DE555914C - Gemischregelung fuer Brennkraftmaschinen mit veraenderlichem Querschnitt der Ansaugeleitung, bei welcher der veraenderliche Unterdruck in der Ansaugeleitung zum Veraendern des Querschnitts benutzt wird - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gemischregelung für Brennkraftmaschinen mit veränderlichem Querschnitt der Ansaugeleitung. Bekanntlich wächst der thermische Wirkungsgrad und die Leistung der Explosionsmotore in weit größerem Maße, als die Endverdichtung des Gemisches im Zylinder vor der Verbrennung zunimmt. Die Höhe der zulässigen Endverdichtung ist jedoch begrenzt und abhängig von dem zur Verwendung gelangenden Brennstoff und im geringeren Maße von dem Mischungsverhältnis dieses Brennstoffes mit der Luft. Beim Überschreiten der zulässigen Endverdichtung entzündet sich das Gemisch selbsttätig vor dem natürlichen Zündzeitpunkt des Motors. Diese Verbrennung ist außergewöhnlich kurz und brisant und erzeugt ein klopfartiges Geräusch, welches sich durch den ganzen Motor fortpflanzt und als Kompressionsklopfen bezeichnet wird. Deshalb ist auch bei den heutigen Motoren die Verdichtung bis zur äußersten Grenze erhöht worden. Dieses günstigste Verdichtungsverhältnis kann aber wegen der Arbeitsweise dieser Motoren nur bei der niedrigsten Drehzahl erhalten werden, was für die Praxis jedoch ohne Bedeutung ist, während im ganzen übrigen Drehzahlbereich dieses günstigste Verdichtungsverhältnis teilweise weit unterschritten wird.

Die Ursache der Abnahme der Verdichtung mit zunehmender Drehzahl liegt bei den heutigen Motoren in dem nachteiligen Verhalten des Unterdruckes in der Ansaugeleitung zur Drehzahl begründet. Bei niedriger Drehzahl und bei geöffneter Drossel ist in der Ansaugeleitung der geringste Unterdruck vorhanden. Die Füllungszeiten sind lang, und die Zylinder erhalten ihre volle Füllung und die entsprechende Endverdichtung. Mit zunehmender Drehzahl wächst durch die Arbeitsweise des Vergasers und durch die steigenden Strömungswiderstände in der Ansaugeleitung der Unterdruck in derselben, so daß bei voller Drehzahl der Unterdruck seinen höchsten Wert erreicht. Dazu kommt der wachsende Widerstand in den Ventilwegen und die durch die hohe Drehzahl bedingte kurze Füllungszeit für den Zylinder, so daß bei voller Drehzahl wegen der hohen Füllungs-Verluste nur ein Teil der vollen Endverdichtung erreicht wird.

Auch für die Gemischbildung ist dieses Verhalten des Unterdruckes in der Saugleitung nachteilig. In den unteren Drehzahlen wird durch den geringen Unterdruck nur ein

mangelhaftes Gemisch erzeugt; da der Brennstoff wegen der geringen Strömungsgeschwindigkeit in der Saugleitung zum Kondensieren neigt, zeigen alle diese Motoren in den unteren Drehzahlen eine geringe Leistung bei verhältnismäßig hohem Brennstoffverbrauch. Obwohl mit zunehmender Drehzahl der Unterdruck in der Saugleitung wächst und die Qualität des Gemisches besser ίο wird, kann dasselbe doch wegen der abnehmenden Endverdichtung nicht ausgenutzt werden, woran auch der vollkommendste Vergaser nichts ändern kann.

Neu dagegen ist das Verhalten des Unterdruckes in der Ansaugeleitung zur Drehzahl eines Motors durch eine Einrichtung gemäß dem Erfindungsgegenstand. Durch dieselbe wird der Unterdruck in der Ansaugeleitung derart selbsttätig durch den Unterdruck selbst geregelt, daß dieser Unterdruck in der Ansaugeleitung mit zunehmender Drehzahl abnimmt und mit fallender Drehzahl zunimmt.

Zu diesem Zwecke ist in die Ansaugeleitung ein den freien Lufteintrittsquerschnitt verändernder Regelkörper eingebaut, welcher durch den Unterdruck in der Ansaugeleitung gesteuert wird und durch Federn oder Gewichte so belastet ist, daß der Unterdruck in der Ansaugeleitung im umgekehrten Verhältnis zur Drehzahl des Motors zu- oder abnimmt.

Hierdurch wird erreicht, daß ein entsprechend verdichteter Motor bei voller Drehzahl noch seine volle Endverdichtung erhält und bei abnehmender Drehzahl diese höchstzulässige Endverdichtung nicht überschritten wird, indem durch den selbsttätig zunehmenden Unterdruck in der Saugleitung die Füllung der Zylinder so weit vermindert wird, daß das Eintreten von Kompressionsklopfen bei jedem Brennstoff mit Sicherheit vermieden wird.

Gleichzeitig wird in den unteren Drehzahlen im Gegensatz zu den heutigen Motoren durch den erhöhten Unterdruck ein besonders hochwertiges Gemisch erzeugt, wodurch bei vermindertem Brennstoffverbrauch eine bedeutende Leistungserhöhung auch in den unteren Drehzahlen eintritt, und zwar entgegengesetzt der Annahme, daß durch die Erhöhung des Unterdruckes eine Leistungsverminderung in den unteren Drehzahlen eintreten würde.

Die neue Einrichtung ermöglicht es, bei Explosionsmotoren bei allen Drehzahlen die volle Endverdichtung ohne Überschreiten derselben zu erreichen, so daß auch bei allen Drehzahlen ein sehr günstiger thermischer Wirkungsgrad und sehr gute Leistung bei sehr geringem Brennstoffverbrauch erzielt wird.

Als Beispiel ist eine Ausführungsform dieser neuen Einrichtung auf der beiliegenden Zeichnung schematisch in zwei Stellungen dargestellt. Abb. 1 zeigt dieselbe in Ruhestellung und Abb. 2 bei voller Drehzahl.

Auf der Zeichnung sei α die Ansaugeleitung des Motors, b die um X₁ drehbare Drosselklappe, c ein Zylinder, in dem ein Kolben d luftdicht und leicht beweglich angeordnet ist. Der Raum unterhalb dieses Kolbens steht mit der Saugleitung dieses Motors hinter der Drosselvorrichtung durch das Rohr e in Verbindung.

Die Punkte x_v x₂, %z sind feste Drehpunkte, um welche die Hebel 3I₁, y₂, 3% drehbar angeordnet sind. Durch den Hebel ^₁ wird die Klappe b bewegt. Die Hebel 3J₂ sind fest verbunden, und der eine trägt eine Rolle /, gegen welche der Hebel 3J₃ mittels der Feder g angelegt wird. Durch die Gestänge Zi₁, h₂ wird die Bewegung des Kolbens d auf die Hebel übertragen. Die Feder g_t belastet den Kolben entgegen der Saugrichtung.

Die Wirkungsweise ist folgende: Wird durch die Drehbewegung des Motors ein Unterdruck in der Saugleitung α erzeugt, so pflanzt sich dieser Unterdruck durch die Leitung e auf den Kolben d fort, der von der anderen Seite mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Kolben wird entgegen der Feder g_± in den Zylinder bewegt und öffnet entsprechend seiner Bewegung mittels der Gestänge H₁ und h₂ die Drosselklappe b.

Die Bewegung des Kolbens d wird gleichzeitig auf den Doppelhebel y₂ übertragen, an dem der federbelastete Hebel y_a anliegt.

Der Unterdruck muß folglich die Feder g +|fi überwinden, bevor ein Öffnen der Klappe stattfindet; er entspricht also der Belastung durch diese beiden Federn. Bei zunehmender Drehzahl wird nun der Hebel 3I₂ entsprechend der punktierten Linie auf Abb. 2 bewegt, bis bei voller Drehzahl der Hebel y₂ die in Abb. 2 bezeichnete Stellung einnimmt. In dieser Stellung wirkt derselbe senkrecht auf die Achse x₂, da der wirksame Hebelarm von 3I₂ = Null geworden ist. Somit entspricht der in der Saugleitung herrschende Unterdruck nur noch dem Werte der Feder g_v da die Feder g gänzlich ausgeschaltet ist.

Würde man den Hebel 3»₈ und die Feder g fortlassen, so würde der Unterdruck in der Saugleitung trotz öffnens der Drosselklappe bei zunehmender Drehzahl doch entsprechend der zunehmenden Spannung der Feder ^₁ zunehmen, da es nicht möglich ist, eine einfache Feder von großer Anfangs- und geringer Endspannung bzw. von konstantem Widerstand herzustellen.

Aus diesem Beispiel geht zur Genüge hervor, daß nicht der sich vergrößernde Quer-

schnitt des freien Lufteinlasses genügt, um das umgekehrte Verhältnis des Unterdruckes zur Drehzahl zu erreichen, sondern daß allein die Belastung hierfür maßgebend ist. Ob nun die Belastung durch das Verhältnis von Federn zum Hebelarm oder durch Gewichte zum Hebelarm oder durch Drosselung des auf den federbelasteten Kolben wirkenden Unterdruckes erzielt wird, bleibt sich für die

ίο Wirkungsweise gleich, unter der selbstverständlichen Annahme, daß das Verhältnis theoretisch nie genau dasselbe sein kann, da dasselbe immer von der Reibung, Form und Stellung der Hebelarme und anderen Zufälligkeiten abhängt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:
   Gemischregelung für Brennkraftmaschinen mit veränderlichem Querschnitt der Ansaugeleitung, bei welcher der veränderliche Unterdruck in der Ansaugeleitung zum Verändern des Querschnittes benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in der Saugleitung (a) im umgekehrten Verhältnis zur Drehzahl des Motors zu- oder abnimmt, indem bei voller Drehzahl nur ein Teil der den Unterdruck bestimmenden Belastung (g_±), bei niedriger Drehzahl dagegen annähernd die volle Belastung (g und ^₁) wirksam ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen