitt 33 ebenfalls geschwenkt wird.
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Das Stangenteil 35 des Austrittsabschnittes 33 liegt unter der Spannung
einer nicht dargestellten Feder gegen einen Zwischenhebel 45 an, der wiederum gegen
eine Stange 46 eines zweiten Stellers 47 gedrückt ist, dessen Hubbewegung somit
eine Verschiebung des Stangenteils 35 im Einsatzstück 37 und damit auch des Austrittsabschnittes
33 im Venturiabschnitt 31 des Luftansaugkanals 32 bewirkt. Die Steller 43,47 sind
elektromagnetisch betätigt und stehen über Leitungen 48 mit einem Steuergerät in
Verbindung. Der beschriebene
Vergaser soll ebenfalls auf dem Ansaugkanalsystem 3
nach Fig. 1 befestigt werden.
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Die Abstimmung der beschriebenen Gemischbildner 1, 30 erfordert eine
eingehende Berücksichtigung des Ansaugkanalsystems 3. Bekanntlich ist die Zündfolge
häufig die Ursache ungleichmäßiger Gemischverteilung.
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Bei ungleichen zeitlichen Saugabständen zwischen den aus dem Ansaugkanalabschnitt
ansaugenden Zylindern erhält im allgemeinen derjenige das brennstoffreichere Gemisch,
dessen Saugabstand zu dem vor ihm saugenden Zylinder am größten ist.
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Durch die erfindungsgemäßen Gemischbildner ist es nun möglich, für
jeden Lastpunkt eine optimale Positionierung des Austrittsabschnittes herauszufahren,
die in einem Speicher (Kennfeld bzw. Tabelle) des Steuergerätes oder in Form eines
Raumnockens bzw. einer Kurvenscheibe abgelegt wird.
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Die optimale Positionierung ist dann beim Betrieb durch die Adressierung
der Speicher bzw. durch Verstellen des Raumnockens bzw. der Kurvenscheibe mit den
für den Lastpunkt geltenden Kenndaten wie Drosselklappen-Öffnungswinkels (a). Motordrehzahl
(n), Motortemperatur (tM), Saugdruck (ps) usw. reproduzierbar.
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Entgegen den dargestellten Ausführungen kann einmal die Verstellung
des Austrittsabschnittes 13,33 durch eine andere Antriebsform (pneumatisch, hydraulisch
usw.) und -art (Getriebe, Hebel usw.) erfolgen und zum anderen die willkürlich betätigbare
Drosselklappe stromauf des Austrittsabschnittes 13, 33 angeordnet sein, ohne daß
der Bereich der Erfindung verlassen wird.
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