DE808996C - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Regeln von gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen, insbesondere Fahrzeugmaschinen.
• Die Regelung von gemischverdichtenden Fahrzeugmaschinen geschah bisher mittels einer Drosselklappe in der Ansaugleitung, durch welche das Gemisch von seinem Anfangzustand vor der Drosselklappe auf einen geringeren Druck gedrosselt wird, was einer Verringerung des Verdichtungsanfangsdruckes entspricht. Diese Drosselregelung hat besonders in den Gebieten geringerer Teillasten ein sehr starkes Abfallen des thermischen Wirkungsgrades und damit ein erhebliches Ansteigen des spezifischen Kraftstoffverbrauches zur Folge. Die Bemessung der Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug muß deshalb sehr genau erfolgen, weil bei einer an sich erwünschten Überbemessung (Kraftreserve) der Motor zu häufig im Gebiete geringerer Teillast betrieben werden müßte, wo er untragbaren Brennstoffverbrauch aufweist.
• Die bekannte Regelung durch Verändern des Mischungsverhältnisses zwischen Luft und Brennstoff (Qualitätsregelung) vermeidet die Mängel der Drosselung. Sie ist jedoch nicht für den gesamten im Fahrzeugbetrieb erforderlichen Bereich zwischen Vollast und Leerlauf durchführbar; weil der für den Betrieb der Maschine brauchbare Bereich zwischen einem fetten, gerade noch vollkommen verbrennenden Gemisch und einem mageren, gerade noch zündfähigen Gemisch zu klein ist.
• Auch die bekannte Regelung durch Verändern der Verdichtungsanfangstemperatur (Gemischvorwärmung) ist der Drosselregelung beträchtlich überlegen, aber mit Rücksicht auf die Selbstzündtemperatur des Gemisches ebenfalls nur beschränkt anwendbar. Gemäß der Erfindung werden die Qualitätsregelung und die Regelung durch' Vorwärmen des Gemisches in der Weise miteinander kombiniert, daß mit zunehmender Gemischabmagerung die Gemischtemperatur auf den die Zündsicherheit gewährleistenden Betrag erhöht wird. Diese Kombination erlaubt einen für den Fahrzeugbetrieb genügenden niedrigsten Teillastbetrieb, der wesentlich niedriger ist als der mit der reinen Qualitätsregelung erzielbare, weil das durch Abmagerung bei normaler Temperatur nicht mehr zündfähige Teillastgemisch durch die gleichzeitige . Erwärmung zündfähig bleibt. Da bei dem neuen Regelungsverfahren kein Drosseln des Gemisches stattfindet" so weist dasselbe im Teillastbetrieb praktisch denselben spezifischen Brennstoffverbrauch auf wie bei Vollast, so daß sich bei dem bekanntlich zum größten Teil im Teillastgebiet betriebenen Fahrzeugmotor ganz erhebliche Brennstoffersparnisse ergeben.
• Da das die Gemischtemperatur beeinflussende Regelungsverfahren eine gewisse Trägheit aufweist, indem es erst wirksam ist, nachdem die neue Gemischtemperatur tatsächlich erreicht ist; erfolgt die Regelung in weiterer Ausgestaltung, der Erfindung bei starken Belastungsminderungen während der Zeitspanne, nach der die neue Gemischtemperatur tatsächlich erreicht ist, durch eine .Hilfsdrosselklappe in der Ansaugleitung. Diese zusätzliche Hilfsregelung bewirkt, daß die Maschine auch bei starken Belastungsminderungen unverzüglich auf die Regulierung reagiert.
• Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
• In die Auspuffleitung i der Brennkraftmaschine 2 ist ein Wärmeaustauscher 3 eingeschaltet, dessen Heizrohre die durch ein Staubfilter .¢ eintretende Verbrennungsluft erwärmen. Die erwärmte Luft tritt durch die Warmluftrohre 5, 6 aus dem Wärmeaustauscher 3 aus und gelangt über die Mischventile 7, 8 in die Ansaugleitung g der Btennkraftmaschine 2. Zwischen den beiden Mischventilen 7, 8, ist der Vergaser i o an die Ansaugleitung 9 angeschlossen. In das Mischventil 8 mündet die Kaltluftleitung ii, der ebenfalls ein Staubfilter 12 vorgeschaltet ist: Eine Mischklappe 13 reguliert das Gemischverhältnis zwischen Warm- und Kaltluft und damit die Temperatur des der Maschine zugeführten Brennstoffluftgemisches. Die Mischklappe 13 wird mittels des Gestänges 14, 15, 16 von der Bedienungsperson den an die Maschine gestellten Leistungsanforderungen entsprechend eingestellt. Dem Mischventil 7 ist eine Zusatzklappe 17 in der Warmluftleitung 5 zugeordnet, die von einem Thermostaten 18 in der Ansaugleitung gesteuert wird. Der Thermostat 18 öffnet die Zusatzklappe 17 mit zunehmender Gemischtemperatur in der Weise, daß gerade die Zündfähigkeit des der Maschine zugeführten Gemisches reit Sicherheit erhalten bleibt. Sie bestimmt somit die Qualität des Gemisches.
• An Stelle dieser Qualitätsregelung durch Zusetzen von Luft zu dem vom Vergasergelieferten konstanten Gemisch kann der Thermostat 1181 auch mittels von ihm gesteuerter Drosselklappen bei zunehmender Gemischtemperatur die Verbindung der Schwimmerkammer des Vergasers mit der Außenluft drosseln und gleichzeitig die Verbindung zwischen der Schwimmerkammer und dem Saugrohr freigeben und dadurch die vom Vergaser an die Verbrennungsluft abgegebene Brennstoffmenge regulieren. Bei dieser Ausführungsform fallen dann die Warmluftleitung g und das Mischventil 7 fort.
• Hinter dem Vergaser io ist in der Ansaugleitung 9 eine Hilfsdrosselklappe i9 angeordnet. Die Hilfsdrosselklappe ist unter Zwischenschaltung einer in der `Ansaugleitung 9 liegenden elastischen Bimetallspirale 20 (Thermostat) über das Gestänge 21, 22 mit der Mischklappe 13 in der Weise verbunden, daß sie beim Schließen der Kaltluftleitung ii die Ansaugleitung 9 drosselt, jedoch mit zunehmender Erwärmung des Gemisches durch den Thermostaten 2o wieder voll geöffnet wird. Um das zu erreichen, ist der Hebel 21 um die Achse der Hilfsdrosselklappe i9 lose drehbar und die Bimetallspirale mit einem Ende an dem Hebel 21 und mit dem anderen an der Hilfsdrosselklappe i9 befestigt. Ein fester Anschlag 23 verhindert, daß sich die Hilfsdrosselklappe unter dem Einfluß der Bimetallspirale 20 über die Stellung maximaler Öffnung hinaus dreht. Arbeitsweise Die auf der Zeichnung dargestellte Stellung der Regelorgane 13, 17,19 ist die Anlaß- und die Vollasteinstellung. Die Zufuhr warmer Luft ist durch die Klappen 13, 17 ganz unterbrochen und die Gemischzufuhr zur Maschine durch die Hilfsdrosselklappe i9 ganz. geöffnet.. Die Maschine erhält somit das größte Gemischgewicht und erzeugt die höchste Leistung. Der Übergang auf Teillast geschieht durch Drehen des Fußhebels 16 im Uhrzeigersinn. Dadurch wird die Warmluftleitung 6 mittels der Mischklappe 13 im gleichen Maße geöffnet, wie die Kaltluftleitung ii geschlossen wird. Gleichzeitig wird die Hilfsdrosselklappe i9 im Schließsinn verstellt, so daß in diesem Augenblick die Regelung ausschließlich der Hilfsdrosselklappe obliegt. Mit zunehmender Erwärmung des Gemisches öffnet jedoch der Thermostat 2o die Hilfsdrosselklappe i9 und schaltet sie somit selbsttätig aus dem Regelvorgang wieder aus. Das erwärmte Gemisch veranlaßt gleichzeitig den Thermostaten 18, die Drosselklappe 17 zu öffnen, so daß das Gemisch im Mischventil 7 durch Zusatz von Warmluft um so mehr abgemagert wird, je wärmer es ist. Der Thermostat 18 ist so abgestimmt,, daß bei der durch ihn verursachten Gemischabmagerung die Zündfähigkeit des Gemisches noch erhalten bleibt. Die Klappen 13 und 17 übernehmen somit bei schroffen Belastungsänderungen die Regelung der Maschine in dem Maße, wie die Hilfsdrosselklappe i9 sie unter dem Einfluß ihres Thermostaten 2o abgibt. Bei kleineren oder langsameren Belastungsänderungen bleibt die Hilfsdrosselklappe i9 unwirksam, weil dann ihr Thermostat genügend- Zeit hat, die durch das Gestänge 21, 22 ausgeübte Verstellung auszugleichen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Regelung von Brennkraft-Maschinen, gekennzeichnet durch die Vereinigung der Qualitätsregulierung (Gemischregelung) mit der Regelung durch Erwärmen des Brennstoff-Luft-Gemisches in der Weise, daß mit zunehmender Gemischabmagerung eine die Zündsicherheit gewährleistende Erwärmung der Verbrennungsluft erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei starken Belastungsminderungen während der Zeitspanne, nach der die neue Gemischtemperatur tatsächlich erreicht ist, die Regelung durch eine Hilfsdrosselklappe (i9) in der Ansaugleitung erfolgt.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise von den Abgasen der Brennkraftmaschine (2) beheizten Wärmeaustauscher (3) zum Vorwärmen der Verbrennungsluft mit zwei Austrittsleitungen (5, 6) für letztere, von denen die eine (6) vor der Luft-Brennstoff-Mischstelle (io, Vergaser) in ein durch die Bedienungsperson einstellbares Mischventil (8) für warme und kalte Verbrennungsluft in der Ansaugleitung (9) mündet (Regelung der Gemischtemperatur), während die andere (5) hinter der '.Mischstelle in ein Mischventil (7) für das Gemisch und warme Verbrennungsluft (Qualitätsregelung) mündet und eine Drosselklappe (i7) aufweist, die in Abhängigkeit von der Gemischtemperatur durch einen Thermostaten (i8) in der Weise gesteuert wird, daß sie sich mit zunehmender Gemischtemperatur öffnet.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise von den Abgasen der Brennkraftmaschine beheizten Wärmeaustauscher zum Vorwärmen der Verbrennungsluft, dessen Warmluftaustrittsleitung vor dem Vergaser in ein durch die Bedienungsperson einstellbares Mischventil für warme und kalte Verbrennungsluft in der Ansaugleitung mündet (Regelung der Gemischtemperatur), und gekennzeichnet durch einen Thermostaten hinter dem Mischventil, der mit steigender Temperatur des Gemisches z. B. mittels Drosselklappen die Verbindung der Schwimmerkammer des Vergasers mit der Außenluft drosselt und gleichzeitig die Verbindung zwischen der Schwimmerkammer und dem Saugtrichter freigibt, so daß die vom Vergaser abgegebene Brennstoffmenge vermindert wird (Qualitätsregelung).
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsdrosselklappe (i9) in der Ansaugleitung (9) derart unter Zwischenschaltung eines Thermostaten (20, Bimetallspirale) mit dem Verstellgestänge@(i4, 15, 16) des Mischventils (8) verbunden ist, daß beim Öffnen der Warmluftzufuhr (6, Übergang von Volllast auf Teillast) die Hilfsdrosselklappe (i9) geschlossen und durch den Thermostaten (20) in dem Maße wieder geöffnet wird, in dem die Erwärmung des Gemisches tatsächlich erfolgt.