DE4134269A1 - Automatisches vergaserluftvorwaermsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein automatisches Luftvorwärmsystem für die Regulierung der Temperatur der einem Vergaser eines Verbrennungsmotors zugeführten Luft. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Genera­ torblock mit einem automatischen Luftvorwärmsystem, das dem Vergaser vorgewärmte Luft zuführt, wenn die ge­ messene Lufttemperatur eine vorgegebene Temperatur un­ terschreitet.

Verbrennungsmotoren erbringen oftmals keine gute Leistung, wenn die Temperatur der dem Vergaser zugelei­ teten Luft unter bestimmte Temperaturen fällt. Zum Bei­ spiel kann der Motorwirkungsgrad dadurch absinken, daß sich der Kraftstoff nicht richtig mit der Luft vermischt und sich Eis im Vergaser bilden kann. Zur Verbesserung der Motorleistung und zur Ausschließung der Vergaserver­ eisung wird dem Vergaser vorgewärmte Luft mit einer höheren Temperatur als die Außenlufttemperatur zuge­ führt. Manchmal wird die Zuführung von vorgewärmter Luft reguliert, da die Motorleistung, einschließlich der probleme mit Energieverlusten und Bedingungen zur Bla­ senbildung auch absinken kann, wenn die dem Vergaser zugeführte Luft zu warm ist.

Es sind verschiedene Systeme bekannt, die die vorge­ wärmte Luft über den Lufteinlaß in den Vergaser abge­ ben. Einige Systeme können mit einem Gehäuse ausge­ stattet sein, das zwei Einlässe und einen Auslaß zum Lufteinlaß des Vergasers hat. In solchen Systemen ist kennzeichnend, daß ein Einlaß am Gehäuse mit einer Außenluftquelle und der andere Einlaß mit einer vorge­ wärmte Luftquelle verbunden ist. In einigen dieser Systeme sind die relativen Anteile der in den Vergaser eintretenden Außenluft und vorgewärmte Luft einstellbar. Einige Systeme werden manuell und andere Systeme automa­ tisch geregelt.

Ein problem bei einigen manuellen Systemen ist, daß sie oftmals nur einen Zweibereichschalter am Gehäuse haben, der bei Temperaturänderungen der Außenluft manuell ver­ schoben werden muß. Fehler bei der richtigen Verschie­ bung des Schalters können Probleme mit der Motor­ leistung verursachen, wenn die dem Vergaser zugeführte Luft entweder zu warm oder zu kalt ist.

Einige der automatischen Systeme verändern die rela­ tiven Anteile der dem Vergaser zugeführten Außenluft und vorgewärmten Luft, indem eine Klappe oder ein Klappen­ deckel im Gehäuse in Abhängigkeit von der gemessenen Lufttemperatur auf wechselnde Positionen eingestellt wird. Einige der vorhergehenden Systeme verwenden eine drehbar befestigte Klappe, die an einer vertikalen Rota­ tionsachse parallel zu einer Hauptfläche der Klappe und an einer Schmalseite angrenzend, drehbar gelagert ist. Ein Problem mit dieser Art von Systemen besteht darin, daß innerhalb des Gehäuses ein zusätzlicher Raum für die Bewegung der Klappe um ihre Rotationsachse zwischen den verschiedenen Positionen vorgesehen werden muß.

Ein weiteres Problem mit einigen automatischen Systemen ist, daß eine komplizierte Konstruktion zur Regulierung der Anteile der dem Vergaser zugeführten Außenluft und vorgewärmten Luft verwendet wird. Zum Beispiel finden in einigen älteren Systemen druckluftbetriebene Vorrich­ tungen Anwendung, um eine Klappe oder Klappen zur Regu­ lierung der Zuführung von Außenluft und vorgewärmter Luft zu bewegen. Oftmals verwenden die druckluftbe­ triebenen Systeme zur Betätigung der druckluftbetriebenen Stellglieder Temperaturmeßgeräte.

Einige zusätzliche Probleme mit manchen älteren Vorwärm­ systemen treten auf, wenn der Verbrennungsmotor in Ver­ bindung mit einem Generatorblock verwendet wird. Ein Generatorblock enthält meistens einen Verbrennungsmotor, der einen Generator zur Stromerzeugung antreibt, um eine unabhängige Versorgungseinheit bereitzustellen. Oftmals werden Generatorblöcke als Hilfsenergiequelle für die Anwendung beispielsweise in Wohnmobilen und Krankenwagen bereitgestellt. Eine Erwägung, die oftmals mit der Be­ nutzung der Generatorblöcke für diese Anwendungsfälle betont wird, ist die Minimierung der Größe des Genera­ torblockes bei gleichzeitiger Bereitstellung eines ein­ fach herzustellenden und zu betreibenden Vorwärmsystems. Viele bestehende Vorwärmsysteme haben sperrige und kom­ plizierte Klappenantriebe und Kontrollmechanismen, um die Klappenmechanismen zur Regulierung der relativen Anteile an Außenluft und vorgewärmter Luft zu bewegen. Desweiteren wird für die Einleitung von vorgewärmter Luft in einigen dieser vorhergehenden Systeme ein zu­ sätzliches Rohr oder eine zusätzliche Leitung verwendet, die die durch einen bestimmten Bereich des Motors vor­ gewärmte Luft ansaugt und sie in das Gehäuse und zum Vergaser leitet. Die Zuführung der Außenluft kann in einigen Fällen mittels eines Rohres oder einer Leitung zum Ansaugen der Außenluft von einem Teilbereich erfol­ gen.

Es ist unbestritten, daß ein langes und unbefriedigtes Bedürfnis beim Stand der Technik nach einem Vorwärm­ system bestanden hat, das die Temperatur der dem Verga­ ser zugeführten Luft automatisch und variabel reguliert, ohne übermäßigen Raum zu beanspruchen oder einen kompli­ zierten Aufbau zur Folge zu haben. Darüberhinaus besteht ein Bedürfnis nach einem automatischen Vorwärmsystem zur Anwendung an einem Generatorblock, das weder die Abmes­ sungen des Generatorblockes bedeutend vergrößert, noch komplizierte und schwierige Teile umfaßt. Die vorlie­ gende Erfindung löst diese und andere Probleme des Stan­ des der Technik.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftein­ laßgehäusevorrichtung zur Regulierung der Temperatur der einem Verbrennungsmotor zugeführten Luft. Die Luftein­ laßgehäusevorrichtung umfaßt ein Gehäuse mit einem Vor­ wärmluftkanal und einem Außenluftkanal, die durch einen im wesentlichen ebenen Teil des Gehäuses in einen Innen­ raum desselben führen. Der Vorwärmluftkanal kann mit einer Vorwärmluftquelle verbunden werden und der Außen­ luftkanal mit einer Außenluftquelle. Außerdem hat das Gehäuse eine Luftauslaßkanalkonstruktion zur Verbindung des Innenraumes des Gehäuses mit dem Motorvergaser. Die Lufteinlaßgehäusevorrichtung umfaßt weiterhin eine am Gehäuse befestigte Klappe mit einer im wesentlichen ebenen Hauptfläche, die an den ebenen Teil des Gehäuses angrenzt. Die Klappe ist so befestigt, daß eine Drehbe­ wegung um eine Rotationsachse senkrecht zur Hauptfläche der Klappe möglich ist. Die Klappe ist variabel posi­ tionierbar zwischen einer ersten Stellung, in der sie den Luftstrom durch den Vorwärmluftkanal maximiert und den Luftstrom durch den Außenluftkanal minimiert, und einer zweiten Stellung, in der sie den Luftstrom durch den Außenluftkanal maximiert und den Luftstrom durch den Vorwärmluftkanal minimiert. Für die Einstellung der Klappe ist eine temperaturempfindliche Einrichtung vor­ gesehen, so daß sich die Klappe bei Absinken der ge­ messenen Lufttemperatur zur ersten Stellung hin und bei Ansteigen der gemessenen Lufttemperatur zur zweiten Stellung hin bewegt.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Luftfilter- Vorwärmvorrichtung zur Regulierung der einem Verbren­ nungsmotor zugeführten Luft, die mit einer Trennwand mit einer Einlaßöffnung zu einem Vergaser des Motors und einer Öffnung für die vorgewärmte Luft, die mit einer Vorwärmluftquelle verbindbar ist, ausgestattet ist. Die Luftfilter-Vorwärmvorrichtung umfaßt ein Gehäuse mit einem Vorwärmluftkanal und einem Außenluftkanal zum Innenraum des Gehäuses. Der Außenluftkanal ist mit einer Außenluftquelle verbunden. Das Gehäuse hat außerdem eine offene Seite, die mit der Trennwand verbindbar ist. Die offene Seite hat eine äußere Begrenzung, die die Einlaß­ öffnung zum Vergaser und die Öffnung für die vorgewärmte Luft zur Vorwärmluftquelle umgibt. Der Vorwärmluftkanal ist durch die Luftströmung mit der Öffnung für die vor­ gewärmte Luft verbunden. Der Vorwärmluftkanal und der Außenluftkanal sind durch Luftströmungen durch das Ge­ häuse hindurch mit der Einlaßöffnung verbunden. Deswei­ teren besitzt die Luftfilter-Vorwärmvorrichtung eine Klappenkonstruktion zum Öffnen und Schließen des Vor­ wärmluftkanals und des Außenluftkanals.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Generatorblock, der einen von einem Motor mechanisch angetriebenen Generator aufweist, wobei der Motor einen Vergaser mit einer Einlaßöffnung besitzt. Eine Gehäuse­ anordnung enthält im wesentlichen den Generator und den Motor und hat einen Einlaß für die Außenluft von einer Außenseite der Gehäuseanordnung in den Innenraum dersel­ ben. Ein Warmluftauslaß ermöglicht den Austritt der Luftströmung vom Innenraum der Gehäuseeinrichtung nach außen. Eine Trennwand wirkt mit der Gehäuseanordnung zusammen, um im Innenraum der Gehäuseanordnung zwei Kammern zu bilden. Eine erste Kammer ist durch die Luft­ strömung mit dem Einlaß für die Außenluft verbunden und eine zweite Kammer ist durch die Luftströmung mit dem Warmluftauslaß verbunden. Während des Betriebes des Generatorblockes enthält die erste Kammer Außenluft und die zweite Kammer vorgewärmte Luft. Um einen Luftstrom von der ersten Kammer über die Trennwand zur zweiten Kammer zu veranlassen, ist eine Kühlkonstruktion vorge­ sehen. Um veränderliche Mengen von Außenluft und vorge­ wärmter Luft zum Lufteinlaß am Vergaser zu führen, ist eine Lufteinlaßkonstruktion vorgesehen. Die Lufteinlaß­ konstruktion ist durch Luftströmungen mit der ersten und zweiten Kammer verbunden und ist so aufgebaut, daß die relativen Anteile der in den Lufteinlaß am Vergaser eintretenden Außenluft und vorgewärmten Luft veränderbar sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft desweiteren ein Luft­ vorwärmsystem zur Regulierung der Temperatur der dem Vergaser eines Verbrennungsmotors zugeführten Luft, das eine Trennwand mit einer Einlaßöffnung am Motorvergaser und einer Öffnung für vorgewärmte Luft, die mit einer Vorwärmluftquelle verbindbar ist, umfaßt. Das Luftvor­ wärmsystem umfaßt ein Gehäuse mit einem Vorwärmluftkanal und einem Außenluftkanal zum Innenraum des Gehäuses. Der Außenluftkanal ist mit einer Außenluftquelle verbunden. Das Gehäuse hat außerdem eine offene Seite, die mit der Trennwand verbindbar ist. Die offene Seit hat eine äußere Begrenzung, die die Einlaßöffnung am Vergaser und die Öffnung für die vorgewärmte Luft zur Vorwärmluft­ quelle umgibt. Der Vorwärmluftkanal ist durch die Luft­ strömung mit der Öffnung für die vorgewärmte Luft ver­ bunden. Der Vorwärmluftkanal und der Außenluftkanal sind durch Luftströmungen durch das Gehäuse hindurch mit der Einlaßöffnung verbunden. Das Luftvorwärmsystem umfaßt weiterhin eine Klappenkonstruktion zum Öffnen und Schließen des Vorwärmluftkanals und des Außenluftkanals.

Die Zeichnungen, in denen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile allgemein mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen in:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Generatorblockes mit einem erfindungsgemäßen automatischen Vorwärmsystem in perspektivischer Ansicht, wobei ein Teil der Gehäuseanordnung offen dargestellt ist,

Fig. 2 eine Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Genaratorblockes mit von der Gehäuseanordnung entfernter Platte,

Fig. 3 eine Seitenansicht von links des in Fig. 1 dargestellten Generatorblockes ohne obere Hälfte der Gehäuseanordnung und mit Darstel­ lung des Umrisses einer Luftfilter-Vorwärm­ vorrichtung durch Strichlinien,

Fig. 4 einen vergrößerten Abschnitt der linken Sei­ tenansicht des in Fig. 3 dargestellten Genera­ torblockes mit Darstellung der an der Trenn­ wand angeordneten Luftfilter-Vorwärmvorrich­ tung,

Fig. 5 eine vergrößerte Rückansicht des in Fig. 4 dargestellten Abschnitts des Generatorblockes mit Darstellung der Klappe in zwei verschie­ denen Stellungen,

Fig. 6 eine vergrößerte Draufsicht des in Fig. 4 dargestellten Abschnitts des Generatorblockes und

Fig. 7 eine schematische Draufsicht des in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Generatorblockes.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 wird im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Generatorblockes 10 beschrieben. Wie am besten aus der Fig. 2 und der schematischen Ansicht der Fig. 7 ersicht­ lich ist, umfaßt der Generatorblock 10 einen Verbren­ nungsmotor 12, der über eine Welle 16 einen Generator 14 zur Elektroenergieerzeugung antreibt. Ein Vergaser 18 versorgt den Motor 12 mit einer Luft-Kraftstoff-Mischung für den Verbrennungsvorgang. Die Luft tritt durch einen Lufteinlaß 20 am Vergaser 18 in diesen ein und der Kraftstoff tritt an einem Kraftstoffeinlaß 22 ein.

Wie am besten aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfaßt die bevorzugte Ausführungsform des Generator­ blockes 10 eine Gehäuseanordnung 26, die im wesentlichen den Motor 12 und den Generator 14 umschließt. Vorzugs­ weise besteht die Gehäuseanordnung 26 aus einer fünfsei­ tigen oberen Hälfte 52, die mit einem Trog 50, in dem der Motor 12 und der Generator 14 lagern, zusammenwirkt, um den Motor 12 und den Generator 14 im wesentlichen zu umgeben. Die Gehäuseanordnung 26 kann verschiedene Funk­ tionen erfüllen, eingeschlossen die Schaffung einer angenehmeren ästhetischen Ausstattung des Generator­ blockes 10 und einer Begrenzung zwischen dem Generator­ block 10 und seiner Umgebung, um die Umgebung während des Betriebes des Generatorblockes 10 vor diesem zu schützen und zu isolieren. In der bevorzugten Ausfüh­ rungsform bildet die Gehäuseanordnung 26 Luftströmungs­ wege durch den Generatorblock 10 für Kühlzwecke und zur Versorgung des Motors 12 mit vorgewärmter Luft bei Ab­ sinken der Außenlufttemperatur unter eine vorbestimmte Temperatur. Mit Hilfe einer Platte 54 kann ein Teil der oberen Hälfte 52 der Gehäuseanordnung 26 entfernt wer­ den, um Zugang zum Inneren der Gehäuseanordnung 26 zu erhalten ohne die gesamte obere Hälfte entfernen zu müssen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 ist im Innenraum der Gehäuseanordnung 26 eine Trennwand 28 vorgesehen, die mit der Gehäuseanordnung 26 zusammenwirkt, um zwei Kammern zu bilden. Eine erste Kammer 36 enthält während des Betriebes des Generatorblockes 10 Außenluft. Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Außenluft über einen Außenlufteinlaß 42 an der Gehäuseanordnung 26 in die erste Kammer 36 von außerhalb der Gehäuseanord­ nung 26 eintreten. Eine zweite Kammer 38 enthält während des Betriebes durch den Motor 12 und den Generator 14 angewärmte Luft, hier im folgenden als "vorgewärmte Luft" bezeichnet. Die zweite Kammer 38 ist durch die Luftströmung mit einem Warmluftauslaß 46, dargestellt in Fig. 1, verbunden, der durch den Trog 50 hindurchgeht, um die zweite Kammer 38 mit der Außenseite der Gehäuse­ anordnung 26 zu verbinden. Vorzugsweise ist zur Abdich­ tung zwischen der Gehäuseanordnung 26 und der Trenn­ wand 28 ein Dichtungselement vorgesehen. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, können die Motorabgase den Motor 12 über den Auspuff 48 zur Außenseite der Gehäuseanordnung 26 verlassen.

Wie weiter unten ausgeführt werden wird, wird die Au­ ßenluft von der ersten Kammer 36 genutzt, um den Motor 12 und den Generator 14 in der zweiten Kammer zu kühlen und die vorgewärmte Luft in der zweiten Kammer wird über den Warmluftauslaß 46 abgesaugt. Wie ebenfalls unten beschrieben werden wird, wird sowohl Außenluft von der ersten Kammer 36 als auch vorgewärmte Luft von der zwei­ ten Kammer 38 in veränderlichen Mengen zum Lufteinlaß 20 des Vergasers 18 des Motors 12 zur Nutzung während des Verbrennungsprozesses zugeführt.

