DE657993C

DE657993C - Brennkraftmaschine, insbesondere Vergasermaschine, mit einem von der Maschine angetriebenen Geblaese

Info

Publication number: DE657993C
Application number: DEH147173D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Elwert
Original assignee: Humboldt Deutzmotoren AG
Current assignee: Humboldt Deutzmotoren AG
Priority date: 1936-04-03
Filing date: 1936-04-03
Publication date: 1938-03-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen, insbesondere Vergasermaschinen, mit einem von der Maschine angetriebenen Gebläse zur Förderung der Spül- und Lade-5 oder Auflademenge und Anordnung des zur Regelung der Fördermenge dienenden Drosselkörpers in der Gebläsesaugleitung. Das Gebläse an solchen Brennkraftmaschinen muß entsprechend den verschiedenen Belastungen derselben mit sehr verschiedenen Fördermengen arbeiten. Dabei ergibt sich der Nachteil, daß bei Leerlauf des Motors oder bei niedrigen Belastungen, also bei ganz oder nahezu ganz geschlossener Vergaserdrosselklappe, auf der Saugseite des Gebläses ein starker Unterdruck entsteht, dem bei Zweitaktmotoren auf der Auslaßseite des Gebläses mindestens normaler Luftdruck entgegensteht. Bei Viertaktmotoren, beispielsweise bei Renn- oder Höhenmotoren, ist infolge des großen Gebläsehubraumes gegenüber dem Motorhubraum auf der Druckseite des Gebläses stets ein höherer Druck als auf dessen Saugseite vorhanden. Der S augunter druck bei geschlossener Vergaserdrossel ist insbesondere bei Gebläsen ohne oder mit kleinem innerem Totraum groß. Diese namentlich bei Zweitaktmotoren unerwünschte große Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite des Gebläses hat große Pumpverluste und damit einen großen Leistungsverbrauch des Gebläses zur Folge. Zudem findet eine Energieumwandlung in Wärme statt, die bei dem geringen Zufluß von Spülluft zum Gebläse zu unzulässig hohen Temperaturen der Luft und damit des Gebiases führt, und zwar insbesondere bei hohen Drehzahlen und ganz geschlossener Drosselklappe, also wenn der Motor z. B. als Bremse bei langen Talfahrten benutzt wird. Diese Temperatursteigerung stellt sich besonders stark bei Gebläsen mit Spaltverlusten, wie z. B. Rootsgebläsen, ein.

Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß die Gebläsedruckleitung mit der Gebläsesaugleitung in an sich bekannter Weise durch eine Rückströmleitung verbunden ist, die ein im Sinne des Abschlusses der Rückströmleitung durch eine Feder belastetes, nach der Saugleitung sich öffnendes Ventil aufweist, wobei die Feder des Ventils so bemessen ist, daß dieses sich öffnet, wenn bei Drosselung der Saugleitung ein bestimmter Unterdruck hinter der Drossel, im Falle einer Vergasermaschine der für den Vergaser benötigte Saugunterdruck, überschritten ist, und daß zum Verhindern des Rückströmens bei höheren Belastungen unter weiter geöffnetem Drosselkörper Mittel zum Absperren der Rückstromleitung vorgesehen sind.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing, Otto Elwert in Köln-Deuts.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in der Kurzschlußleitung eine Absperrklappe 5 vorgesehen, die zweckmäßigerweise derart mit dem die Drosselklappe.6 betätigenden Gestänge gekuppelt ist, daß sie bei höherer Belastung des Motors die Kurzschlußleitung absperrt.

Bei Brennkraftmaschinen mit in der Druckleitung des Aufladegebläses angeordnetem ίο Drosselkörper zur Regelung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge ist es bekannt, zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Aufladedruckes eine Rückströmleitung zwischen der Druck- und der Ansaugeleitung des Gebläses vorzusehen und in dieser ein nach der Saugleitung hin sich öffnendes Ventil anzuordnen, dessen Federspannung dem erforderlichen Aufladedruck entspricht. Bei solchen Maschinen ist es auch bekannt, den Vergaser vor dem Aufladegebläse anzuordnen und in die Rückströmleitung an Stelle eines federbelasteten Ventils einen federbelasteten Steuerkolben einzuschalten, der bei sich schließendem Drosselorgan die Rückströmleitung mehr und mehr öffnet.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι einen Querschnitt durch ein Gebläse mit Kurzschlußleitung, die mit einem Rücksaugventil und einer Absperrklappe versehen ist,

Abb. 2 einen Querschnitt durch ein Gebläse mit Kurzschlußleitung, deren Rücksaugventil durch eine Zusatzfeder zusätzlich belastet ist, Abb. 3 einen Querschnitt durch ein Gebläse mit Kurzschlußleitung, deren Rücksaugventil durch einen mit dem vorverdichteten Gemisch belasteten Kolben zusätzlich belastet ist. In Abb.'i ist an das Gebläse 1 die Druckleitung 2 und die Saugleitung 3 angeschlossen, die miteinander durch die Kurzschlußleitung· 4 verbunden sind. 5 ist die Absperrklappe in der Kurzschlußleitung 4 und 6 die Drossel-4-5 klappe des Vergasers 7. Die Absperrklappe 5 und die Drosselklappe 6 sind derart miteinander gekuppelt, daß bei geschlossener Drosselklappe 6 die Drosselklappe 5 ganz geöffnet ist und daß beim Öffnen der Drosselklappe 6 sich die Absperrklappe 5 schließt, und zwar in der Weise, daß sie die Kurzschlußleitung etwa bei ¹Z₈ bis ²/₃ geöffneter Drosselklappe 6 absperrt und bei weiterem öffnen letzterer abgesperrt hält. Die Kurzschlußleitung 4 ist also bei höherer Motorbelastung abgeschlossen. Die Kurzschlußleitung 4 ist außer mit der Absperrklappe 5 noch mit einem feder- - belasteten Rücksaugventil 8 versehen, welches die Verbindung mit der Ansaugeleitung 3 absperrt und welches sich nach der Ansaugeleitung hin öffnet. Die Spannung der Ventilfeder 9 ist so bemessen, daß das Rücksaugventil sich erst öffnet, wenn der für den Vergaser benötigte S augunter druck, z. B. ein wiJQruck von 0,1 at, in der Ansaugeleitung 3 :V ä^er schritten wird. In dem Spalt zwischen •;^:$$$Drosselkiappe 6 und der Vergaserwandung ":i4|".'die Leerlaufdüse 10 des Vergasers 7 vor-' gesehen. Die Leerlaufdüse tritt bekanntlich dann in Tätigkeit, wenn die Drosselklappe 6 ganz oder nahezu ganz geschlossen wird, ϊ ι ist die Hauptdüse des Vergasers 7.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Bei Leerlauf und bei geringer Belastung des Motors, d. h. wenn die Drosselklappe nur wenig geöffnet ist, ist die Absperrklappe 5 in der Kurzschlußleitung 4 ganz geöffnet, und der Abschluß der Kurzschlußleitung gegenüber der Ansaugeleitung 3 wird ausschließlich durch das Rücksaugventil 8 bewirkt. Tritt nun z. B. bei schneilaufendem, wenig belastetem Motor infolge zu hoher Gebläsedrehzahl ein hoher S augunter druck in der Saugleitung 3 ein, so öffnet sich das Rücksaugventil 8 und läßt Gasluftgemisch von der Druckseite des Gebläses in die Saugleitung 3 zurückströmen. Dadurch, daß die Ventilfeder 9 für einen gerade noch ausreichenden Ans augeunter druck bemessen ist, bleibt die Druckdifferenz zwischen der Ansaugeleitung und der Druckleitung des Gebläses dauernd ein Kleinstwert, so daß Temperatursteigerungen und Steigerungen des Kraftbedarfs des Gebläses vermieden werden. Bei größeren Motorleistungen, d. h. bei etwa ¹Zs bis ²/₃ geöffneter Drosselklappe 6, sperrt die Abschlußldappe S die Kurzschlußleitung 4 vollständig ab, so daß bei hohem Überdruck in der Druckleitung des Gebläses, der zur Aufladung des Motors bei hohen Leistungen desselben erforderlich ist, das Rückströmventil 8 nicht öffnen kann.

