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Verfahren zur Regelung der Brennstoffzufuhr in Vergasern mit Schwimmerkammer
Es ist bekannt, daß bei Verbrennungsmotoren mit wechselnder Belastung der Vergaser
nur schwierig oder überhaupt nicht allen Belastungen des Motors angepaßt werden
kann. Namentlich sind die Vorgänge beim Gasgeben und Gaswegnehmen sehr verschieden.
Ein Vergaser wird allgemein dem Betriebszustand des Gasgebens, d. h. für die Zeitpunkte,
wo eine gute Motorleistung benötigt ist, angepaßt. Es ist aber eine bekannte Tatsache,
daß gerade beim Gaswegnehmen der Vergaser unnötig viel Brennstoff mit sich fortreißt,
der verlorengeht und gespart werden könnte.
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Es wurden deshalb bereits verschiedene Vorschläge gemacht, die darauf
hinausliefen, bei jeder Schließbewegung des Drosselorgans im Ansaugrohr des Motors,
d. h. beim Gaswegnehmen, das Gasgemisch ärmer zu machen.
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Einer dieser Vorschläge besteht darin, daß der Brennstoffzufluß zur
Brennstoffdüse des Vergasers bei jeder Schließbewegung des Drosselorgans gedrosselt
wird. Die Drosselung der Brennstoffdüse hat sich jedoch als praktisch kaum durchführbar
erwiesen, weil der Düsenquerschnitt ohnehin außerordentlich klein ist und weil andererseits
der Einbau einer Drosselvorrichtung in die Brennstoffdüse konstruktiv sehr schwierig
durchzuführen ist insbesondere wegen der schweren Zugänglichkeit der Brennstoffdüse.
Im übrigen ist die Drosselung der Brennstoffdüse kein absolut sicheres Mittel zur
Verarmung des Gemisches, da bei Beginn der Schließbewegung der Drosselklappe der
Trägheit des Brennstoffstroms nicht genügend stark entgegengewirkt wird und demgemäß
eine verlustbringende Brennstoffontäne bestehen bleibt.
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Ein weiterer Vorschlag zur Ärmermachung des Gemisches beim Gaswegnehmen
besteht darin, daß Zusatzluft in das Ansaugrohr des Motors eingeführt wird, oder
dadurch, daß die zum Düsenkanal strömende Brems- oder Korrekturluft verstärkt wird,
während bei der Öffnungsbewegung der Drosselklappe, d. h. beim Gasgeben, die Zusatzluftzufuhr
bzw. die Beeinflussung der Brems- oder Korrekturluft aufgehoben wird. Bei diesen
Regelungsarten zeigt sich ein nennenswerter Erfolg lediglich in dem hohen Drehzahlbereich
des Motors, nicht dagegen in den niedrigen Drehzahlbereichen, wo ohnehin die Luftgeschwindigkeit
an der Düsenmündung vergleichsweise gering ist. Außerdem strömt auch hierbei der
Brennstoff infolge seiner Trägheit während einer bestimmten Dauer durch die Düse
nach, wenn die Drosselklappe eine Schließbewegung ausführt. Dieser nachströmende
Brennstoff bedingt jedoch im wesentlichen den Verlust, der nach vorliegender Erfindung
vermieden werden soll.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung, die das Sparen von Brennstoff auf eine andere Art und Weise ermöglichen,
wodurch die Ärmermachung des Gasgemisches in zuverlässigerer
Weise
erreicht und eine einfache Abstimmmöglichkeit geschaffen wird, und welche.eine leichte
konstruktive Durchführung gestattet.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß gleichzeitig mit
oder vor Beginn jeder Schließbewegung des Drosselorgans im Ansaugrohr des Motors
der Druck in der Schwimmerkammer des Vergasers vermindert wird und daß diese Druckverminderung
bis zur nächsten Öffnungsbewegung der Drosselklappe aufrechterhalten, dagegen gleichzeitig
mit oder vor dieser Öffnungsbewegung aufgehoben wird. Infolge dieser Druckverminderung
in der Schwimmerkammer des Vergasers vor oder bei jeder Schließbewegung des Drosselorgans
wird der Durchfluß des Brennstoffes zur Brennstoffdüse augenblicklich vermindert,
so daß eine Überspeisung des Motors mit Brennstoff niemals eintreten kann. Da diese
Druckverminderung bis zur nächsten Öffnungsbewegung der Drosselklappe, d. h. bis
zu der nächsten gewünschten Beschleunigung des Motors aufrechterhalten wird, wird
dem Motor während dieser "Leitspanne ein armes, d. 11. wirtschaftliches Gemisch
zugeführt. Umgekehrt arbeitet der Motor bei jeder gewünschten Beschleunigung finit
einem reichen Gemisch, und dieses reiche Gemisch bleibt so lange erhalten, bis die
Drosselklappe eine Schließbewegung ausführt.
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Für die Druckverminderung in den Zeitpunkten des Gaswegnehmens wird
zweckmäßig der in der Ansaugleitung des Motors herrschende Unterdruck verwendet.
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An und für sich ist es bekannt, durch Veränderung des Druckes in der
Schwimmerkammer, und zwar unter Ausnutzung des Unterdrucks im Ansaugrohr des Motors,
den Brennstoffzufluß aus der Schwimmerkammer zum Vergaser zu beeinflussen. Diese
Maßnahme wurde bisher jedoch nur zu dem Zweck versucht, die Gemischzusammensetzung
des Motors ganz allgemein zu beeinflussen, nicht aber, um eine verschiedene Geinischzusainmensetzung
für eine bestimmte Drosselklappenstellung bei gleicher Drehzahl des Motors zu erhalten,
j e nachdem ob diese Drosselklappenstellung durch eine Üffnungsbewegung oder durch
eine Schließbewegung erreicht wird.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, beim Offnen der Drosselklappe
den Druck in der Schwimmerkammer zwecks Beschleunigung des Breimstoffzuflusses zur
Düse zu erhöhen und umgekehrt beim Schließen der Drosselklappe den Druck in der
Schwimmerkammer zu verringern, und zwar geschah dies dadurch, daß die Drucksteigerung
in der Schwimmerkammer durch ein bewegliches Glied erfolgte, welches starr oder
gelenkig mit der Drosselklappe verbunden und in Form eines Kolbens in der Schwimmerkammer
angeordnet wurde. Infolge der hierbei notwendigen Belüftung der Schwimmerkammer
muß sich die Drucksteigerung bzw. die Druckverminderung verhältnismäßig rasch ausgleichen,
so daß eine wirksame Beeinflussung der Brennstoffzufuhr zur Düse nur eintreten kann,
wenn die Drosselklappe rasch und um. ein großes Maß verschwenkt wird. Bei langsamer
Bewegung der Drosselklappe und bei nur geringer öffnungs- oder Schließbewegung derselben
ist eine Beeinflussung des Brennstoffzuflusses zur Düse wegen des raschen Druckausgleichs
in der Schwimmerkammer unmöglich.
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Abgesehen davon stellt sich bei dieser Einrichtung selbst in den Fällen,
wo die Drosselklappe rasch und um einen großen Weg verstellt wird, fast augenblicklich
die jeder Drosselklappenstellung entsprechende Gemischzusammensetzung ein, d. h.
praktisch arbeitet der Motor bei jeder Drosselklappenstellung mit einem bestimmten
Gemisch, gleichgültig, ob diese Drosselklappenstellung durch Öffnungsbewegung oder
durch Schließbewegung der Drosselklappe erreicht wurde.
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Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich dadurch ausführen, daß
die Schwimmerkammer des Vergasers mit dem Ansaugrohr des Motors vor dem Drosselorgan
über eine Steuereinrichtung in Verbindung steht, welche unter an sich bekannter
Vermittlung eines Reibungsmitnehmers durch den Betätigungsmechanismus des Drosselorgans
vor oder beim Gaswegnehmen die genannte Verbindung herstellt, dagegen vor oder beim
Gasgeben dieselbe unterbricht.
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Weitere Kennzeichen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
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In dem Ansaugrohr i ist die Brennstoffdüse = angeordnet, welche über
den Kanal 3 mit der Schwimmerkammer 4. in Verbindung steht. Der - Schwimmerkörper
5 regelt den Brennstoffzufluß in bekannter Weise. Oberhalb der Brennstoffdüse 2
ist die Drosselklappe 6 angeordnet, welche auf der drehbar gelagerten Achse 7 befestigt
ist, die ihrerseits über das Gestänge 8, 9, 1o, 1i mit dem Gaspedal 12 verbunden
ist: An dem Gestänge ist die Rückholfeder 13 vorgesehen, welche bei Freilassen des
Gaspedals 12 die Schließung der Drosselklappe 6 bewirkt.
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Die Schwimmerkammer q. ist über die Leitungen 14 und 15 mit dem Ansaugrohr
i in der Nähe der Drosselklappe 6 verbunden. An dein Arm 8 des Drosselklappengestänges
ist ein Mitnehmerkolben 16 angelenkt, welcher verschiebbar in dem Steuerorgan 17
aiigeordnet
ist, welches seinerseits bei 18 schwenkbar befestigt
ist. Das Steuerorgan 17 besteht aus dem Gehäuse i9 und dem Steuerkolben 2o, dessen
Hub durch Stifte 2i bzw. durch den Flansch 22 begrenzt wird. Der Steuerkolben 2o
ist mit einer zylindrischen Ausdrehung 23 und einer Öffnung 24 versehen, welche
in der dargestellten Lage über der Mündung der Leitung 14 liegt.
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Der Mitnehmerkolben 16 ist mit Kolbenringen-95 versehen, welche federnd
auf der Innenseite des Steuerkolbens 20 anliegen und denselben bei Bewegung des
Mitnehmerkolbens 16 in der einen oder anderen Richtung bis zu den Abschlägen 2 i,
22 mitführen.
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Der Steuerkolben 16 ist an seinem oberhalb des Steuerorgans liegenden
Ende offen und außerdem mit Öffnungen 26 versehen, welche in der dargestellten Lage
des Steuerkolbens 2o die Verbindung zwischen den Leitungen-14 und 15 vermitteln.
Die Öffnungen 26 sind so angeordnet und bemessen, daß der durch die Leitungen 14
und 15 in die Schwimmerkammer übermittelte Unterdruck den verschiedenen Drosselklappenstellungen
angepaßt ist.
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Die Steuervorrichtung 17 ist durch eine Verbindung 27 zwischen den
Leitungen 14 und 15 kurzgeschlossen, in welcher ein federbelastetes Ventil
28 angeordnet ist. Dieses Ventil28 ist so abgestimmt, daß es unter der Wirkung
des Unterdrucks geöffnet wird, sobald der Unterdruck eine bestimmte Größe überschreitet.
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Es ist leicht verständlich, daß das Steuerorgan 17 unmittelbar in
dem Drosselklappengestänge, z. B. in der Schubstange 9, angeordnet werden kann,
wobei z. B. der Steuerkolben 16 einen Teil der Schubstange 9 bildet.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Bei
frei gelassenem Gaspedal,12 ist, wie Abb. i zeigt, die Drosselklappe 6 geschlossen
und der Steuerkolben 16 in das Gehäuse i9 hineingedrückt. Da die Ruhelage des Gaspedals
immer nach einer Schließbewegung der Drosselklappe erreicht wird, .so steht das
Ansaugrohr i mit der Schwimmerkammer 4 über die Leitungen 14 und 15 in Verbindung.
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Sobald das Gaspedal betätigt und die Drosselklappe 6 um ein bestimmtes
Maß geöffnet wird, so wird der Steuerkolben 16 aus dem Gehäuse i9 herausgezogen
und nimmt hierbei den Steuerkolben 2o bis zum Anschlag 22 mit, so daß die Verbindung
zwischen den Leitungen 14 und 15 unterbrochen wird, wie in Abb. 2 dargestellt.
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Ist die nächste Bewegung der Drosselklappe eine weitere Öffnungsbewegung,
so wird der Steuerkolben 16 mehr aus dein Gehäuse i9 herausgezogen, ohne jedoch
eine Umstellung des Steuerkolbens 2o zu bewirken. Erst wenn beim Schließen oder
teilweisen Schließen der Drosselklappe 6 der Steuerkolben 16 in das Gehäuse i9 hineingedrückt
wird, nimmt er den Steuerkolben 2o bis zum Anschlag 2i mit, so daß die Verbindung
zwischen den Leitungen 14 und 15 wiederhergestellt wird.
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Die Belüftung der Schwimmerkammer geschieht bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel durch die Öffnung 29 in dem Steuerkolben 16. Die Belüftung könnte
aber auch inüblicher Weise durch die Anordnung einer Öffnung am Schwimmerkammergehäuse
selbst erfolgen.
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Die Anordnung einer Mehrzahl von öffnungen 26 in dein Steuerkolben
16, welche den Verbindungsquerschnitt zwischen den Leitungen 14 und 15 darstellen,
geschieht aus dem Grunde, um die Wirkung des Unterdrucks den verschiedenen Öffnungen
der Drosselklappe bzw. den verschiedenen Drehzahlbereichen des Motors anzupassen.
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Wenn die Drosselklappe 6 geschlossen ist, so sind die Leitungen 14
und 15 zwangsläufig miteinander verbunden. Ein Unterdruck kann aber nicht in die
Schwimmerkammer übertragen werden, weil in dem Ansaugrohr- i vor der Drosselklappe
entweder überhaupt kein oder nur ein ganz geringer Unterdruck entsteht, der jedenfalls
durch die Belüftungsöffnung 29 ausgeglichen wird. Mit zunehmender Eröffnung wird
jedoch die Wirkung des Unterdrucks größer und nimmt solche Stärke an, wie er für
die beabsichtigte Regulierung nicht benötigt wird und unter Umständen sogar schädlich
sein könnte. Diese unzulässig hohe Steigerung der Unterdruckwirkung in der Schwimmerkammer
wird dadurch ausgeglichen, daß mit zunehmender Eröffnung der Drosselklappe einerseits
die Zahl der wirksamen Öffnungen 26 verringert und andererseits die Belüftung durch
die Öffnung 29 durch die Belüftung ergänzt wird, welche durch diejenigen Öffnungen
26 erfolgt, die aus dem Gehäuse i9 herausragen.
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Die Kurzschließung der Leitungen 14 und 15 über das Ventil28 geschieht
dann, wenn der Unterdruck eine bestimmte Größe überschreitet. Es wird hierdurch
erreicht, daß bei rascher Schließbewegung der Drosselklappe der sich auswirkende
Unterdruck schnell auf die Schwimmerkammer übertragen wird.