DE567574C - Vergaser - Google Patents

Description

Vergaser

Die Erfindung betrifft einen Vergaser, bei Avelchem der Brennstoff mittels Druckgase, z. B. Verbrennungsgase, hinter der Drosselklappe in den Luftstrom eingespritzt wird. Der Zweck der Erfindung liegt darin, die Brennstoffzufuhr bei Verbrennungskraftmaschinen in den weitesten Drehzahlbereichen und Belastungsgrenzen zu regeln, und hierzu benutzt die Erfindung in an sich bekannter Weise den Unterdruck "hinter der Drosselklappe, der durch die Ansaugwirkung des Motors geschaffen wird. Die Größe dieses Unterdruckes nun steht nicht im geraden Verhältnis zu der vom Motor jeweils benötigten Brennstoffmenge, und deshalb sieht die Erfindung besondere Anordnungen und Vorrichtungen vor, die die Zuführung der jeweils gewünschten Brennstoffmenge zum Motor gewährleisten. Sie besteht im wesentlichen aus zwei hintereinandergeschalteten Ventilen, die in an sich bekannter Weise vom Ansaugunterdruck betätigt werden. Das vom Brennstoff zuerst durchströmte Ventil regelt den Brennstoffdurchfluß proportional zur Höhe des Unterdruckes, es ist also bei hohem Unterdruck, wenn die Drosselklappe geschlossen oder wenig geöffnet ist, ganz geöffnet. Das zweite Ventil dagegen ist bei geringem Unterdruck geöffnet und regelt den Brennstoffdurchfluß bei wachsendem Unterdruck umgekehrt proportional zur Höhe des Unterdruckes.

Zwar ist es schon bekannt, die Regelung der Brennstoffzufuhr durch die Veränderungen des Ansaugunterdruckes zu bewirken.

Gegenüber den bekannten Vorrichtungen besteht der Vergaser gemäß der Erfindung in der Kombination von zwei bestimmt angeordneten Ventilen, die sich in ihrer Wirkung ergänzen und teilweise überdecken, so daß eine gleichmäßige und sparsame Brennstoffförderung und eine augenblicklich ansprechende Regelung gewährleistet wird, die die Leistung und Elastizität des Motors wesentlich erhöht.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der besonderen Anordnung der Leitungen, die die beiden Ventile mit der Ansaugleitung des Motors verbinden, und zwar ist die Vorrichtung, die unter dem Einfluß des Unterdruckes das erste Ventil bewegt, an der engsten Stelle eines düsenartigen Einsatzes in der Saugleitung angeschlossen, während die Vorrichtung, welche das zweite Ventil bewegt, an eine unterhalb des Verengungsstükkes befindliche Stelle der Saugleitung, an der die Einwirkung des nach den Zylindern strömenden Gas-Luft-Stromes gering ist, an die Saugleitung angeschlossen ist.

Zwar ist es schon bekannt, Leitungen, welche unter dem Einfluß des Unterdruckes stehen, an eine verengte Stelle des Ansaugrohres anzuschließen und so dessen Düsenwirkung zu benutzen, doch besteht die Erfindung demgegenüber in der besonderen Anordnung zweier Verbindungsleitungen, damit die beiden Ventile gemäß der Erfindung sich in der beschriebenen Weise in ihrer Wirkung ergänzen und teilweise überdecken können.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus

der nachstehenden Beschreibung hervor welche an Hand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

In den Zeichnungen zeigt Fig. ι eine Seitenansicht eines Motors mit den Brennstoff-, Luft- und Druckgasleitungen mit teilweisem Schnitt an der Stelle der ίο Einlaßventile,

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf die Darstellung der Fig. i,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch die Vergaseranordnung, und zwar bei Leerlaufstellung,

Fig. 4 eine schematische Ansicht der wesentlichen Reglerteile, und zwar in ausgezogenen Linien bei offener Luftklappe und kleiner Geschwindigkeit und in gestrichelten Linien bei hoher Geschwindigkeit,

Fig. 5 einen Schnitt nach 5-5 der Fig. 3. Die Luftzuführung wird durch die von Hand zu betätigende Klappe 10 geregelt. Die Luft gelangt durch die Leitung 12 in "das Rohrstück 14, das in Verbindung steht mit der Leitung 16, den Anschlußrohren 18, den, Einlaßventilen 20 und den Verbrennungskammern 22 des Motors. Der Rohrstutzen 14 enthält ein Verengungsstück 24, dessen engste Stelle sich bei 26 befindet. In diese Leitung wird zwischen Luftklappe 10 und Ventilen 20 ein Strom von Druckgasen, z. B. Verbrennungsgasen, mittels der Düse 30 eingeführt, deren Ende nach auswärts gebogen ist und welche sich in der Richtung des Luftstromes erstreckt. Die Düse 30 schneidet mit dem engsten Teile 26 des Verengungsstückes 24 ab, und der aus der Düse 30 austretende Druckgasstrom verstärkt daher den Luftstrom ♦o nach den Zylindern.

Die Druckgase bestehen vorzugsweise aus den Zylinderabgasen, deren Druck sich mit der Vergrößerung der öffnung der Drosselklappe und dem wachsenden Gewicht der Brennstoffladung steigert. Diese Gase enthalten die Verbrennungsprodukte des Treibmittels, insbesondere also Kohlensäure, Wasser und Stickstoff, und gestatten daher eine Erhöhung der Kompression, ohne daß die Gefahr vorzeitiger Zündung, des Klopfens, befürchtet werden muß. Diese Gase können während des Arbeitshubes aus den Zylindern über die Kugelventile 32 entweichen, welche sich in innerhalb des Zylinderbloekes vorgesehenen Kanälen befinden und die Verbindung der Verbrennungskammern 22 mit einer gemeinsamen Leitung 33 herstellen. Der durchschnittliche Druck innerhalb dieser Leitung hält die Ventile 32 geschlossen, bis der Druck innerhalb der Verbrennungskammer den Druck in dieser Leitung 32 übersteigt. Die Gase werden von Kohle- und Ölteilen in der Zentrifuge 34 befreit, in welche sie tangential durch Rohre 36 eingeführt werden, die an die Leitung 33 angeschlossen sind. Aus der Zentrifuge werden sie dann durch das Rohr 38 herausgeführt, welches in der Mitte der Zentrifuge angeschlossen ist. Die Zentrifuge ist noch mit einem Reinigungsstutzen 40 versehen.

Die Einstellung der Kugelventile 32 und der Düse 30 ist zweckmäßigerweise eine solche, daß Drücke von ungefähr 5 Atmosphären erreicht werden, wobei die erlaubten Drücke mit den Dimensionen der Einlaßventile und der Regelvorrichtungen steigen, welche bei der. außerordentlich feinen Zerstäubung des Brennstoffes nicht dazu bestimmt zu sein brauchen, um Brennstoffwirbel zwecks Mischung mit Luft hervorzurufen. Vielmehr können die Zuführungsleitungen mit allmählich verlaufenden Kehren versehen und ihre Durchmesser ziemlich groß gehalten werden, so daß eine maximale Luftzuführung zu den Zylindern ohne Reibung erfolgen kann. Es empfiehlt sich, die Kugelventile bei den einzelnen Zylindern gesondert einzustellen. _. Das Brennstoffaustrittsende 42 der Brennstoffdüse 44, welches mit einem mit einem Stutzen 48 versehenen Tank 46 in Verbindung steht, ist so angeordnet, daß es unter der direkten Einwirkung einerseits der Druckgase und andererseits des Unterdruckes steht, der in dem Vefengungsstück 24 entsteht. Die Brennstoffdüse 44 ist innerhalb der Düse 30 angeordnet, und die Anordnung ist so getroffen, daß der Austritt der Zylindergase durch den ringförmigen Kanal 49 einen Unterdruck an der Austrittsöffnung 42 schafft, wodurch der Brennstoff angesaugt und in zerstäubtem Zustande oberhalb der Luftklappe in die Ventile geblasen wird. Diese Zerstäubung des Brennstoffes führt zu einem außerordentlich gleichmäßigen Brennstoffluftgemisch, weil sich die beiden Ursachen derselben, nämlich der Druck der Zylindergase und der teilweise Unterdruck, zu einer maximalen Größe ergänzen.

Die Regelung der Brennstoffzuführung erfolgt durch zwei Ventilnadeln 50 und 52. Ventil 50, welches vom Brennstoff zuerst passiert wird, wird im direkten Verhältnis zu den Druckänderungen an der engsten Stelle 26 des Rohres 24 betätigt, und zwar innerhalb eines ziemlich beschränkten Druckgebietes, normalerweise bis zu einem Unterdruck von etwa 7,5 mm Quecksilbersäule.

Das Ventil 52 wird betätigt im umgekehrten Verhältnis zur Druckänderung an der Stelle 26, und zwar über das gesamte Unterdruckgebiet; Innerhalb des.normalen Teiles des Unterdruckbereiches während des Betrie-

bes wird die Regelung durch dasjenige Ventil bewirkt, das sich in der kleinsten Öffnungsstellung befindet.

Ventil 50 wird in der Abwärts- oder Schließbewegung betätigt durch, die Feder 64, deren Bewegung durch Anschläge 53 und 71 begrenzt ist. Die Aufwärtsbewegung erfolgt durch Zusammenziehen der Bälge 66, weiche im Inneren unter dem Unterdruck vor den Einlaßventilen stehen. Dieser Unterdruck wird ihnen durch das Rohr 68 vermittelt, das mit dem Ansaugraum durch Löcher 70 in Verbindung steht. Diese sind in dem Verengungsstück 24 vorgesehen, wo die Saugwirkung infolge der Düsenwirkung ein Maximum ist, insbesondere wenn die Klappe 10 weit geöffnet ist. Rohr 71 steht in Verbindung mit dem Inneren der Bälge 66 und arbeitet als Anschlag zur Begrenzung ihrer Zusammenziehung sowie der Öffnung des Ventils 50. Die Bälge 66 und ihr Gehäuse sind in der Praxis am hinteren Teile des Rohrstückes 14 angeordnet, sind aber in Fig. 3 unterhalb desselben gezeichnet, um das Erfindungsprinzip besser zu erläutern.

Das Ventil 52 wird nach oben durch die Zusammenziehung der Bälge 78 bewegt, deren Innenraum mit dem Ansaugraum durch die Leitung 80 und öffnung 82 in Verbindung steht, die sich etwas unterhalb des Verengungsstückes 24 befindet, wo die Einwirkung des Gasstromes nach den Zylindern in bezug auf seine Saugwirkung vernachlässigt werden kann. Die Kontraktion der Bälge 78 bewirkt Schließung des Ventils 52 unter Vermittlung des Hebels 83, der bei 84 schwingbar gelagert ist. Die verhältnismäßig starke Feder 86, die auf den Anschlag 92 wirkt, ist dazu bestimmt, das Ventil 52 und den Hebel 83 zwecks öffnung des Brennstoffquerschnittes nach unten zu drücken. Durch die Schraube 87 kann der Federzug 86 verstärkt werden, um die Öffnung des Ventils 52 zu vergrößern und so die Brennstoffmischung anzureichern. Übermäßige Expansion der Bälge 78 ist durch den Anschlag 85 verhindert, und die Schließbewegung des Ventils 52 ist einstellbar und durch die Muttern 93 des verschiebbaren Anschlages 92 begrenzt.

Regelung beim Leerlauf und der sich kurz daran anschließenden Beschleunigungsphase

Bei kleiner Drosselklappenöffnung ist die Wirkung der aus den Zylindern in die Düse 30 eingeführten Druckgase auf den Brennstoff gering, weil der Druck derselben infolge des geringen Gewichtes der Brennstoffladung klein ist; aber die Saugwirkung des Motors auf den Brennstoff ist infolge der kleinen Klappenöffnung hoch. Da wenig Brennstoff gebraucht wird, muß der Brennstoffkanal durch Schließbewegung des Ventils 52 ent₇ gegen dem Druck der Feder 86 verkleinert werden, welche bei dieser Stellung den von den Bälgen 78 ausgeübten Zug überschreitet. Ventil 52 wird daher mechanisch mit der Bewegung der Klappe 10 durch den Klappenhebel 56 und Stange 54 bewegt, wobei der Zapfen 58 des Hebels 83 mit dem unteren Ende des Schlitzes 90 der Stange 54 (Fig. 3) in Eingriff gelangt. Durch Schließen der Klappe wird das Ventil 52 mechanisch durch die Stange 54 gehoben, und bei Öffnung der Klappe wird das Ventil 52 abwärts bewegt oder durch die Feder 86 geöffnet.- Auf diese Weise bewegt sich das Ventil 52 mit der Klappe nach jeder Richtung, und der Brennstoffquerschnitt ist bei jeder Klappenbewegung so beschränkt, so daß nicht mehr als der notwendige Brennstoff trotz der hohen Ansaugwirkung zur Ausgabe gelangt. Die Regelung der Brennstoffzuführung ist in diesem Falle mechanisch und steht im direkten Verhältnis zur Klappenbetätigung anstatt zu S₅ dem Ansaugunterdruck, weil hierdurch gewisse unerwünschte Wirkungen vermieden werden, die bei der sich anschließenden Periode der Beschleunigung sonst möglich sind; z. B. die Maschine bekommt im Leerlauf kei- go nen überflüssigen Brennstoff und wird nicht durch Ersaufen im Brennstoff zum Stillstand gebracht, wenn bei Schließen der Klappe 10 der normalerweise geringe Unterdruck an der Stelle 26 plötzlich stark steigt.