Anstatt nun in der Kurzschlußleitung 4 neben dem Rückströmventil 8 eine besondere Absperrklappe 5 vorzusehen, welche die Kurz-Schlußleitung bei größerer Belastung des Motors absperrt, kann diese Absperrung auch durch das Absperrventil 8 selbst vorgenommen werden. Gemäß Abb. 2 ist zusätzlich zur Feder 9 eine Feder 12 vorgesehen, die mit ihrem einen Ende an dem Schaft des Rücksaugventils 8 und mit ihrem anderen Ende an dem zur Betätigung der Drosselklappe 6 vorgesehenen Gestänge 13, 14 befestigt ist. Beim Niedertreten des Pedals 13, also beim öffnen der Drosselklappe 6, wird die Feder 12 immer mehr angespannt, so daß das Rücksaugventil 8 mit zunehmender Kraft auf seinen Sitz gedrückt wird. Es ist nun sehr einfach, durch richtige Bemessung der Feder 12 zu erzielen, daß bei größerer Belastung des Motors der Gesamtdruck der Federn 9 und 12 so groß

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wird, daß die sich in der Saugleitung 3 und der Druckleitung 2 des Gebläses einstellende Druckdifferenz das Ventil 8 nicht mehr zu öffnen vermag. Die Zusatzfeder 12 ist. dabei gleichzeitig die Rückholfeder des Gaspedals 13. Bei größeren Motoren, wo größere Kräfte zum Spannen der Zusatzfeder erforderlich sind, kann dieselbe auch durch einen Servomotor, der z. B. vom Schmieröldruck des Motors betätigt wird, gespannt werden.

Eine andere Möglichkeit einer zusätzlichen Belastung des Rücksaugventils 8 ist in Abb. 3 dargestellt. An der Spindel des Ventils 8 ist ein Kolben 15 befestigt, der in einem Zylinder 16 verschiebbar ist. Der Zylinder steht unterhalb der Kolbenfläche mit der Druckleitung 2 des Gebläses in Verbindung, während oberhalb der Kolbenfläche der atmosphärische Druck wirkt. Das Rücksaugventil 8 wird also außer durch die Feder 9 zusätzlich durch den auf den Kolben 15 wirkenden Überdruck in der Druckleitung des Gebläses belastet. Durch richtige Bemessung der Fläche des Kolbens 15 ist es erzielbar, daß bei geringer Motorleistung, wo die Druckdifferenz zwischen der Ansaugeleitung 3 und der Druckleitung 2 größer ist als die Druckdifferenz zwischen der Druckleitung 2 und der Atmosphäre, der Druck auf das Rücksaugventil überwiegt, so daß dasselbe sich öffnen kann, während bei größerer Motorbelastung, wo die Druckdifferenz zwischen der Druckleitung und der Atmosphäre größer ist, der Druck von innen auf den Kolben 15 überwiegt, so daß das Rücksaugventil geschlossen bleibt. Der Kolben 15 wird zweckmäßig so bemessen, daß das Rücksaugventil 8 von etwa */s bis ²/₃ geöffneter Drosselklappe ab die Kurzschlußleitung abgeschlossen hält. Diese Einrichtung hat gegenüber den anderen den Vorzug, daß sie automatisch arbeitet.

An Stelle eines federbelasteten Rücksaugventils 8 kann natürlich auch ein federbelasteter Kolbenschieber vorgesehen werden, der Steuerkanäle in seiner Laufbahn durch seine Hubbewegung freigibt oder abdeckt oder der andere Drosselorgane in der Kurzschlußleitung betätigt. Der Kolbenschieber kann dabei sowohl durch die Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugleitung des Gebläses als auch durch die Druckdifferenz zwischen Saugleitung und Außenluft oder zwischen Druckleitung und Außenluft belastet und bewegt werden, wie· das auch bei dem Kolben 15 in Abb. 3 der Fall ist.

Die Vorrichtungen sind für alle statisch arbeitenden Rotationsgebläse verwendbar, auch dann, wenn nur ein Teil des Gemisches oder ein überreiches Gemisch durch das Geblase gefördert wird. Sie sind in gleicher Weise für Gebläsemotoren mit Brennstoffeinspritzung anwendbar, bei denen die Luftmenge in Abhängigkeit von der Belastung durch eine Drosselklappe in der Gebläsesaugleitung geregelt wird.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß für den Vergaser immer der Mindestsaugdruck sichergestellt ist. Dadurch werden insbesondere bei Leerlauf des Motors, z. B. wenn der Motor als Fahrzeugmotor auf abschüssiger Strecke vom Fahrzeug aus angetrieben wird, Brennstoffverluste, die früher durch zu hohen Ansaugeunterdruck auftraten, vermieden. Die Einhaltung des Mindestsaugdruckes hat weiter zur Folge, daß Pumpverluste und Temperatursteigerungen bei niedrigen Belastungen des Motors vermieden werden. Durch den Erfindungsgegenstand wird also gewissermaßen eine pneumatische Freilaufwirkung des Gebläses erzielt.

Claims

Patentansprüche:

ι . Brennkraftmaschine, insbesondere Vergasermaschine, mit einem von der Maschine angetriebenen Gebläse zur Förderung der Spül- und Lade- oder Auflademenge und Anordnung des zur Regelung der Fördermenge dienenden Drosselkörpers in der Gebläsesaugleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (2) mit der Saugleitung (3) in an sich bekannter Weise durch eine Rückströmleitung (4) verbunden ist, die ein im Sinne des Abschlusses der Rückströmleitung (4) durch eine Feder (9) belastetes, nach der Saugleitung (3) sich öffnendes Ventil (8) aufweist, wobei die Feder (9) des Ventils (8) so bemessen ist, daß dieses sich öffnet, wenn bei Drosselung der Saugleitung (3) ein bestimmter Unterdruck hinter der Drossel (6), im Falle einer Vergasermaschine der für den Vergaser (7, 11) benötigte S augunter druck, z. B. ein Druck von ο, ι at, überschritten ist, und daß zum Verhindern des Rückströmens bei höheren Belastungen unter weiter geöffnetem Drosselkörper (6) Mittel zum Absperren der Rückströmleitung (4) vorgesehen sind.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Absperren der Rückströmleitung (4) bei höheren Motorbelastungen in dieser Leitung eine Absperrklappe (5) vorgesehen ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrklappe (5) derart mit der Drosselklappe (6) in der Gebläsesaugleitung gekuppelt ist, daß sie bei geschlossener und wenig geöffneter Drosselklappe (6) die Rückströmleitung (4) freigibt, dagegen bei höherer Motorbelastung, d. h. bei etwa Va bis ²/₃ geöffneter Drosselklappe, die Rück-

Strömleitung abschließt und bei weiterem öffnen der Drosselklappe abgeschlossen hält.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücksaugventil (8) bei höherer Motorbelastung zusätzlich belastet werden kann.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsgestänge für die Drosselklappe (6) in der Gebläsesaugleitung derart mittels einer Feder (12) mit dem Rücksaugventil (8) verbunden ist, daß beim öffnen der Drosselklappe (6) die Feder (12) gespannt und deren Spannung zwischen etwa Vs bis ²/₃ geöffneter Drosselklappe das Rücksaugventil, (8) zusätzlich so stark belastet, daß es durch den Druckunterschied in der Ansaugeleitung (3) und der Druckleitung (2) nicht mehr geöffnet werden kann.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spindel des Rücksaugventils (8) ein Kolben

(15) angeordnet ist, der in einem Zylinder

(16) gleitet und an der Unterseite von dem in der Druckleitung (2) herrschenden Druck, dagegen an der Oberseite von dem Atmosphärendruck belastet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen