-
Einrichtung zur Zuführung einer zusätzlichen Flüssigkeit zum Brennstoff
einer Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zuführung einer
zusätzlichen Flüssigkeit, z. B. eines Antiklopfmittels, zum Brennstoff einer Brennkraftmaschine,
bei welcher die Zuführung der Zusatzflüssigkeit entsprechend dem Auspuffdruck geregelt
wird.
-
Die Erfindung ist besonders im Zusammenhang mit Brennstoffzufuhrleitungen
anwendbar und auch im Zusammenhang mit Vorrichtungen, in denen sich die Menge und
Zusammensetzung der Brennstoffe zum Antrieb von Brennkraftmaschinen für Autos oder
ähnliche Maschinen überwachen läßt.
-
Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen haben manche Brennstoffe die
Neigung, besonders bei hoher Kompression, wie sie in modernen Maschinen üblich ist,
ein Klopfen hervorzurufen. Dies tritt besonders ein, wenn die Zylinder und Ventile
durch Kohlenstoff oder andere Ablagerungen verschmutzt sind, die eine wirkungsvolle
Ausnutzung der Maschinen verhindern.
-
Das Klopfen der Brennkraftmaschine ist gewöhnlich am stärksten, wenn
die höchste Leistung abgenommen wird und die Brennstoffzufuhr am größten ist, d.
h. wenn das Flugzeug oder Auto mit höchster Geschwindigkeit fährt oder infolge starker
Steigung langsam fährt. Bei diesem Betriebszustand muß der Maschine eine größere
Menge Zusatzflüssigkeit zurUnterdrückungdesKlopfens zugeführt werden, als wenn sie
sich in ebener Richtung ohne besondere Belastung fortbewegt oder als wenn sie leer
läuft.
-
In den bekannten Ausführungen wird die Zufuhr der Zusatzflüssigkeit
von dem Saugdruck in der zum Motor führenden Leitung abhängig gemacht, oder es wird
eine besondere Pumpe benutzt, um die Zusatzflüssigkeit der Brennstoffleitung zuzuführen.
Die Pumpenleistung und der Saugdruck sind von der Geschwindigkeit abhängig und entsprechen
nicht dem wirklichen Bedarf an Zusatzflüssig keit. Beim Anfahren z. B. ist der augenblickliche
Leistungsbedarf groß, und es besteht die Gefahr des Klopfens, gerade dann aber wird
infolge der geringen Geschwindigkeit kaum Zusatzflüssigkeit zugeführt. Aus diesem
Grunde überließ man die Regelung dem Fahrer. Auch ging man dazu über, durch den
Auspuffein Ventil in der Zufuhrleitung des zusätzlichen Brennstoffes zu betätigen.
Durch den stoßweisen Auspuff flattert das Ventil, und die Zuführung wird sehr unregelmäßig.
Zudem geht fast die ganze Kraft des Auspuffdruckes in der Reibung einer solchen
Anordnung verloren. Alle bisherigen Ausführungen besitzen den Nachteil, daß die
Zufuhr der Zusatzflüssigkeit sich in keiner Weise dem Leistungsbedarf anpaßt.
-
Gemäß der Erftridung steht die Zusatzflüssigkeit im Behälter unter
dem Auspuffdruck, und in der Zusatzflüssigkeitsleitung ist ein mit dem Gemischdrosselgestänge
verbundenes,
mit Öffnen der Gemischdrossel sich öffnendes Ventil
vorgesehen. Das Ventil besitzt einen Druckzylinder mit einem Kolben, der bei plötzlichem
Öffnen des Ventils eine anfängliche Menge der Zusatzflüssigkeit unter erhöhtem Druck
der Brennstoffleitung zuführt. Am Kolben ist eine Ventilscheibe befestigt, die gegen
den Druck der Zusatzflüssigkeit durch. eine Feder schließt. Die Ventilscheibe überwacht
die Verbindung zwischen dem Druckzylinder und einer zur Brennstoffleitung führenden
Kammer und ist mit einem äußeren Betätigungsstift verbunden. Zur Veränderung der
Menge der Zusatzflüssigkeit ist in die Ventilscheibe eine konische Ventilnadel geschraubt,
die in eine düsenartige Verengung des unteren Ventilgehäuses ragt und von außen
durch einen mit ihr verbundenen Drehstift einstellbar ist. Das Ventil ist durch
eine einstellbare Gelenkverbindung mit dem Gemischdrosselgestänge verbunden, um
den Beginn der Zufuhr der Zusatzflüssigkeit in bezug auf die Stellung des Gashebels
einzustellen.
-
Durch die besondere Anordnung des Druckzylinders im Ventil gelangt
bereits bei Öffnen des Ventils, ohne daß irgendwie Geschwindigkeit vorhanden ist,
Zusatzflüssigkeit in den Brennstoff, so daß vom ersten Augenblick des Fahrens oder
erhöhter Leistung dem Klopfen entgegengewirkt wird. Durch den dauernd auf den Brennstoff
wirkenden Auspuffdruck zusammen mit dem gleichzeitigen Öffnen des Ventils mit der
Gemischdrossel ist die Zufuhr der Zusatzflüssigkeit bei allen Geschwindigkeiten
dem Brennstoffverbrauch und der Leistung angepaßt.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es ist Abb. i eine schematische Ansicht des Ventils der Erfindung, das mit dem Behälter
zur Zuführung der Zusatzflüssigkeit verbunden ist, Abb.2 ein senkrechter Schnitt
durch das Ventil mit den darin angeordneten Teilen und Abb. 3 eine Seitenansicht,
die teilweise im Schnitt die Einstellvorrichtung für das Ventil zeig.
-
Ein zylindrisches Gehäuse i trägt am unteren Ende einen abnehmbaren
und einstellbaren rohrförmigen zylindrischen Teil e. Der Teil 2 enthält einen Flansch
3 am oberen Ende, der in .das untere Ende des Gehäuses i eingesetzt und .dort festgehalten
wird. In dem mittleren Teil des Gehäuses i befindet sich ein ebenfalls rohrförmiger
zylindrischer Teil 4, der an seinem unteren Ende einen Flansch 5 trägt und teilweise
geschlossen ist, - so daß er einen Ventilsitz bildet. In dem ringförmigen Teil 4
sind gerade über dem Flansch 5 kleine Bohrungen 7 radial eingebohrt. Durch die Bohrungen
kann die den Teil 4 umgebende Flüssigkeit in das Innere des Teiles 4 fließen. Eine
oder mehrere kleine Bohrungen 7' sind ebenfalls durch den rohrförmigen Teil 4 über
den Bohrungen 7 eingebohrt, um ein Entweichen von Luft im Bedarfsfalle zu ermöglichen,
wie dies später beschrieben wird. Der Flansch 5 liegt an einer Kante 8 im Innern
des zylindrischen Gehäuses i an, während der Flansch 3 auf denn Flansch 5 aufliegt.
Die beiden Flansche werden mittels einer Gewindebuchse 9 in Stellung gehalten. Beim
Einschrauben der Gewindebuchse nach oben werden die rohrförmigen Teile 2 und ¢ beim
Auftreffen der Büchse auf den Flansch 3 fest in Stellung gehalten. Trotzdem ist
es bei einem Lösen .der Buchse 9 möglich, den rohrförmigen Teil e axial zu drehen,
so daß er eine beliebige Winkelstellung einnehmen kann.. In .dem zylindrischen Gehäuse
i ist ferner eine Schraubendruckfeder io vorgesehen, deren unteres Ende auf der
oberen Fläche des Flansches 5 ruht und deren oberes Ende in einer Kappe oder einer
ähnlizhen Vorrichtung ix anliegt, die von der Feder nach oben gedrückt wird. In
dem rohrförmigen Teil 4 sitzt ein Kolben 1.2, dessen oberes Ende mit der Kappe i
i verbunden ist. Ein Stift 13 geht durch die Kappe i i, den Kolben i2 und eine biegsame
Membran 14 hindurch. Der Stift 13 wird in der Kappe i i und der `Menibrän 14 durch
eine Mutter 15 und eine Scheibe 15' in Stellung gehalten. DieMembran
r4besteht aus einem biegsamen, faserhaltigen Material, wie z. B. Leder, das zweckmäßig
mit einer Substanz getränkt ist, durch die es flüssigkeitsdicht gemacht wird. Die
Membran 14 wird durch einen Deckel 16 in Stellung gehalten, durch den eine Kappe
17 auf dem Stift 13 hindurchgeht. Der Deckel schließt das obere Ende des zylindrischen
Gehäuses i ab. Der Kolben r2 trägt an seinem unteren Ende eine Ventilscheibe 18,
die auf einem verstärkten Teil des Stiftes 13 sitzt. Die Ventilscheibe 18 und- der
Stift 13 sind in der Mitte durchbohrt, und die Bohrung ist zum Teil mit Gewinde
für .einen später beschriebenen Zweck versehen. Der zylindrische Teil 2 am unteren
Teil des Ventils besitzt Kammern i9 und 2,o: Diese Kammern sind voneinander durch
einen inneren Flansch, der eine Trennwand 21 bildet, getrennt. Die mittlere Öffnung
durch diese Trennwand besitzt eine solche Größe, daß sie einen konischen Stift oder
eine Ventilnadel 22 aufnehmen kann. Die Ventilnadel 22 geht durch die Öffnung in
der Trennwand 21 hindurch und erstreckt sich nach oben durch die Ventilscheibe 18
in den Stift 13. In diesen Teilen ist sie durch ein Gewinde einstellbar befestigt.
Das untere Ende der Ventilnadel 22 ragt -in ein Röhrchen 23 mit Längsschlitzen 24
in seinen Wandungen. Die
Schlitze nehmen einen Querstift 25 auf,
der durch- das untere Ende der Ventilnadel 22 hindurchgeht. Das Röhrchen 23 sitzt
auf dem oberen Ende eines Stiftes 26, der durch eine Stopfbuchse 27 und eine Buchse
28 hindurchgeht. Das untere Ende des Stiftes 26 ist mit einem Querstift 29 versehen,
durch den der Stift von Hand aus gedreht werden kann.
-
Wenn der Stift 26 gedreht wird, so verstellt er das Röhrchen 23 und
die Ventilnadel 22. Hierdurch dringt das obere Ende der Ventilnadel mehr oder weniger
weit in die Bohrung der Ventilscheibe i8 ein. Es ist also ein Mittel gebildet, um
die Ventilnadel 22 so einzustellen, daß die Öffnung zwischen der Ventilnadel und
der Bohrung in der Teilwand 21 verschiedenen Bedingungen angepaßt werden kann, wodurch
eine Veränderung in der Zufuhr der Zusatzflüssigkeit hervorgerufen wird.
-
Da die Kappe 17, der Stift 13, der Kolben 12, .die Ventilscheibe 18
und die Ventilnadel 22 alle miteinander verbunden sind, so können sie in senkrechter
Richtung um einen gewünschten Betrag durch geeignete Mittel zusammen verschoben
werden. In den Abb. 2 und 3 ist eine Einstellvorichtung angedeutet.
-
Ein Winkelhebel mit Armen 3o und 31 ist mit seinem Kniepunkt auf einer
Achse 32 montiert, die an einem Ende ein Exzenter 33 trägt. Das Exzenter 33 dient
dazu, die Stellung der Achse des Winkelhebels 30, 31 zu verändern, indem sie in
eine höhere oder tiefere Lage gegenüber der Kappe 17 gebracht wird in Abhängigkeit
von der Winkelstellung des Exzenters. Das Exzenter 33 wird über die Welle 32 mittels
eines Hebels 34, der einstellbar befestigt ist, verstellt. Eine Verdrehung des Hebels
hebt oder senkt den Winkelhebel, da die Winkelbeziehung zwischen dem Winkelhebel
und dem Exzenter verändert wird. Der Arm 31 ist mit dem Drosselhebel oder dem Gashebel
eines Flugzeuges oder Automobils durch eine Stange 35 verbunden. Der Arm 34, der
das Exzenter verstellt, ist ebenfalls durch eine Stange, einen Draht 36 oder eine
passende andere Einrichtung mit einem Knopf oder einem ähnlichen Teil 37 verbunden,
der auf der Instrumententafel oder an einer anderen passenden Stelle angebracht
ist.
-
Das zylindrische Gehäuse i besitzt ein Einlaßrohr.38 für die Flüssigkeit.
Das Einlaßrohr ist mit einem Vorratsbehälter 39 verbunden, der die übliche Einfüllöffnung
mit Kappe 4o besitzt und in den ein Rohr 41 mündet, um auf die Flüssigkeit indem
Behälter einen Druck auszuüben. Das Rohr 41 läuft zu dem Auspuffrohr der Maschine,
wenn ein größerer oder veränderlicher Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt werden
muß außer der Schwerkraft,' um , die- Flüssigkeit zuzuführen.
-
Der untere, rohrförmige, Teil 2 des Ventilgehäuses i besitzt ein Auslaßrohr
42, ,das zu einer Stelle führt, an der die das Ventil durchfließende Flüssigkeit
gebraucht wird. Wird das Ventil in Verbindung mit einer Flüssigkeitszuführung zur
Unterdrückung des Klopfens in Brennkraftmaschinen benutzt, so führt diese Leitung
zu einer Stelle, wo die Flüssigkeit sofort mit dem Brennstoff gemischt wird. Diese
Stelle ist vorzugsweise am Vergaser zu wählen, gerade bevor der Brennstoff vergast
oder zerstäubt wird, um dem Einläß und Drosselventil der Maschine zugeführt zu werden,
wie dies einem. Fachmann ohne weiteres verständlich sein wird.
-
Im folgenden ist die Wirkungsweise eines Ventils 'der Erfindung beschrieben,
wenn es zur Zuführung einer Flüssigkeit zur Unterdrückung des Klopfens in Brennkraftmaschinen
benutzt wird, wobei die Flüssigkeit dem Brennstoff zugeführt wird. Es sei zunächst
angenommen, daB die Maschine leer läuft und keine Kraft entnommen wird außer der,
die zum Lauf- der Maschine aufgewandt werden muß ; die Teile nehmen dann, die in
Abb. 2 dargestellte Lage ein. Die Ventilscheibe i8 ruht auf dem Ventilsitz 6 auf,
und die Öffnung in der Trennwand 2i besitzt die kleinste Abmessung, da die Nade122
ihre höchste Lage einnimmt. Dieser Zustand wird dadurch hervorgerufen, daß die Feder
io die Kappe 1 i
und den Stift 13 nach oben drückt, ohne Widerstand
zu finden. Da das Rohr 38 mit dem Behälter 39 verbunden ist, ist der Raum zwischen
dem zylindrischen Teil 4 und dem Gehäuse i zum Teil mit Flüssigkeit gefüllt. Die
Flüssigkeit fließt auch durch die kleinen Bohrungen 7 in den Raum unmittelbar über
der Ventilscheibe 18, so daß der Raum im wesentlichen von der Flüssigkeit gefüllt
ist, da die Luft durch die Bohrungen 7' entweichen kann. Unter normalen Verhältnissen
sind die Räume unter der Ventilscheibe 18, d. h. die Kammern 19 und 2o, ebenfalls
gefüllt. Das Rohr 42 enthält dieselbe Flüssig- . keit infolge einer früheren Betätigung
des Ventils.
-
Angenommen, die Kupplung des Automobils werde eingedrückt und die
Drossel geöffnet oder der Gashebel niedergedrückt, so wird ein beträchtlicher Druck
in der Auspuffleitung der Maschine erzeugt werden. Bei der Veränderung der Stellung
der Drossel oder beim Niederdrücken des Gashebels wird die Stange 35 nach links
bewegt. Hierdurch wird der Arm 30 des Winkelhebels und auch der Stift 13
entgegen dem Druck der Feder io niedergedrückt. Durch die Abwärtsbewegung .des Stiftes
13 wird die Ventilscheibe
1,8 und ebenso die Ventilnadel 22 nach
abwärts .bewegt.
-
Bei dieser Bewegung wird gleichzeitig der Kolben 12 nach unten geschoben,
und da die Zusatzflüssigkeit den Raum unter dem Kolben erfüllt, wird durch die Senkung-
des Kolbens und durch die Herabbewegung der Ventilscheibe i8 die Flüssigkeit aus
dem Raum unter dem Kolben in die Kammer i9 gedrängt. Sie wird auch durch die Öffnung
in der Teilwand 21 und hinter die Ventilnadel 22 gedrückt. Da die Flüssigkeit in
der Kammer 2o frei durch das Rohr 42 der Brennstoffleitung oder dem Vergaser zufließen
kann, wird sie unmittelbar in den Strom des Brennstoffes, der zur Maschine fließt,
gebracht. Die Zuführung findet verschieden stark statt, je nachdem wie weit die
Drossel geöffnet oder wie weit der Gashebel niedergedrückt wird.
-
Es ist ersichtlich, daß bei der höchsten Geschwindigkeit der Maschine
oder bei der größten Belastung der Drück in der Auspuffleitung verhältnismäßig hoch
ist und daher der Druck auf .die Flüssigkeit in dem Tank 39 eine entsprechende
Höhe annimmt: Hierdurch wird die Zusatzflüssigkeit durch das Rohr 38 in die Kammern
i j und 20 ständig nachgedrückt und auch in das Rohr 42, so lange wie die Maschine
infolge der erhöhten Geschwindigkeit stärker belastet ist.
-
Durch das Ventil gemäß der Erfindung wird nicht 'nur eine große Menge
der Zusatzflüssigkeit der Brennstoffleitung hauptsächlich zu einer Zeit zugeführt,
wenn die Maschine schwer belastet ist, sondern es sind auch Mittel vorgesehen, wodurch
die Bewegung der Drossel oder des Gashebels sicher und schnell einen Betrag der
Zusatzflüssigkeit in die Leitung, die zu der Brennstoffleitung führt, bringt.
-
Die leichte Einstellbarkeit der Teile macht das Ventil für Maschinen
von großen oder kleinen Dimensionen brauchbar. Zu diesem Zweck ist der Fluß um die
Ventilnadel 22 herum durch die Stellung der Ventilnadel gegenüber der Ventilscheibe
18 einstellbar. Wird der Stift 26 entgegen dem Uhrzeigersinn genügend weit gedreht,
um die Ventilnadel 22 etwas von der Ventilscheibe i8 zu entfernen, so wird der Raum
um die Ventilnadel22 etwas vergrößert. Wird umgekehrt der Stift 26 in der entgegengesetzten
Richtung gedreht, um die Ventilnadel 22 zu heben, so wird die Abmessung des Raumes
um die Ventilnadel 22 verringert.
-
Bei geringen Geschwindigkeiten und verhältnismäßig kleiner Belastung
können die Teile so eingestellt werden, daß das Ventil nicht- geöffnet wird, bis
es erwünscht ist, die Zusatzflüssigkeit der Maschine zuzuführen. Dies kann dadurch
erreicht werden; daß man das .Exzenter 33 und den Hebelarm 3o in eine höhere Lage
einstellt (in gestrichelten Linien dargestellt), so daß der Arm 30 mit der
Kappe 17 nicht in Beührung kommt, bevor nicht die Drossel genügend weit geöffnet
ist, um die Maschine schneller als normal laufen zu lassen. Die Zuführung der Zusatzflüssigkeit
wird in anderen Worten nicht vorgenommen, bevor nicht die normale oder eine verhältnismäßig
niedrige Belastung überschritten wird.
-
Wenn es notwendig sein sollte, der Maschine ständig einen größeren
Betrag der Flüssigkeit zuzuführen, d.h. auch bei .niedrigen Geschwindigkeiten, so
kann der Knopf 37 von dem Fahrer herausgezogen werden, wodurch die Lage- des Exzenters
33 niedriger eingestellt wird. Hierdurch kommt der Arm 30 in Berührung mit der Kappe
17. Die Kappe w i in demselben Augenblick i rd praktisch herabgedrückt, indem
der Gashebel oder der Drosselhebel betätigt wird.
-
Auf diese Weise kann die Zuführung der Zusatzflüssigkeit so eingestellt
werden, daß sie bei irgendeiner Stellung des Gashebels oder :des Drosselhebels eintritt.