DE4239069A1 - Vorrichtung zur Zuführung von Zusatzluft in den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zu­ führung von Zusatzluft in den Ansaugkanal einer Brennkraft­ maschine mit einem in den Ansaugkanal mündenden Düsenrohr zur Zuführung der Zusatzluft, einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Durchsatzregler für die Zusatzluft, ei­ ner Zusatzluftzuführleitung zwischen Düsenrohr und Durch­ satzregler, einer vom Ansaugstutzen zum Durchsatzregler führenden Unterdruckleitung zum Unterdruckabgriff und zur Unterdruckbeaufschlagung eines Steuerelementes des Reglers zu dessen Betätigung und einem in der Unterdruckleitung an­ geordneten Unterdruckregler.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 39 18 366 A1 be­ kannt. Bei der bekannten Vorrichtung mündet die Unterdruck­ leitung zum Unterdruckabgriff und zur Unterdruckbeaufschla­ gung des Durchsatzreglers im Bereich des Düsenrohres etwa diametral zu diesem in den Ansaugstutzen. Das Düsenrohr selbst ist an seinem vorderen Ende zum Brennraum und zur Wandungsbohrung hin abgeschrägt. Zwar ist bei dieser bekann­ ten Vorrichtung zwischen der Abgriffsstelle der Unterdruck­ leitung am Ansaugstutzen und dem Durchsatzregler ein Unter­ druckregler vorgesehen, mit dem der das Steuerorgan des Durchsatzreglers beaufschlagende Unterdruck eingestellt wer­ den kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß trotz dieser Maß­ nahme nur eine begrenzte Anpassung der Vorrichtung an ver­ schiedenartige Brennkraftmaschinen möglich ist. So entstehen insbesondere Probleme hinsichtlich eines korrekten Zündzeit­ punktes bei der hier entstehenden Magermischverbrennung und der Dosierung der exakten Zusatzluftmenge für den jeweiligen Brennkraftmaschinentyp. Auch ist die Verteilung der Zusatz­ luft in den Ansaugkanal nicht optimal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, die eine besonders einfache Anpassung an verschiedenartige Brennkraftmaschinen ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß bei einer Vorrichtung der angegebenen Art dadurch gelöst, daß
die Unterdruckleitung im Bereich der Drosselklappe in den Ansaugstutzen mündet,
von der Unterdruckleitung die zum Frühverstellsystem des Zündverteilers führende Unterdruckleitung abzweigt,
in der zum Frühverstellsystem führenden Unterdruckleitung ein zweiter Unterdruckregler angeordnet ist,
in der Steuerkammer des Durchsatzreglers ein verstellbares Anschlagelement für das Steuerelement vorgesehen ist und
die Spitze des Düsenrohres kegelstumpfförmig mit mittig an­ geordneter Luftaustrittsöffnung ausgebildet ist.

Durch die vorstehend aufgeführten Merkmale werden optimale Anpassungsmöglichkeiten an verschiedenartige Typen von Brennkraftmaschinen mit jeweils optimaler Dosierungsmöglich­ keit der Zusatzluftmenge und optimaler Verteilung derselben im Ansaugkanal erreicht. Die Unterdruckleitung mündet im Be­ reich der Drosselklappe in den Ansaugstutzen, während das Düsenrohr möglichst nahe am brennraumseitigen Ende des An­ saugkanales angeordnet sein sollte. Hierdurch wird einer­ seits ein optimaler Unterdruckabgriff hergestellt und ande­ rerseits eine zu frühe Einführung der Zusatzluft in den An­ saugkanal vermieden, um eine nachfolgende Entmischung zwischen der Zusatzluft und dem Gemisch im Ansaugkanal zu verhindern.