Regelung bei der Beschleunigung des Motors

Bei dieser zwischen Leerlauf und Höchstgeschwindigkeit befindlichen Motorentätigkeit, bei welcher der Maschinenlauf durch Öffnung der Luftklappe von Hand geregelt wird, ändert sich der Druck der Zylinderabgase und damit die Saugwirkung dieser Gase auf den Brennstoff und ihre beschleunigende Wirkung auf die Luft. Ferner ändert sich die Luftmenge, die durch die Klappe zugeführt wird, entsprechend dem jeweiligen Querschnitt, den diese Klappe freigibt.

Während der Unterdruck durch die Steige- no rung der Klappenöffnung und auch wegen der wachsenden Zuführung der Zylindergase, die mit vergrößertem Druck zu den Ventilen gelangen, geringer wird, so ist doch während dieser gesamten Arbeitsperiode genügend Ansaugdruck vorhanden, um den Brennstoff heranzuschaffen, wobei dieser Ansaugdruck hervorgerufen ist durch die Saugwirkung der Zylindergase und des von dem Motor erzeugten Unterdruckes, welcher in hohem Mäße -von der Klappenstellung abhängt.

Während dieser Arbeitsperiode werden die

Druckänderungen in dem Vergaser nutzbar gemacht, um die Brennstoffzuführung umgekehrt proportional zu der Druckänderung zu regeln, und zwar durch Betätigung von Ventil 52, den Bälgen 78 und der Feder 86, wobei Ventil 50 noch weit offen ist, weil der Unterdruck die Grenzen des Gebietes überschreitet, innerhalb welcher das Ventil 50 arbeiten kann. Die geschilderte Regelungsanordnung gestattet eine Anpassung der Brennstoffzuführung an die jeweils angesaugte Luftmenge bei normalem Betrieb und gestattet ferner eine Mehrzufuhr von Brennstoff, wenn solcher momentan benötigt wird, durch Öffnung der Klappe 10 von Hand. Wenn diese Klappe weiter geöffnet wird, als es beispielsweise der Beschleunigung eines Automobils von verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit entspricht, dann wird der momentane Erfolg der sein, daß der Unterdruck an den Ventilen stark reduziert wird, und das führt zu einer Öffnung der Brennstoffzuleitung durch Senkung des Ventils 52 unter der Einwirkung der Feder 86. Dabei wird der vom Ventil 52 freigegebene Querschnitt größer als bei langsamem Öffnen der Drosselklappe und genügt so für die Zuführung des erforderlichen Brennstoffs. Wenn die Maschine an Schnelligkeit zunimmt, dann wird die normale Brennstoffluftzuführung wieder eingestellt.

Um die Zuführung überflüssigen Brennstoffes bei wachsender Betriebsgeschwindigkeit zu vermeiden, wird die Regelung der Brennstoffzuführung umgekehrt proportional der auf den Balg 78 des Ventils wirkenden Druckänderung geregelt, wobei die maximale Brennstoffsdurchtrittsöffnung in Abhängigkeit von der Klappenstellung begrenzt wird. Hierzu dient der Zapfen 58, der durch das untere Ende 90 des Schlitzes 60 aufgehalten wird und so die Öffnungsbewegung des Ventils 52 begrenzt, so daß Brennstoff nicht im Überfluß zugeführt wird, wenn zu Beschleunigungszwecken die Luftklappe geöffnet wird.

Wenn bei weiterer öffnung der Klappe der Schlitzteil 90 so weit nach unten geführt ist, daß er mit dem Zapfen 58 nicht mehr in Eingriff gelangt, und wenn dabei die Geschwindigkeit des Motors so gering ist, daß der Unterdrück an der Stelle 26 der Düse 24 sich innerhalb der engen Grenzen bewegt, innerhalb welchen die Betätigung des Ventils 50 stattfinden kann, dann wird das letztere den Durchtritt überflüssigen Brennstoffs verhindern, obwohl die Öffnung des Ventils 52 hierbei viel größer ist als die Öffnung des Ventils 50.

Sollte die Brennstoffmischung aus irgendeinem Grunde verarmen, dann kann eine reichere Mischung dadurch erzielt werden, daß man den Druck auf die Feder 86 vergrößert. Es ist in einem gewissen Grade die Steigerung des Unter druckes in dem Raum 12, welche eine Verarmung der Brennstoffmischung durch teilweises Schließen des Ventils 52 bei Steigerung der Geschwindigkeit und teilweise offener Klappe bewirkt. Die Steigerung des Unterdruckes wiederum ist zurückzuführen auf die Drucksteigerung der Zylindergase, die in die Düse 30 treten, und die von ihnen auf den Raum 12 ausgeübte Saugwirkung, an welchen der Balg 78 angeschlossen ist.

Regel-ung bei voller Belastung

Bei voll geöffneter Klappe wird das Ventil 52 durch das obere Ende des Schlitzes 60 in der Stange 54 offen gehalten, und die Brennstoffzufuhr wird durch das Ventil 50 geregelt. Der Unterdruck, der auf die Bälge 66,78 der Ventile wirkt, ist gering. Bei geringer Geschwindigkeit und voller Belastung kann die Überladewirkung der Zylindergase eine raschere Brennstofförderung erzeugen. Bei wachsender Geschwindigkeit und voller Belastung ergibt sich ein Zuwachs an Zylindergasen, die durch die Düse 30 austreten, und die Menge und Geschwindigkeit der Luft wachsen schnell mit der wachsenden Maschinengeschwindigkeit. Auf diese Weise wird bei voller Belastung genügend Unterdruck erzielt, um ausreichende Brennstoffzuführung zu gewährleisten.

Bei dieser Betriebsphase muß die Brenn-Stoffzuführung mit wachsender Maschinengeschwindigkeit verstärkt werden, weil z. B. bei 3000 Umdrehungen pro Minute viel mehr Brennstoff notwendig ist als bei nur 400. Demzufolge werden Änderungen der Druckerniedrigung an der Stelle 24 nutzbar gemacht, um die Brennstoffzuführung direkt im Verhältnis hierzu durch Verschiebung des Ventils 50 zu°verändern.

Eine Anreicherung der Brennstoffmischung kann dadurch hervorgerufen werden, daß auf die Stange 96 ein Zug ausgeübt wird, wodurch die Stange 54 entgegen der Feder 98 verschoben wird. Auf diese Weise kann der Zapfen 58 auf den Boden 100 der Aussparung no 102 fallen, wodurch die Öffnung des Ventils vergrößert wird. Durch Entspannung der Stange 96 und Öffnung der Klappe wird der Stift 58 automatisch an die Wand 104 des Schlitzes 60 unter der Einwirkung der Feder zurückgebracht.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Vergaser, bei welchem der Brennstoff mittels Druckgase, z. B. Verbrennungsgase, hinter der Drosselklappe in den Luftstrom eingespritzt wird, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr durch zwei hintereinandergeschaltete, in an sich bekannter Weise von dem Ansaugunterdruck betätigte Ventile (50, 52) geregelt wird, von denen das vom Brennstoff zuerst durchströmte Ventil (50) bei hohem Unterdruck [bei geschlossener oder wenig geöffneter Drosselklappe (10)] geöffnet ist und bei geringerem Unterdruck den Brennstoffzufluß proportional zur Höhe des Unterdruckes regelt, während das zweite Ventil (52) bei geringem Unterdruck geöffnet ist und bei hohem Unterdruck den Brennstoffzufluß umgekehrt proportional zur Höhe des Unterdruckes regelt.
2. 2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, die unter dem Einfluß des Unterdruckes das erste Ventil (50) bewegt, an der engsten Stelle eines in die Saugleitung eingeschalteten düsenartigen Einsatzstückes, die Vorrichtung, die das zweite Ventil (52) bewegt, an eine unterhalb des Verengungs-

   >.ä Stückes befindlichen Stelle der Saugleitung, an der die Einwirkung des nach den Zylindern strömenden Gas-Luft-Stromes gering ist, an die Saugleitung angeschlossen ist.
3. 3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Verbindung (54. 5§j 6°) zwischen der Drosselklappe (10) und dem zweiten Ventil (52), durch welche beim Leerlauf oder nahe beim Leerlauf die Ventil regelung statt durch die Saugwirkung durch die Verstellung der Drosselklappe bewirkt wird.
4. 4. Vergaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsgestänge (58,60 usw.) festgestellt oder verschiedene Stellungen (60, 100) einnehmen kann, um zeitweilig eine weite Brennstoffdurchflußöffnung für das Anlaufen des Motors freizugeben.
5. 5. Vergaser nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Stange (54) mit einem Schlitz (60), in welchen ein Stift (58J als Verbindung der Drosselklappe (10) mit dem Arm (83) des Ventils (52) so eingreift, daß bei geschlossener Drosseiklappe das Ventil in der Stellung der geringsten Brennstoffdurchflußöffnung und bei weit geöffneter Drosselklappe in der Stellung der größten Brennstoffdurchflußöffnung gehalten wird, während seine Bewegungen bei mittleren Drosselklappenstellungen begrenzt werden durch die Länge des Schlitzes (60).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen