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Vergaser für Brennkraftraaschinen Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Spritzvergaser, bei dem die Brennstoffzuf lir durch die Betätigung
eines Regelventils den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend eingestellt wird. Ein
Hauptzweck der Erfindung liegt darin, eine richtige Anpassung der Brennstoffzufuhr
und damit eine richtige Gemischbildung bei allen denkbaren Betriebszuständen der
Brennkraftmaschine selbsttätig mit voller Sicherheit zu erzielen, und zwar unter
Wahrung der notwendigen Anpassungsfähigkeit und der Beschleunigungsmöglichkeiten
sowie unter Erreichung einer vollkomnienen Lagenunempfindlichkeit bei schwirnnierloser
Ausführung. Es ist bereits bekannt, die Brennstoff7ufuhr eines Vergasers selbsttätig
einerseits in Abhängigkeit von der Stellung' der Drosselklappe und andererseits
auch in Abhängigkeit von dem in Ader Ansaugleitumg herrschenden Unterdruck zu beeinflussen.
Diese bekannten Ausführungen weisen jedoch in bezug auf die Betriebssicherheit und
auch in bezug auf die Lagenunempfindlichkeit erhebliche Mängel auf, deren Beseitigung
zu den Aufgaben der Erfindung gehört. Zunächst sind beispielsweise Vergaser bekannt,
bei denen in eine Brennstoffleitung hintereinander zwei Ventile eingeschaltet sind,
von denen das eine in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und das andere
in Abhängigkeit von einem vom Unterdruck in der Ansaugleitung betätigten Kolben
gesteuert wird. Der Hauptnachteil dieser Bauart liegt darin, daß bei einem plötzlichen
Öffnen der Drosselklappe die Gefahr besteht, daß die mit dem Öffnen der Drosselklappe
verbundene Verminderung des Unterdrucks im Ansaugroht die Brennstoffzufuhr vollständig
absperrt, obwohl gerade eine möglichst hohe Leistung in diesem Augenblick erzielt
werden soll. Besonders groß ist die Gefahr, ,venn der Motor bei Beginn der Öffnungsbewegung
der Drosselklappe nur eine geringe Drehzahl aufweist, also keinen hohen Unterdruck
im Ansaugrohr liefert. Das Öffnen der Drosselklappe bewirkt dann nicht zuerst eine
Beschleunigung des Motors und damit ein Anwachsen des Unterdrucks auf das erforderliche
Maß ' sondern tatsächlich zuerst einen Fortfall des Unterdrucks und damit
einen Stillstand des Motors wegen Brennstoffmangels. Es ist daher auch bereits vorgeschlagen
worden, ein von der Drosselklappe betätigtes Brennstoffregelventil und ein von einem
Unterdruckkolben betätigtes Regelventil parallel in die Brennstoffzufuhrleitung
einzuschalten. Bei dieser Anordnung ergeben sich große Wege zwischen den Regelventilen
und der eigentlichen Einspritzstelle, welche die gesamte Bauart besonders lagenempfind-
]ich
machen, da sich der Inhalt der Kanäle zeitweise bei Lagen-,iii(lerungen in das Ansaugrühr
ergießen kann.
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Die -Nachteile der bekannten Ausführungs-Z, form werden gernäß (ler
Erfin-lung dadurch vermieden, daß lediglich ein einzigIes Regelventil für den Brennstoff
vorgesehen wird, Z,
welches zweckmäßig unmittelbar in der Nähe der Ausspritzstelle
liegt. Dieses eine #7eIltil wird dann sowohl in Abhängi-keit von der 1 21
Stellung
der Drosselklappe als auch in Ahhängigkeit von dein Unterdruck ini Ansaug-I L,
Z-, ?, ratini in derWeise betätigt, daß zur Verstellung desVentils eine Einrichtung
vorgesehen ist, bei der zwei Steuerkörper dieVentilstellung zubeeinflussen vermögen.
Der eine Steuer-' körper wird in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellun- bewegt.
der zweite Körper ist mit einern vom Unterdruck in der Ansaugleitun- betätigten
Kolben verbunden. Der von der t' Z,
Drosselklappe bewegte Steuerkörper kann
dabei den vom Unterdruck betätigten Steuerkörper mit einem beiderseits begrenzten
Spiel antreiben. Auf diese Weise ist erreichbar. daß a beim Anlassen und
beim Leerlauf (ler Brennkraftmaschine die Öffnung des Brennstoffventils lediglich
durch die Beweel lftillcf des mit (lern Unterdruckkolben verbun-1- n denen Sttuerkörpers
bei Stillstand des mit der Drosselklappe verbundenen Stenerkörpers erfolgt, der
vorn Unterdruck betätigte Steuerkörper bewegt sich dabei also innerhalb des Spiels.
welches ihni gegenüber dem anderen Steuerkörper gegeben ist. Bei Teillast oder Vollast
der Bretinkraftiiiascliine muß dagegen die Drosselklappe teilweise oder ganz geöffnet
werden: dementsprechend wird auch der zugehörige Steuerkörper bewegt, der bei dieser
Bewegung das Brennstoffventil in die jeweils erforderliche Stellung bringt-, wenn
dann bei voll geöffneter Drosselklappe der Unterdruck im Ansaugrohr nachlassen sollte,
so kann trotzdem die Brennstoffzufuhr nicht durch den Rücklauf des vom Unterdruck
belasteten Kolben unterbrochen werden, denn die Bewe,gung dieses Kolbens ist durch
das Spiel zwischen den beiden Steuerkörpern auf ein geritiges und bestimmtes Nlaß
beg renzt.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung Und der zugehörigen Einzelheiten
und Vorteile ist der anliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch den Vergaser, und zwar ist der
Schnitt im wesentlichen so geführt. daß auch die Steuerkörper dabei im Längsschnitt
gezeigt sind; die übri-Ilen Teile des Ver-aserrohrs sind mehr sehematisch angedeutet
ohne Rücksicht auf die g enatie Lage zur Schnittebene, das Brennstoffventil
selbst ist in der Darstellung fortgelassen. Abb. 2 zeigt eine Teilansicht zur Veranschaulichung
der gegenseitigen Lage der Di-ossell,lappen\,#-elle und der Steuerkörper.
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Abb- 3 zeigt einen Querschnitt durch den Vergaserkörper nach
der Linie A-B in ver-,größertein -Maßstabe, wobei in dieser Darstellung auch das
in den Vergaserkörper eingesetzte Brennstoffventil im Längsschnitt gezeigt ist.
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Abb. 4 zeigt schließlich schematisch eine Ansicht des Ki3rpers nach
Abb. i vom Lufteinlaßende her.
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Zur Erläuterung der Darstellungen ist folgendes auszuführen. Das Vergaserrohr
i
zeigt auf der einen Seite einen Flansch i' zum Anschluß an die zum Motor
führende Rohrleitung. Am anderen Ende, das unmittelbar al.# Lufteinlaß dienen kann,
ist die Drosselklappe 2 auf der Welle 2' angeordnet. *Das obere En"le dieser Welle
ist mit der nicht dargestellten Betätigungseinrichtung verbunden, am unteren Ende
ist der Hebel 3 aufgesetzt, der in einer Rolle 4 endet. die um die Achse.4'
drehbar ist und den Steuerkörper 5 . beeinflußt, der je nach der Stellung
der Drosselklappe hin und her geschoben wird, da die Feder g' die ständige Anlage
des Steuerkörpers an der Rolle 4 bewirkt. Den Kopf des Steuerkörpers 5 bildet
eine einstellbare Schraube 6, die in ihrer jeweiligen Lage durch die Gegenmutter
6' gesichert wird. Das andere Ende des Steuerkörpers 5 ist absatzweise
verjüngt und endet in einer Schraube 7,
deren Rand die 'Mantelfläche des Steuerkörperendes
überragt und damit einen Anschlag für die Bewegbarkeit des weiteren Steuerkörpers
8 bildet, der den Steuerkörper 5
rolirartig umgibt. Das freie Ende
des Rohres 8
ist durch den Kolbenkörper 9 verschlossen, der durch den
Sicherungsring g' in seiner Lage gehalten wird. Der Steuerkörper 8 ist durch
die Feder io belastet, die sich nach außen gegen eine Verschlußmutter ii abstützt.
Durch die Bohrung 12 steht der Unterdruckraum i-1 zwischen (lern Kolben
9 und der ,Nftitter ii mit dem Innern des Vergaserrohres in Verbindung. Der
rohrförtnige Steuerkörper8 weist an seiner Außenfläche eine Eindrehung, den Regelkonus
15, auf, an seiner Innenseite einen ringartigen Vorsprung init den Anschlagflächen
16 und 17, durch die die Verschiebbarkeit des Steuerkörpers8 gegenÜber dein Steuerkörper
5 auf ein be-Z, stimmtes kleines Maß beschränkt wird. Die Bewegungen des
Steuerkörpers 8 werden durch den Regelkonus 15 auf das eigentliche
Brenngtoffventil übertragen, das in Abb. 3
ausführlich dargestellt ist. Die
Cbertragung erfolgt in der Weise, daß am Regelkonus 15 die Fühlspitze ig des Körpers
2o anliegt, der unmittelbar init dein Ventilkörper 21 verbunden
ist,
der konisch ausgebildet ist und sich in der Ventilbohrung 2:2 bewegt. Die ständige
Anlage der Fühlspitze ig wird dabei durch die Feder 23 gesichert, die sich
gegen den Einsatz 24 in der Brennstoffzuleitung zu dem el Ventil abstützt. Der aus
der Ventilbohrung 22 austretende Brennstoff mischt sich mit der durch die Behrung
13 eintretenden Luft, und (las Gemisch tritt durch die Bohrungen 25 in dem
die Mischräume und das Brennstoffventil umgebenden Rohre 26 in das Innere
des Vergaserrohrs i aus.
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el Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Vorrichtungen ist folgende:
Beim Leer-C lauf bzw. beim Anlassen der Kraftmaschine wird der im Vergaserrohr i
auftretende Unterdruck auf den Zvlinderraum 14 übertragen. Der Weg zwischen den
beiden Räuinen führt durch die Spritzlöcher 25 im Rohr 26 zunächst
in den Ringraum 27-, von hier entweder durch die Bohrungen 28 und durch clen
Ringraum 29 und durch die Bohrungen 30 in den Raum 27', oder aber
auch durch die Bohrungen 31' unmittelbar in den Ringraum z# 27'. Dieser
Raum 27' ist durch die Öffnung 35 in der Wand des Rohres
26 mit dem Kanal 1.2 verbunden, der die Zuleitung zum Unterdruck:zylinder
14 bildet. In dem Zylinderraum 14 entsteht also beim Leerlauf bzw. beim Anlassen
ein ziemlich erheblicher Unterdruck, da in diesem Betriebszustand die Drosselklappe
2 noch vollständig geschlossen ist. Bei geschlossener Drosselklappe befindet .,ich
der Steuerkörper 5 in seiner äußersten Stellung links ( 'gesehen nach
i). Beim Stillstand der Maschine befindet sich auch der zweite Steuerkörper-8 in
seiner äußersten Stellung links; dieser Zustand ist in Abb. i dargestellt. Tritt
nun, wie bereits erwähnt, bei geschlossener Drosselklappe ein Unterdruck im 7,vlinderraum
14 auf, so wird der Kolben 9 ur#d damit der Steuerkörper 8 nach rechts
gezogen. Bei dieser Bewegung schiebt der Regelkonus 15 den VentilkÖrper 2
1 nach oben und öffnet damit das Ventil, so daß der Brennstoff in den Vergaser eintreten
kann. Gleichzeitig wird durch den Unterdruck im #'ergaserraum auf dem bereits beschriebenen
Wege Luft durch die Bohrung 13 von außen her eingesaugt, und zwar ist diese Luftmenge
t' P-1 durch eine regelbare Einrichtung gebremst, z# b
heispielsweise durch
die Kaliberschraube 4, die durch die Gegentnutter42 gesichert ist. Im Rantne 29
trifft sich also der Brennstoff mit der Luft und bildet einen Schaum, der durch
die Bohrungen 28 in den Ringraum 27
gelangt. In diesem Raum tritt eine
weitere z# Zumischung von Luft durch die Bohrungen V' ein. Das z' Gemisch tritt
dann durch die Öffnungen:25 in das Vergaserrohr.
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Da der Brennstoffbedarf beim Leerlauf ein sehr geringer is.t, darf
bei diesem Betriebszustande das Brennstoff ventil 21 nur in sehr geringem Maße -geöffnet
werden. Die Öff-
nungsmöglichkeit ist deshalb bei der dar-(Testellten Einrichtung
dadurch begrenzt, daß die Bewegbarkeit des Steuerkörpers 8 gegenüber dem
Steuerkörper 5 durch die Anschlage 7 bzw. 17 auf ein bestimmtes
Maß beschränkt ist. Um eine Bewegung des Steuerkörpers -5 durch den Unterdruck
im Raum 14 unmö-lich zu ffiachen, ist die Vorspannung der Feder 5' wesentlich
höher als die Vorspannung der Feder io, also so hoch, daß sie vom Unterdruck im
Raum 14 nicht zusammendrückbar ist.
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Um bei der dargestellten Bauart zu erreichen, daß der Kolben
9 den Schwankungen des Unterdrucks leicht folgen kann, sind im Außenumfang
des Steuerkörpers 5 besondere Schlitze 36 und 37 vorgesehen,
die die Räume auf der freien Seite des Kolbens (auf der linken Seite) mit der Außenluft
verbinden. Die besonderen Anordnungen erreichen also zunächst, daß beim Leerlauf
das Brennstoffventil 21 nur in dem benötigten Maß geöffnet wird, wobei dieses Maß
auch ohne weiteres einstellbar ist.
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Soll die Kraftmaschine auf höhere Drehzahlen und Leistungen gebracht
werden, so wird hierzu die DrosSelklappe2 mehr oder weniger geöffnet. Bei der Beweg
ng der t#U el Drosselklappenaclise:2' im Öffnungssinn der Drosselklappe wird gleichzeitig
der Hebel 3
z# bewegt, der den Körper s nach rechts schiebt. Gleichzeitig
mit der Bewegung des Steuerkörpers 5 findet auch eine Bewegung des Steuerkörpers
8 und damit ein weiteres Öffnen des Brennstoffzulaufs statt, weil der Unterdruck
im Raum 14 zunächst noch den Steuerkörper 8 in seiner äußersten rechten Stellung
hält. Die Brennstoffzufuhr ist demgemäß nicht nur von dem herrschenden Unterdruck,
sondern gleichzeitig auch von der jeweiligen Öffnungsstellung der Drosselklappe
und dem entsprechend gewählten Öffnungsverhältnis des Ventils 21 abhängig. Vom jeweiligen
Unterdruck bleibt dagegen die Lieferung der den Mischräumen innerhalb des Rohres
26 zugeführten Mischluft aus dem Luftkanal 13 her abhängig, wobei diese Luft
teilweise auch als Bremsluft wirksam wird. Damit ist in allen Betriebslagen eine
genaue Einhaltung des gewünschtenVerhältnisses im Brennstoffgernisch gesichert.
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Zur Begrenzung der Höchstleistung der Maschine ist außerdem bei dem
dargestellten Beispiel eine kalibrierte Düse 33 in die Brennstoffzulcitung
zum Brennstoffventil -21 einfügt. Zwischen der DÜse 33 und dem Ventil 21
entsteht so ein Vorratsraum 34, der so lange mit Brennstoff gefüllt ist, als der
Breunstoffabflut
', durch (las Ventil -21 kleiner ist als der Zufluß
durch die Kaliberdüse. Bei plötzlichein Öffnen der Drosselklappe zwecks Beschletinigung
der Kraftinaschine wird ebenso plötzlich (las Ventil 21 geöffnet, der Brenn-,toffvorrat
ini Raun, 34 kann dann fast augenblicklich durch das Ventil abfließen und sichert
so die zur schnellen Beschleunigung nötige Gemischanreicherung. In diesem Betriebsmoment
(plötzlich vollgeöffnete Drosselklappe bei noch geringer MaschinendreItzahl) sinkt
der Unterdruck im Rohr i fast auf Null, .leinent,sprechend setzt auch der Zufluß
von Luft durch den Kanal 13 aus, und die Bremswirkung dieser Luft kommt in Fortfall.
deinentsprechend erhäft die Maschlne zur Beschleunigung eine erhöhte Brennstoffmenge
init einern geringeren Luftanteil, womit die Beschleuni-ungserfordernisse erfüllt
sind.
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Der zwischen der KaliberdÜse33 und dern Breinistoffvertil 21 vorgesehene
Vorratsratim ,34 erfüllt weiterhin die Aufgabe des Art-,-Irleichs von Druckschwanktin-en
in der Brennstoffzuleitung. Er dient also als Pufferrauni in dein Sinne. daß die
Kaliberdüse ähn-]ich einem Reduzierventil wirkt, also den Druck iiii Vorratsrauin
34 auf annähernd gleicher Höhe hält. auch wenn Druckschwankungen in den Zuleitungsrohren
auftreten. l'atsächlich wirkt sich diese ausgleichende Arbeit des Pufferraums. wie
durch Versuche ermittelt, so stark aus, (laß für vorkommende normale Schwankungen
des Brennstoffdrucks ein praktisch völlig genügender Ausgleich geschaffen ist.
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Da bei der Anordnung für den Leerlauf eine von der Drosselklappenstellung
unal)-hängi-e Vorrichtung zur Öffnun- des Brennstoffventills durch einen unabhängig
arbeitenelen Unterdruckkolben gegeben ist, so hat der Vergaser auch die --Möglichkeit,
bei einem tieter lie-enden Brennstoffbehälter selbst
saugend zu arbeiten.
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Durch die Verbindung des Steuerkörpers 3
Mit der Drosselklappenachsse
2' und durch die Anschläge zur Begrenzung der gegenseitigen b 21 Beweglichkeit
der Stetierkörper 5 und 8 besteht im übrigen auch die das Brenristoffveritil
21 während des Stillstandes der 'Maschine zu öffnen, um beispielsweise schon vor
dein Anlassen eine gewisse Brennstoffnienge in das Vergaserrohr eit17uführen, um
auf diese Weise das Gemisch anzureichern. Eine ähnliche Wirkung kann übrigens ei-zielt
werden, indem im Luftkanal 13 einstellbare Öffnungen oder Ventile angeordnet
werden, durch die beim Leerlauf der Zufluß von Hauptluft und bei den weiteren Betriebslagen
der Zufluß von Brenisluft gedrosselt oder vergrößert werden kann. Besonders vorteilhaft
ist die Anordnung einer solchen regelbaren Luftzuführung bei Luftfahrzeugmotoren,
die Höhenflüge ausführen sollen, da auf diese Weise auch der Einfluß der Änderung
des Luftdrucks ausgeglichen werden kann. Es ist natürlich auch möglich, den
Luftkanal 13 nicht von der Außenluft her, sondern von dein Druckkanal eines Ladegebläses
züi speisen und ihn darin in dem beschriebenen Sinne regelbar zu machen. Der Vergaser
ist dann ohne jede Änderung auch für Kraftniaschinen init Ladegebläsen verwendbar.
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Ein besonders beachtlicher Vorteil der neuen Anordnung liegt darin,
(laß sich die Wirkung der selbsttätigen Anpassung der Gemischbildung an alle nur
denkbaren Betriebszustände bei einem besonders einfachen Aufbau der gesamten Vorrichtung
erreichen läßt, wie das dargestellte Beispiel klar erkennen läßt. Die Darstellung
zeigt also auch die leichte Zu,gänglichkeit und die einfache Auswechselbarkeit aller
Einzelteile, die in drei Gruppen zusammengefaßt sind, wobei Jede Einzelgruppe als
besonderer Bauteil für sich ausgebildet und (lern Vergaserkörper i eingefügt ist.
Die erste Gruppe ist dabei die Drosselklappe mit den zugehörigen Hebeln, die zweite
Gruppe ist die Steuerkörpervorrichtung, die als zvIindrischer Bauteil in eine -latte
zvlindrische Öffnun- an einem Ansatz des #'ergaserrohres einschiebbar ist, und die
,Iritte Gruppe ist ein rohrartiger Körper, der "benfalls für sich von außen her
in das Vergaserrohr einsetzbar ist und (las Brennstoffventil mit den Zulaufvorrichtungen
und die Mischräume enthält. Innerlialb des Lichtraurns des Vergalerrohrs ist dieser
zuletzt Ilenannte Körper (Düsenkörper) ein einfaches zylindrisches Rohr, das dein
Luftstrom nur einen geringen Widerstand bietet. Der hinter dem Düsenkörper im Vergaserrohr
ent-.;tehende leichte Wirbel begünstigt lediglich Jie völlige Durchmischung des
Brennstoffluft-.64einischs. Seine Ausgestaltung ist insofern besonders vorteilhaft,
als bei dieser Anordt nung die Austritts5ffnung für den Brennstoff in unmittelbarer
Nähe der AUSläSSC 25 in (las Vergaserrohr liegt, so (laß eine beliebige Lageänderung
des Vergasers durch entsprechende Bewegungen des mit dem Vergaser ausgerüsteten
Fahrzeugs weder eine Vermehrung noch eine Verminderung der jeweils eingestellten
Brennstoffmenge hervorrufen kann. Diese besondere Einfachheit und Lagensicherheit
ergibt sich ohne weiteres daratis, daß für alle Betriebszustände nur ein einziges
Brennstoffventil benutzt wird.
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Zweckmäßig wird der Düsenkörper so ausgebildet, daß er gleichzeitig
(las Anschlußstück zum Befestigen des Brennstoffzuleitungsrohrs 39 bildet.
Bei dein dargestellten
Ausführungsbeispiel wird dementsprechend
der Düsenkörper von einem Schraubenkörper 18 getragen, der mit seinem. Gewinde .4o
in einen entsprechenden Ansatz des Vercraserrohrs i einschraubbar ist. Die Außenseite
des Mutterkörpers 18 trägt ein Innen-C aewinde 38 zum Anschluß des Brennstoffrohrs
39. An der Innenseite trägt der Körper 18 ein Rohrstück, welches den Brennstoffvorratsraum
34 bildet und den Ventilsitz 22 trägt; ein weiterer Fortsatz dient zur Herstellung
der Wandungen für die Mischräume und trägt an seinem Ende die Führung 31 für den
Körper 2o, mit dessen Hilfe die Bewegung des-Ventils geregelt wird. Über die nach
innen ragenden Teile des Körpers 18 ist dann von innen her das -weitere Rohr
2,6
übergestreift, welches die äußere Wand des Düsenkörpers bildet und welches
die notwendigen Öffnungen aufweist, also die Gemischauslässe 25, ferner die
Bohrung 32 zur Herstellung der Verbindung mit dem Lufteinlaßkanal 13 und
die BohrUng 35 zur Herstellung der Verbindung mit dem Zuleitungskanal 12,
für die Unterdruckkammer 14.