Durch Anordnung des zweiten Unterdruckreglers und des ver­ stellbaren Anschlagelementes in der Steuerkammer des Durch­ satzreglers lassen sich optimale Verhältnisse in bezug auf den Zündzeitpunkt und die Zusatzluftmengendosierung in Ab­ hängigkeit vom Typ der jeweiligen Brennkraftmaschine ein­ stellen. Es ist daher nicht mehr erforderlich, das Düsenrohr in Abhängigkeit von der jeweiligen Brennkraftmaschine ent­ sprechend zu kalibrieren. Die Festlegung und Begrenzung der eingeführten Zusatzluftmenge erfolgt durch den speziell aus­ gebildeten Durchsatzregler, wobei das verstellbare Anschlag­ element entsprechend der jeweiligen Brennkraftmaschine ein­ gestellt wird, um die Zusatzluftmenge für den jeweiligen Mo­ tor festzulegen. Hierdurch läßt sich die Vorrichtung für je­ den Viertaktmotor einsetzen. Im einzelnen bewirkt dabei das Anschlagelement eine Begrenzung der Bewegung des Steuerele­ mentes des Reglers, so daß hierdurch der maximale Durch­ trittsquerschnitt für die Zusatzluft festgelegt wird.

Der bereits bei dem eingangs erwähnten Stand der Technik vorgesehene erste Unterdruckregler regelt die Unterdruckhöhe für den Durchsatzregler. Hierdurch ist das Ansteuern und Aussteuern des Durchsatzreglers beeinflußbar.

Wie erwähnt, regelt der zweite Unterdruckregler den Unter­ druck für das Frühverstellsystem des Zündverteilers. Durch diese Regelung kann der Zündzeitpunkt der Magergemischver­ brennung genau angepaßt werden. Eine entsprechende Einstel­ lung des Unterdrucks über den zweiten Unterdruckregler ist erforderlich, da der Zündzeitpunkt an die vonstatten gehende Magergemischverbrennung optimal angepaßt werden muß. So stimmt dieser Zündzeitpunkt insbesondere bei extrem starker Abmagerung nicht mehr. Eine über den vom Ansaugstutzen abge­ griffenen Unterdruck erreichte Verstellung von beispiels­ weise 50° muß über den zweiten Unterdruckregler entsprechend korrigiert werden und wird manuell beispielsweise auf etwa die Hälfte zurückgestellt, d. h. auf 25°.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von drei Regelelemen­ ten, nämlich den beiden Unterdruckreglern sowie dem ver­ stellbaren Anschlagelement im Durchsatzregler, wird somit eine optimale Einstellmöglichkeit der zugeführten Zusatz­ luftmenge in Anpassung an verschiedenartige Brennkraft­ maschinen erreicht.

Darüber hinaus wird durch die Erfindung auch eine besonders gute Verteilung der Zusatzluft im Ansaugkanal erreicht, und zwar selbst bei den stark variierenden Gemischstromverhält­ nissen bei unterschiedlichen Brennkraftmaschinentypen. Die Spitze des Düsenrohres ist kegelstumpfförmig mit mittig an­ geordneter Luftaustrittsöffnung ausgebildet, wodurch der stark variierende Gemischstrom im Ansaugkanal besonders gut durch die Zusatzluft erreicht werden kann. Die entsprechende Kegelform der Spitze des Düsenrohres stellt sicher, daß das Düsenrohr relativ weit in den Ansaugkanal hinein geführt werden kann, ohne den Ansaugkanal zu stark zu verengen und dadurch eine unerwünschte zu starke Änderung der Strömungs­ verhältnisse herbeizuführen.

Der zweite Unterdruckregler ist vorzugsweise als mit einer den Luftzutritt in die Unterdruckleitung zum Frühverstell­ system des Zündverteilers regelnden Regulierschraube ver­ sehenes Regelventil ausgebildet. Durch Betätigung der Regu­ lierschraube läßt sich dabei in einfacher Weise die Höhe des Unterdrucks steuern, indem mehr oder weniger Luft in die Un­ terdruckleitung eingeführt wird. Nach Beendigung der ent­ sprechenden Einstellarbeiten kann die Regulierschraube ver­ siegelt werden, so daß sie gegen einen unbefugten Zugriff gesichert ist. Beim Durchführen von erneuten Einstellarbei­ ten kann die Versiegelung ohne weiteres zerstört werden.

Das Anschlagelement in der Steuerkammer des Durchsatzreglers ist zweckmäßigerweise als die Aufwärtsbewegung des als Mem­ bran ausgebildeten Steuerelementes begrenzende Stellschraube ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist die Membran mit einem Kolben verbunden, der den Durchtrittsquerschnitt der Zusatzluftzuführleitung steuert. Die Stellschraube ragt in die mit Unterdruck beaufschlagte Teilkammer der Steuerkammer des Durchsatzreglers hinein und gestattet nur eine begrenzte Aufwärtsbewegung der Membran und damit eine begrenzte Auf­ wärtsbewegung des Steuerkolbens, so daß der Durchschnitts­ querschnitt der Zusatzluftzuführleitung nicht vollständig freigebbar ist. Damit wird sichergestellt, daß eine einen bestimmten Wert übersteigende Zusatzluftmenge nicht in den Ansaugkanal eingeführt werden kann. Bei den anfänglichen Einstellarbeiten wird die Stellschraube soweit in die Steuerkammer eingedreht, wie dies für den speziellen Typ der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Die Stellschraube kann dann ebenfalls versiegelt werden, um ein unbefugtes Betäti­ gen derselben zu verhindern.

Was die konische Ausbildung der Spitze des Düsenrohres anbe­ trifft, so beträgt der Kegelspitzenwinkel des Düsenrohres vorzugsweise 115-125°. In Weiterbildung der Erfindung ist die kegelförmige Spitze des Düsenrohres gegenüber dem hinte­ ren Rohrteil kronenförmig erweitert. Diese Ausführungsform ermöglicht es, daß das Düsenrohr bis etwa in die Mitte des Ansaugkanales hineinragen kann, ohne eine übermäßige Veren­ gung des Ansaugkanales herbeizuführen.

Bei einem gemeinsamen Ansaugkanal für zwei Zylinder einer Brennkraftmaschine weist die Vorrichtung vorzugsweise zwei beidseitig des Ansaugstutzens angeordnete Düsenrohre auf, während eine einzige Unterdruckleitung vom Drosselklappenbe­ reich des Ansaugstutzens abführt. Bei dieser Ausführungsform ist daher jeweils einem Zylinderpaar eine Vorrichtung zuge­ ordnet, die zwei Zusatzluftzuführleitungen aufweist, welche zu zwei Düsenrohren geführt sind. Diese beiden Zusatzlei­ tungsstränge gehen dabei beidseitig vom Durchsatzregler aus, der vorzugsweise Luft von unten ansaugt und an seinem oberen Ende die entsprechende Steuerkammer aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schemadarstellung der erfindungsge­ mäß ausgebildeten Vorrichtung zur Zu­ führung von Zusatzluft in den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine;

Fig. 2 einen Längsschnitt und eine Vorderansicht des Düsenrohres der Vorrichtung der Fig. 1;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt, eine Ansicht X und eine Ansicht Y des Durchsatzreglers der Vorrichtung der Fig. 1; und

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch den zweiten Unterdruckregler der Vorrichtung der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 1 zur Zuführung von Zusatzluft in den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine im eingebauten Zustand. Von der Brenn­ kraftmaschine 2 ist hier schematisch ein Motorblock mit zwei Zylindern dargestellt, die ein gemeinsames Saugrohr 3 (Ansaugkanal) aufweisen, das in einen zu einem Vergaser 6 und Luftfilter 7 führenden gemeinsamen Ansaugstutzen 4 mün­ det. Im Ansaugstutzen befindet sich eine Drosselklappe 5. Im Betrieb saugt die Brennkraftmaschine 2 über das Luftfilter 7 Luft der Atmosphäre und im Vergaser 6 vergasten Kraftstoff an, wobei im Ansaugstutzen 4 ein zündfähiges Kraftstoff- Luft-Gemisch gebildet wird.

Die Vorrichtung zur Zuführung von Zusatzluft weist zwei Dü­ senrohre 13 auf, die beidseitig des Ansaugstutzens 4 in das Saugrohr 3 münden. Von diesen Düsenrohren sind in Fig. 1 nur die Verschraubungen am Saugrohr dargestellt. Beide Dü­ senrohre 13 sind je an eine Zusatzluftzuführleitung 17 ange­ schlossen, welche in einen Durchsatzregler 10 münden. Der Durchsatzregler regelt die den Düsenrohren 13 zugeführte Luftmenge, die über ein am Durchsatzregler 10 angeordnetes Luftfilter 30 angesaugt und über die Düsenrohre 13 in das Saugrohr eingeführt wird, um das in diesem befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch abzumagern.

Die Steuerung des Durchsatzreglers 10 (Luftmengenregler) er­ folgt mittels Unterdruck, der über eine Unterdruckleitung 19 vom Ansaugstutzen 4 im Bereich der Drosselklappe 5 abgegrif­ fen wird. Diese Unterdruckleitung 19 führt über einen ersten Unterdruckregler 9 zum Durchsatzregler 10, und zwar in eine Steuerkammer desselben. Mit diesem Unterdruck wird eine in der Steuerkammer des Durchsatzreglers 10 befindliche Membran beaufschlagt, die mit einem Steuerkolben verbunden ist, der den Strömungsquerschnitt der Zusatzluftzuführleitungen 17 erweitert oder verkleinert. Einzelheiten der Funktionsweise des Durchsatzreglers werden später beschrieben.

Von der Unterdruckleitung 19 zweigt eine Unterdruckleitung 20 zum Frühverstellsystem eines Zündverteilers 8 ab. Inner­ halb der Unterdruckleitung 20 befindet sich ein zweiter Un­ terdruckregler 11, mit dem der dem Frühverstellsystem zuge­ führte Unterdruck einstellbar ist, um den Zündzeitpunkt auf das spezielle zu verbrennende Magergemisch anzupassen. Der Durchsatzregler 10 weist ein verstellbares Anschlagelement 12 in der Form einer Stellschraube auf, mit dem die Auslen­ kung der Membran begrenzt wird, um eine bestimmte maximale, den Düsenrohren zugeführte Zusatzluftmenge festzulegen. Der Unterdruckregler 9 regelt in bekannter Weise die Unterdruck höhe für den Durchsatzregler 10. Es sind daher insgesamt drei manuell einstellbare Regelelemente 9, 11 und 12 vorge­ sehen, mit denen die Vorrichtung in bezug auf die Unter­ druckbeaufschlagung des Durchsatzreglers 10 und des Frühver­ stellsystems des Zündverteilers manuell einstellbar und da­ mit an beliebige Typen von Brennkraftmaschinen anpaßbar ist.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt und eine Vorderansicht der Düsenrohre 13. Diese Düsenrohre sind so angeordnet, daß sie sich bis etwa in die Mitte des Saugrohres 3 erstrecken, wo­ durch eine optimale Einspeisung und Vermischung der Zusatz­ luft sichergestellt wird. Die Luftaustrittsöffnung 15 befin­ det sich an der Spitze des Düsenrohres, wobei diese Spitze in Form einer kegelstumpfartigen Krone 14 ausgebildet ist. Der entsprechende Kegelspitzenwinkell beträgt dabei 115°. Hinter der Krone 14 verengt sich das Düsenrohr, um sich dann wieder für eine Befestigung an der Wandung des Saugrohres (Verschraubung) zu erweitern. Der Durchflußquerschnitt des Düsenrohres verengt sich in Richtung zur Spitze desselben in abgestufter Weise, so daß sich eine Geschwindigkeitserhöhung der Zusatzluft beim Einströmen in das Saugrohr und somit eine entsprechende Düsenwirkung ergibt.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt und eine Ansicht X sowie eine Ansicht Y des Durchsatzreglers 10. Der Durchsatzregler besitzt einen Steuerkolben 16, der den Durchtrittsquer­ schnitt einer über das Luftfilter 30 zur Atmosphäre führen­ den Lufteintrittsleitung, die in die Zusatzluftzuführleitung­ gen 17 mündet, steuert. Der Steuerkolben 16 steht mit einer in einer Steuerkammer 13 angeordneten Membran 14 in Verbin­ dung, die über eine Feder 15 abwärts gedrückt wird, wodurch der Steuerkolben 16 in seine Schließstellung bewegt wird. Die Steuerkammer 13 wird oberhalb der Membran 14 über die Unterdruckleitung 19 mit Unterdruck vom Ansaugstutzen 4 be­ aufschlagt. Dieser Unterdruck hat das Bestreben, die Membran 14 gegen die Wirkung der Feder 15 nach oben zu ziehen. Je größer der Unterdruck daher im oberen Teil der Steuerkammer 13 ist, desto mehr Luft kann über die Leitung 18 in die Zu­ satzluftzuführleitungen 17 einströmen.

Um den Einströmquerschnitt zu begrenzen, ist im Deckel des Durchsatzreglers 10 ein Anschlagelement 12 in der Form einer Stellschraube (M 5 × 0,5) eingeschraubt. Das untere Ende der Stellschraube dient als Anschlag für die Membran, deren Auf­ wärtsbewegung durch Unterdruck somit durch die Stellschraube begrenzt wird. Hiermit wird der maximale Durchtrittsquer­ schnitt der Leitung 18 in die Leitung 17 festgelegt. Durch Eindrehen oder Ausdrehen des Anschlagelementes 12 kann die­ ser Querschnitt variiert werden.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den in der zum Frühver­ stellsystem des Zündverteilers 8 führenden Unterdruckleitung 20 angeordneten zweiten Unterdruckregler 11. Hiermit kann der Unterdruck für die Frühdose des Zündverteilers einge­ stellt und damit der Zündzeitpunkt der Magergemischverbren­ nung genau angepaßt werden. Der Regler 11 ist als Regelven­ til mit einer als Ventilelement dienenden Regulierschraube 23 ausgebildet, mit der der Durchtrittsquerschnitt einer in die Unterdruckleitung 20 mündenden, mit der Atmosphäre über ein Luftfilter 22 in Verbindung stehenden Luftleitung 21 re­ guliert werden kann. Hierzu ist die Regulierschraube an ihrem unteren Ende konisch ausgebildet.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Zuführung von Zusatzluft in den Ansaug­ kanal einer Brennkraftmaschine mit einem in den Ansaug­ kanal mündenden Düsenrohr zur Zuführung der Zusatzluft, einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Durch­ satzregler für die Zusatzluft, einer Zusatzluftzuführ­ leitung zwischen Düsenrohr und Durchsatzregler, einer vom Ansaugstutzen zum Durchsatzregler führenden Unter­ druckleitung zum Unterdruckabgriff und zur Unterdruck­ beaufschlagung eines Steuerelementes des Reglers zu dessen Betätigung und einem in der Unterdruckleitung angeordneten Unterdruckregler, dadurch gekennzeichnet, daß
die Unterdruckleitung (19) im Bereich der Drosselklappe (5) in den Ansaugstutzen (4) mündet,
von der Unterdruckleitung (19) die zum Frühverstell­ system des Zündverteilers (8) führende Unterdrucklei­ tung (20) abzweigt,
in der zum Frühverstellsystem führenden Unterdrucklei­ tung (20) ein zweiter Unterdruckregler (11) angeordnet ist,
in der Steuerkammer (13) des Durchsatzreglers (10) ein verstellbares Anschlagelement (12) für das Steuerele­ ment vorgesehen ist und
die Spitze (14) des Düsenrohres (13) kegelstumpfförmig mit mittig angeordneter Luftaustrittsöffnung (15) aus­ gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Unterdruckregler (11) als mit einer den Luftzutritt in die Unterdruckleitung (20) zum Frühver­ stellsystem des Zündverteilers (8) regelnden Regulier­ schraube (23) versehenes Regelventil ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Anschlagelement (12) in der Steuer­ kammer (13) des Durchsatzreglers (10) als die Aufwärts­ bewegung des als Membran (14) ausgebildeten Steuerele­ mentes begrenzende Stellschraube ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kegelspitzenwinkel des Düsenrohres (13) 115°-125° beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Spitze (14) des Düsenrohres (13) gegenüber dem hinteren Rohr­ teil kronenförmig erweitert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (13) bis etwa in die Mitte des Ansaugkanales hineinragt.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sie bei einem gemeinsamen An­ saugkanal für zwei Zylinder zwei beidseitig des Ansaug­ stutzens (4) angeordnete Düsenrohre (13) aufweist.