Zur Kühlung des Generatorblockes 10 während des Betrie­ bes ist ein Gebläse 24 vorgesehen, um die Außenluft in die erste Kammer 36 durch den Außenlufteinlaß 42 anzu­ saugen und danach die Luft zur Kühlung des Motors 12 und des Generators 14 über die Trennwand 28 durch die Öff­ nung 40 zu bewegen. Die in die zweite Kammer 38 ein­ tretende Außenluft wird vorgewärmte Luft, die durch die Gehäuseanordnung 26 und die Trennwand 28 zum Verlassen der zweiten Kammer 38 über den Warmluftauslaß 46 ge­ lenkt wird. Das Vorhandensein der Trennwand 26 sorgt für eine efektivere Kühlung des Motors 12 und des Generators 14, indem sie die vorgewärmte Luft an der Rezirkulation in das Gebläse 24 hindert, um nochmals über den Motor 12 und den Generator 14 zu strömen. Die Trennwand 28 ist wirksam, indem sie die vorgewärmte Luft im wesentlichen daran hindert, wieder in den Einlaß zum Gebläse 24 ein­ zutreten und stattdessen hilft, die vorgewärmte Luft zum Verlassen der Gehäuseanordnung 26 über den Warmluftaus­ laß 46 zu lenken. Die Pfeile für die Außenluftströmung 140, die Luftströmung der vorgewärmten Luft 144 und die Motorabgasströmung 146 in Fig. 1 zeigen den Strömungsweg von der Außenseite der Gehäuseanordnung 26 in das Innere und vom Inneren nach außen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 6 ist benachbart zum Lufteinlaß 20 des Vergasers 18 eine Luftfilter-Vorwärm­ vorrichtung oder eine Vorwärmkammer 60 vorgesehen. Die Vorwärmkammer 60 ist mit einer Konstruktion ausge­ stattet, die veränderliche Mengen von vorgewärmter Luft und Außenluft zum Lufteinlaß 20 des Vergasers 18 lenkt. Außerdem ist die Vorwärmkammer 60 auch mit einer tem­ peraturempfindlichen Konstruktion zur automatischen Kontrolle oder Regulierung der relativen Anteile der zum Lufteinlaß 20 des Vergasers 18 geführten vorgewärmten Luft und Außenluft ausgestattet, basierend auf der gemessenen Temperatur in der Weise, daß der Motor 12 mit Luft versorgt wird, die eine höhere Temperatur als die zum Motor geführte Außenluft hat, wenn die gemessene Temperatur unter eine festgelegte Temperatur fällt. In der bevorzugten Ausführungsform hat die Vorwärmkammer 60 außerdem eine Konstruktion zur Filterung der in den Vergaser 18 eingespeisten Luft.

Wie in den Fig. 2 bis 6 dargestellt ist, umfaßt die Vor­ wärmkammer 60 eine Vielzahl von Wänden, die ein Luft­ filtergehäuse oder ein Gehäuse 62 mit einer offenen Seite 64 bilden. Die offene Seite 64 des Gehäuses 62 wirkt mit der Trennwand 28 zusammen, um einen ge­ schlossenen Innenraum zu umgrenzen. Das Gehäuse 62 kann aus irgendeinem einer Vielzahl von Materialien herge­ stellt werden einschließlich eines Plastformkörpers in der bevorzugten Ausführungsform. Das Gehäuse 62 wird an der Trennwand 28 vorzugsweise mit einer Schraube 78 oder einer anderen geeigneten Montagevorrichtung zum Festhal­ ten des Gehäuses 62 an der Trennwand 28 befestigt. Wie am besten in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Trennwand 28 mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche ausge­ stattet und hat eine durch die Trennwand 28 hindurch­ gehende Öffnung 34 für die vorgewärmte Luft. Die Trenn­ wand 28 ist außerdem so angeordnet, daß sie an den Luft­ einlaß 20 zum Vergaser 18 anschließt. Eine Einlaßöffnung 32 durch die Trennwand 28 erlaubt den Durchgang der Luftströmung in den Lufteinlaß 20 des Vergasers 18. Die dargestellte Trennwand hat zwei Einlaßöffnungen 32. Die offene Seite 64 des Gehäuses 62 hat eine äußere Begren­ zung, die an die Trennwand 28 anschließt und sowohl die Einlaßöffnungen 32 als auch die Öffnung 34 für die vor­ gewärmte Luft umgibt, wie am besten aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Wenn das Gehäuse 62 an der Trennwand 28 befestigt ist, wirkt eine für die vorgewärmte Luft vor­ gesehene Verlängerung 70 zum Gehäuse 62 mit der Trenn­ wand 28 zusammen, um einen Vorwärmluftkanal 72 zu bil­ den, der den Innenraum des Gehäuses 62 mit der zweiten Kammer 38 über die Öffnung für die vorgewärmte Luft 34 durch die Trennwand 28 hindurch verbindet. Der Innenraum des Gehäuses 62 ist auch durch die Luftströmung über einen Außenluftkanal 68 durch das Gehäuse 62 hindurch mit der ersten Kammer 36 verbunden. Außerdem ist der Innenraum des Gehäuses 62 durch die Luftströmung über die Einlaßöffnungen 32 durch die Trennwand 28 hindurch mit dem Lufteinlaß 20 des Vergasers verbunden. Auf diese Weise wird die vorgewärmte Luft und die Außenluft dem Motor 12 zugeführt.

In der bevorzugten Ausführungsform kommen im Genera­ torblock 10 keine Rohre oder Schläuche zur Verbindung der Öffnung für die vorgewärmte Luft 34 mit einem Teil­ bereich am Motor 12 oder Generator 14 zur Anwendung. Stattdessen wird die vorgewärmte Luft von der zweiten Kammer 38 in das Gehäuse 60 durch die Öffnung für die vorgewärmte Luft 34 angesaugt. Es wird auch kein Rohr oder Schlauch für den Außenluftkanal 68 benötigt, da er zur ersten Kammer 36, die während des Betriebes Außen­ luft enthält, offen ist. Da für die Vorwärmkammer 60 kein Rohr oder Schlauch benötigt wird, hat der bevor­ zugte Generatorblock 10 den Vorteil, daß er kompakter ist und weniger Material zur Herstellung benötigt. Wie am besten aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich wird, ist zur Veränderung der relativen Anteile der in den Vergaser 18 eintretenden Außenluft und vorgewärmten Luft eine Klappe 82 vorgesehen. In der bevorzugten Ausführungsform treten der Außenluftkanal 68 und der Vorwärmluftkanal 72 an einem im wesentlichen ebenen Teil des Gehäuses 62 in einen Innenraum des Gehäuses 62 ein. Die Klappe 82 hat eine im wesentlichen ebene Hauptfläche 84, die so be­ festigt ist, daß sie an den Außenluftkanal 68 und am Vorwärmluftkanal 72 angrenzt. Die Klappe 82 hat eine äußere Begrenzung, die durch eine die Hauptfläche umge­ bende Schmalseite 88 festgelegt wird. Die Schmalseite 88 umgrenzt eine Fläche, die ausreichend groß ist, um die Luftströmung in den Innenraum des Gehäuses 62 entweder durch den Außenluftkanal 68 oder durch den Vorwärmluft­ kanal 72 zu verhindern. Die Klappe 82 kann aus einer großen Anzahl von Materialien, einschließlich leichter Plastwerkstoffe, hergestellt werden.

Für die Drehbewegung um eine Rotationsachse 86 ist die Klappe 82 in der bevorzugten Ausführungsform im allge­ meinen senkrecht zur Hauptfläche 84 am Gehäuse 62 be­ festigt. Auf diese Weise dreht sich die Klappe in der durch die Hauptfläche 84 gebildeten Ebene, um ab­ wechselnd den Außenluftkanal 68 und den Vorwärmluftkanal 72 zu schließen und zu öffnen. Fig. 5 zeigt die Klappe in einer ersten und einer zweiten Stellung. In der be­ vorzugten Ausführungsform ist die Klappe zwischen der ersten und zweiten Stellung variabel positionierbar. In der ersten Stellung erreicht der Luftstrom durch den Vorwärmluftkanal 72 ein Maximum und der durch den Außen­ luftkanal 68 führende Luftstrom ein Minimum, in der zweiten Stellung erreicht der durch den Vorwärmluftkanal 72 führende Luftstrom ein Minimum und der durch den Au­ ßenluftkanal führende Luftstrom ein Maximum. Zwischen diesen beiden Stellungen wird der in das Gehäuse 62 eintretende Luftstrom gemischt. In der bevorzugten Aus­ führungsform sind Arretierungen 80, 91, die über die Schmalseite 88 herausragen, vorgesehen, damit das Ge­ häuse 62 und die Trennwand 28 in jeder extremen Position ineinander greifen.

Da die Klappe 82 so befestigt ist, daß sie sich in der von der Hauptfläche 84 gebildeten Ebene dreht, ist eine kompaktere Vorwärmkammer 60 möglich. Die Klappe 82 dreht sich in wesentlicher Übereinstimmung mit der Wand des Gehäuses 62 und es wird nur ein kleiner Raum gebraucht, um die Bewegung der Klappe aufzunehmen, verglichen mit dem, was notwendig ist, wenn die Rotationsachse parallel zur Klappe angeordnet ist. Darüberhinaus ist die Rota­ tionsachse nahe der Schmalseite 88 der Klappe 82 ange­ ordnet, um die nutzbare Fläche der Klappe für die Sper­ rung des Luftstromes zu maximieren und den Winkel für die notwendige Bewegung von der ersten in die zweite Stellung zu minimieren.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die Klappe 82 am Gehäuse 62 mit einer Welle 94 befestigt, die ein erstes Ende 96 hat, das in eine im Gehäuse 62 vorgesehene Öff­ nung paßt. Die Klappe 82 ist starr an der Welle 94 in der Mitte derselben befestigt. Die Längsachse der Welle 94 stimmt mit der Rotationsachse 86 der Klappe 82 über­ ein. Durch Drehung der Welle 94 ist die Klappe 82 um ihre Rotationsachse 86 zwischen der ersten und zweiten Stellung drehbar.

Um die Klappe 82 automatisch einzustellen und damit die relativen Anteile der in den Vergaser 18 eintretenden Außenluft und vorgewärmten Luft zu regulieren, ist eine temperaturempfindliche Einrichtung 108 zur Drehung der Welle 94 für die Bewegung der Klappe 82 vorgesehen. In der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die temperatur­ empfindliche Einrichtung eine Bimetallfeder 110, darge­ stellt in den Fig. 4 bis 6. Die Bimetallfeder 110 ist vorzugsweise spiralenförmig und hat ein an einem zweiten Ende 98 der Welle 94 befestigtes erstes Ende 112. Wie am besten aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, wird das erste Ende 112 der Bimetallfeder 110 in einem an der Welle 94 vorgesehenen Schlitz 100 gehalten. Ein zweites Ende 114 der Bimetallfeder 110 ist durch einen Spiralen­ aufnehmer 76 am Gehäuse 62 befestigt, der das zweite Ende 114 festhält oder einschließt, um die Bimetallfeder am Gehäuse 62 zu befestigen. Die Bimetallfeder 110 kann aus einer großen Anzahl bimetallischer thermostatischer Materialen hergestellt sein. Ein mögliches Material ist ASTM TM2 Thermostatikmetall. Es ist zu beachten, daß anstelle der dargestellten Bimetallfeder 110 eine große Anzahl von thermostatischen Vorrichtungen verwendet werden kann, um die Klappe 82 auf der Grundlage der gemessenen Lufttemperatur zu positionieren.

Die spiralförmige Bimetallfeder 110 in der bevorzugten Ausführungsform reagiert auf die gemessenen Temperatur­ änderungen durch Änderung der Form, indem sich die Spi­ ralen straffer oder lockerer ausbilden in Abhängigkeit davon, ob die Temperatur ansteigt oder sinkt. Wenn die Bimetallfeder 110 die Form ändert, wird das erste Ende 112 der Bimetallfeder die Welle 94 zum Rotieren bringen, um die Klappe 82 zur ersten oder zweiten Stellung hin zu bewegen. Wie in den Fig. 4 bis 6 gezeigt ist, befindet sich die Bimetallfeder in der bevorzugten Ausführungs­ form im Innenraum des Gehäuses 62, um die Temperatur des zum Lufteinlaß 20 des Vergasers 18 geleiteten Luftge­ misches zu messen. In dieser Lage wird die Bewegung der Bimetallfeder 110 und der Klappe 82 durch die vorge­ wärmte Luft und die Anteile des Gemisches der beiden Luftzuführungen in den Innenraum des Gehäuses 62 beein­ flußt. Es ist zu beachten, daß die Bimetallfeder 110 auch außerhalb des Gehäuses 62 angeordnet sein könnte, wobei die Bewegung der Klappe dann nur eine Funktion der Außenlufttemperatur wäre.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die Rota­ tionsachse 86 nahe der Schmalseite 88 der Klappe 82 angeordnet. Außerdem ist die Rotationsachse 86 an einem Punkt angeordnet, der nicht mit dem Schwerpunkt der Klappe 82 zusammenfällt. Während die Klappe 82 und die Gehäusegestaltung eine sehr kompakte Konstruktion erlau­ ben, ruft die Konstruktion im einzelnen spezielle Pro­ bleme für die Ausgestaltung der Bimetallfeder 110 her­ vor. Die Probleme erwachsen daraus, daß die Bimetallfe­ der 110 nicht nur die Klappe 82 in die richtige Position bewegen muß, sondern auch den durch den Schwerpunkt der sich um die Rotationsachse 86 drehenden Klappe 82 her­ vorgerufenen Hebelarm oder das Drehmoment aufnehmen muß. In der bevorzugten Ausführungsform hängt die Klappe 82 unterhalb ihrer Rotationsachse 86, so daß ihr Schwerpunkt senkrecht unterhalb der Rotationsachse ange­ ordnet ist. In der bevorzugten Ausführungsform werden die temperaturempfindlichen Kenndaten der Bimetallfeder berücksichtigt, um die Klappe für jede gegebene Tempera­ tur richtig zu positionieren.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die Vorwärmkam­ mer 60 außerdem mit einem Filterelement 116 versehen, um die Luft vor ihrer Einleitung in den Vergaser 18 zu filtern. Das Filterelement 116 hat ein zylindrisch aus­ gebildetes Teil mit einem offenen Ende 118. Das offene Ende 118 schließt an die Trennwand 28 an und umgibt die Einlaßöffnung 32. Vorzugsweise enthält das offene Ende 118 zur Abdichtung zwischen dem Filterelement 116 und der Trennwand 28 ein erstes Dichtungselement 124. Ein Filterteil 122 mit einer äußeren und einer inneren Fläche aus Metallgeflecht, das einen Papierfilter zwischen der äußeren und der inneren Fläche umgibt, ist vorgesehen, um Feststoffteilchen aus der durch das Fil­ terteil 122 strömenden Luft zu filtern. Eine Außenseite des Filterteils 122 ist durch Luftströmungen mit dem Au­ ßenluftkanal 68 und dem Vorwärmluftkanal 72 verbunden. Eine Innenseite des Filterteils 122 ist durch die Luft­ strömung mit den Einlaßöffnungen 32 durch die Trenn­ wand 28 hindurch verbunden. Auf diese Weise strömt die in die Vorwärmkammer 60 eintretende Luft durch das Fil­ terteil 122, um sie vor dem Eintreten in den Vergaser 18 zu reinigen.

Vorzugsweise ist das Filterelement 116 auch mit einem zweiten offenen Ende 120 versehen, um ein Filterelement mit einer allgemein gleichmäßigen zylindrischen Form mit zwei offenen Enden zu bilden. Wie in Fig. 6 dargestellt, hat das Filterelement 116 zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse 62 und dem Filterelement 116 ein zweites Dich­ tungselement 126. In der bevorzugten Ausführungsform, ist die Schraube 78, die das Gehäuse 62 an der Trenn­ wand 28 befestigt, fest angezogen, so daß das Filterele­ ment 116 sicher zwischen dem Gehäuse 62 und der Trenn­ wand 28 befestigt ist, um die Dichtungen zu bilden. Mehrere Zinken 74 ragen über das Gehäuse 62 heraus, um das Filterelement 116 an seinem Platz zu halten. Da die Zinken 74 das Filterelement 116 am Gehäuse 62 halten, kann das Filterelement 116, um den Luftreiniger zu mon­ tieren, in das Gehäuse eingebracht und dann das Gehäuse an der Trennwand 28 befestigt werden. Die Zinken 74 unterstützen die richtige Ausrichtung des Filterele­ ments 116 mit den Einlaßöffnungen 32. Es ist zu beach­ ten, daß das Filterteil 122 ein Wegwerfartikel sein kann, der leicht auswechselbar ist, wenn er mit Fest­ stoffteilchen angefüllt ist.

Betrachtet man nun die Fig. 1, ist die Gehäuseanord­ nung 26 vorzugsweise mit mindestens einer, die Einlaß­ öffnung 42 bildenden, vertikalen Öffnung 44 versehen, deren äußere vertikale Abmessung größer als deren äußere horizontale Abmessung ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt der Lufteinlaß 42 in der bevorzugten Ausführungs­ form eine Vielzahl von in der Gehäuseanordnung 26 ausge­ bildeten vertikalen Öffnungen 44.

Das folgende Beispiel erläutert die Art und Weise, in der die erfindungsgemäße Vorwärmkammer 60 in Verbindung mit einem Generatorblock angewendet werden kann. Eine anwendbare Art von Generatorblöcken umfaßt einen luftge­ kühlten Einzylinderviertaktmotor, der einen zweipoligen Bürstengenerator, der bei einer Drehzahl von 3600 l/min eine Leistung von 4 KW erzeugt, antreibt. Es wurde ge­ funden, daß dieser Generatorblock eine gute Leistung erbringt, wenn er mit 100% vorgewärmter Luft bei einer Temperatur von weniger als annähernd 40°F (ca. 4,4°C) und 100% Außenluft bei einer Temperatur von mehr als annähernd 70°F (ca. 21°C) versorgt wird. Die Vorwärmkam­ mer 60 arbeitet so, daß sich die Klappe bei 40°F (ca. 4,4°C) in der ersten Stellung, in der der Strom der vor­ gewärmten Luft ein Maximum erreicht, befindet. Bei 70°F (ca. 21°C) ist die Klappe 82 in der zweiten Stellung, in der der Außenluftstrom ein Maximum erreicht. Zwischen 40°F und 70°F (4,4°C und 21°C) ist die Klappe 82 zwischen der ersten und zweiten Stellung variabel posi­ tionierbar. In der dargestellten bevorzugten Ausfüh­ rungsform bewegt sich die Klappe 82 für jedes Grad Fahrenheit um einen Winkel von ungefähr 3° entsprechend etwa 1,7° Klappendrehung je Grad Celsius.

Wenn die Bimetallfeder 110 während des Betriebes ein Absinken der Lufttemperatur unter eine Temperatur von 70°F (21°C) mißt, wird die Bimetallfeder 110 durch Zu­ sammenziehen und Drehen der Klappe 82 mehr in Richtung der ersten Stellung reagieren, um einen erhöhten Anteil der in den Motor 12 eingeleiteten vorgewärmten Luft und einen verringerten Anteil der in den Motor 12 eingelei­ teten Außenluft zu liefern. Bei einer Temperatur von 40°F (ca. 4,4°C) oder darunter, berührt die Arre­ tierung 90 das Gehäuse 62 und die Klappe 82 ist in der ersten Stellung, an dem Punkt, an dem der Anteil an vorgewärmter Luft ein Maximum und der Anteil an Außen­ luft ein Minimum erreicht. Sollte die Bimetallfeder 110 dann ein Ansteigen der Lufttemperatur auf eine Tempera­ tur von mehr als 40°F (ca. 4,4°C) messen, wird die Bime­ tallfeder 110 durch Ausdehnung und Drehen der Klappe 82 in Richtung der zweiten Stellung reagieren, um einen verringerten Anteil der vorgewärmten Luft und einen erhöhten Anteil der Außenluft zu liefern. Bei einer Temperatur von 70°F (ca. 21°C) oder darüber, berührt die Arretierung 91 die Trennwand 28 und die Klappe ist in der zweiten Stellung an dem Punkt, an dem der Anteil der Außenluft ein Maximum und der Anteil der vorgewärmten Luft ein Minimum erreicht. Es sollte beachtet werden, daß der oben beschriebene Arbeitstemperaturbereich des Motors 12 in Abhängigkeit von den Anforderungen des mit der erfindungsgemäßen Vorwärmkammer 60 verwendeten spe­ ziellen Generatorblockes höher oder tiefer gesetzt oder weiter oder enger gefaßt werden kann.

Es ist verständlich, daß, selbst wenn zahlreiche Merk­ male und Vorteile zusammen mit Einzelheiten des Aufbaus und der Funktionsweise der Erfindung in der vorange­ gangenen Beschreibung dargelegt wurden, diese nur illustrative Bedeutung hat und im Rahmen der Erfindung Veränderungen an Einzelheiten, insbesondere der Form, Größe und Anordnung der Teile, vorgenommen werden können, wobei die Prinzipien der Erfindung in vollem Umfang durch die umfassende allgemeine Bedeutung der Begriffe gekennzeichnet sind, die in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind.

Claims (17)

1. Luftvorwärmsystem zur Regulierung der Temperatur der einem Verbrennungsmotor zugeführten Luft, gekennzeichnet durch:

• - ein Gehäuse mit einem Vorwärmluftkanal und einem Außenluftkanal, die durch einen im wesentlichen ebenen Teil des Gehäuses in einen Innenraum dessel­ ben führen, wobei der Vorwärmluftkanal mit einer Vorwärmluftquelle und der Außenluftkanal mit einer Außenluftquelle verbunden werden kann, und das mit Mitteln zum Abführen der Luft versehen ist, die einen Luftauslaßkanal vom Innenraum des Gehäuses bilden und mit einem Lufteinlaß des Verbrennungsmo­ tors verbindbar sind;
• - eine am Gehäuse befestigte Klappe mit einer im wesentlichen ebenen, an den ebenen Teil des Gehäu­ ses angrenzenden Hauptfläche, wobei die Klappe so befestigt ist, daß eine Drehbewegung um eine Rota­ tionsachse senkrecht zur Hauptfläche der Klappe möglich ist, die Klappe zwischen einer ersten Stel­ lung, in der der Luftstrom durch den Vorwärmluftka­ nal ein Maximum und der Luftstrom durch den Außen­ luftkanal ein Minimum erreicht, und einer zweiten Stellung, in der der Luftstrom durch den Vorwärm­ luftkanal ein Minimum und der Luftstrom durch den Außenluftkanal ein Maximum erreicht, variabel posi­ tionierbar ist; und
• - temperaturempfindliche Mittel zur Positionierung der Klappe in der Weise, daß sich die Klappe beim Absinken der gemessenen Temperatur zur ersten Stel­ lung hin und beim Ansteigen der gemessenen Tempera­ tur zur zweiten Stellung hin bewegt.

2. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse der Klap­ pe an einem Punkt außerhalb des Schwerpunkts der Klappe bezogen auf die Hauptfläche angeordnet ist und die Rota­ tionsachse eine im allgemeinen horizontale Ausrichtung hat, wenn das Lufteinlaßgehäuse mit dem Verbrennungsmo­ tor verbunden ist.

3. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse vertikal über dem Schwerpunkt der Klappe angeordnet ist.

4. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Klappe an dem Gehäuse befestigende Welle, wobei die Klappe an der Welle starr und die Welle am Gehäuse drehbar angebracht ist, die Welle die Rotationsachse definiert und die temperatur­ empfindlichen Mittel eine spiralförmige Bimetallfeder aufweisen, die einen Teil der Welle umgibt und die ein erstes, mit der Welle verbundenes Ende und ein zweites, mit dem Gehäuse verbundenes Ende aufweist.

5. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe an der Welle an einem Punkt befestigt ist, der außerhalb des Schwerpunk­ tes der Klappe bezogen auf die Hauptfläche liegt, daß die Rotationsachse im allgemeinen horizontal ausgerich­ tet ist, wenn das Gehäuse mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, und daß die Rotationsachse vertikal über dem Schwerpunkt der Klappe angeordnet ist.

6. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse der Klap­ pe nahe einer Schmalseite der Hauptfläche der Klappe angeordnet ist und eine im allgemeinen horizontale Aus­ richtung hat, wenn das Gehäuse mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist.

7. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturempfindlichen Mittel die Lufttemperatur im Inneren des Gehäuses erfas­ sen.

8. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturempfindlichen Mittel eine Bimetallfeder aufweisen, die mit der Klappe und dem Gehäuse verbunden ist.

9. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 1 mit einem Vergaser eines Verbrennungsmotors am Lufteinlaß, gekennzeichnet durch:

• - eine Trennwand mit einer Einlaßöffnung zu dem Ver­ gaser des Verbrennungsmotors und einer Öffnung für vorgewärmte Luft, die mit einer Vorwärmluftquelle verbindbar ist, und
• - eine weitere offene Seite in dem Gehäuse, die mit der Trennwand verbunden ist und die eine die Ein­ laßöffnung und die Öffnung in der Trennwand für die vorgewärmte Luft umgebende äußere Begrenzung auf­ weist, wobei der Vorwärmluftkanal durch eine Luft­ strömung mit der Öffnung für vorgewärmte Luft und der Vorwärmluftkanal und der Außenluftkanal durch Luftströmungen durch den Innenraum des Gehäuses hindurch mit der Einlaßöffnung verbunden sind.

10. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Filter zur Reinigung der vorgewärm­ ten Luft und der Umgebungsluft, die durch den Innenraum des Gehäuses strömen.

11. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermittel ein Filter­ element umfassen, welches eine hohle Zylinderform mit einem offenen, die Einlaßöffnung umgebenden Ende auf­ weist, eine Außenseite des Filterelementes durch die Luftströmung mit dem Vorwärmluftkanal und dem Außenluft­ kanal verbunden ist und eine Innenseite des Filterele­ mentes durch die Luftströmung mit der Einlaßöffnung verbunden ist, wobei der durch das Luftfiltergehäuse hindurchtretende Luftstrom durch das Filterelement hin­ durchströmt.

12. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement Dichtungs­ elemente zum Abdichten zwischen dem offenen Ende und der Trennwand aufweist.

13. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement ein zwei­ tes offenes Ende, welches dem der Trennwand benachbarten offenen Ende gegenüberliegt, sowie zweite Dichtungsele­ mente zur Abdichtung zwischen dem zweiten offenen Ende und dem Gehäuse aufweist.

14. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine einen Verbrennungsmotor im wesentlichen umge­ bende Gehäuseanordnung vorgesehen ist, die einen Einlaß für Außenluft von einer Außenseite der Ge­ häuseanordnung in das Innere derselben aufweist;
• - die Trennwand mit der Gehäuseanordnung zusammen­ wirkt, um im Innenraum der Gehäuseanordnung zwei Kammern zu bilden, von denen die erste Kammer durch die Luftströmung mit dem Einlaß für die Außenluft in die Gehäuseanordnung verbunden ist und die zwei­ te Kammer durch den Verbrennungsmotor vorgewärmte Luft enthält, und
• - das Gehäuse durch die Luftströmung durch den Außen­ luftkanal mit der ersten Kammer und weiterhin durch die Luftströmung durch den Vorwärmluftkanal mit der zweiten Kammer sowie durch die Luftströmung mit der Öffnung für vorgewärmte Luft durch die Trennwand verbunden ist.

15. Luftvorwärmsystem nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Öffnungen für Luftkühlung zur Er­ zeugung einer Luftströmung von der ersten Kammer über die Trennwand zur zweiten Kammer, um die Temperatur der vorgewärmten Luft in der zweiten Kammer zu begrenzen, sowie einen Auslaß für heiße Luft in der Gehäuseanord­ nung von dem Inneren derselben zu ihrem Äußeren, um ein Austreten der vorgewärmten Luft aus der zweiten Kammer in das Äußere der Gehäuseanordnung zu ermöglichen.

16. Verbrennungkraftmaschine mit einem Luftvorwärmsystem gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.

17. Generatorblock mit Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 16.