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Vergaser für mit flüssigen Brennstoffen betriebene Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen Vergaser für mit flüssigen Brennstoffen, insbesondere
mit Gemischen aus Benzin und Schwerölen betriebene Brennkraftmaschinen, bei welchem
die Brennstoffzufuhr zu dem mit einer Drosselklappe ausgerüsteten Saugkanal im Fallstrom
und von dort zur Brennkraftmaschine erfolgt.
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Die bekannten Vergasersysteme sind zum Zweck der Zufuhr des Brennstoffs
zum Vergaser mit einem in einer Schwimmerkammer angeordneten Schwimmer ausgerüstet.
Die Anordnung eines Schwimmers mit Gehäuse kompliziert nicht nur den Aufbau des
Vergasers, sondern führt infolge unvermeidbarer Verunreinigungen häufig zu einem
überlaufen des Brennstoffs und zu anderen Störungen am Vergaser, die leicht die
gefährlichen Vergaserbrände auslösen. Außerdem gewährleistet die bisher übliche
Art der Brennstoffzufuhr zum Saugkanal im Fallstrom und unter der Wirkung des im
Saugkanal herrschenden Unterdrucks keine genaue, den verschiedenen Belastungen der
Brennkraftmaschine entsprechende Dosierung des Brennstoffs. In der Regel werden
bei den bekannten Vergasern zu große Brennstoffmengen insbesondere im Leerlauf und
beim Übergang auf höhere und niedrigere Drehzahlen zugeführt und ohne volle Ausnutzung
verbraucht.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beseitigen
und einen nach dem Fallstromprinzip arbeitenden Vergaser zu schaffen, der schwimmerlos
ist und dessen Brennstoffzufuhr zur Maschine den jeweiligen Belastungen genau angepaßt
ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe vor allem dadurch, daß der Vergaser
an der den höchsten Kraftstoffstand in ihm bildenden Stelle mit einer Durchflußkammer
versehen
ist, -in- die der Brennstoff durch einen an ihrem oberen Ende einmündenden Steigstromkanal
z. B. mit Hilfe einer Pumpe gefördert wird und aus welcher der von der Brennkraftmaschine
benötigte Brennstoff über einen Fallkanal, der an seinem einen, z. B. dem unteren
Ende mit einer zur Brennstoffdosierung zwischen Leerlauf und Höchstlast dienenden
Reguliereinrichtung, z. B. Regulierdüse und Düsennadel o. dgl., versehen ist und
an seinem anderen, z. B. oberen Ende mit einer Absperrvorrichtung (Ventilnadel o.
dgl.) zum völligen Unterbrechen der Bretinstoffzufuhr zusammenwirkt, zum Saugkanal
gelangt, während der überschüssige Brennstoff aus der Durchflußkammer durch einen
von deren oberem Ende ausgehenden Rücklaufkanal selbsttätig im Fallstrom zum Brennstoffbehälter
zurückfließt und somit von diesem aus einen Gleichstromkreislauf ausführt.
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Um das Entstehen eines Überdrucks in der Durchflußkammer während des
Betriebes des Motors zu verhindern, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
der Durchlaufquerschnitt des Rücklaufkanals größer bemessen als derjenige des den
Brennstoff der Kammer zuführenden Steigstromkanals, so daß der Brennstoff rascher
abfließen als zufließen kann.
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Zur genauen Dosierung der bei den verschiedenen Belastungen der Brennkraftmaschine
erforderlichen, dem Saugkanal im Fallstrom und durch die Saugwirkung des Kanals
über die Reguliereinrichtung zugeführten Brennstoffmengen ist ferner erfindungsgemäß
der Ausflußquerschnitt der Regulierdüse des Fallkanals der bei der Höchstbelastung
erforderlichen Brennstoffmenge entsprechend bemessen und die mit dem Düsenende vom
Saugkanal aus mit ihrer konischen Spitze zusammenwirkende, von der Drosselklappe
gesteuerte Ventilnadel so angeordnet, daß sie bei den Leerlaufdrehzahlen den Düsenquerschnitt
am stärksten verengt, bei den Höchstdrehzahlen aber völlig freigibt.
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Zweckmäßig erfolgt ferner die Verstellung der Düsennadel durch Verschrauben
im Düserinadelstock, wobei diese Verstellung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand
der Brennkraftmäschine mittels eines zwangsläufig mit dem Steuerungshebel für die
Drosselklappe gekuppelten, mit der Nadel verbundenen Hebels bewirkt wird. Für die
Einregulierung der Nadel auf die Leerlaufstellung kann die Nadel für sich eingestellt
werden.
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Ferner ist erfindungsgemäß bei dem neuen Vergaser die mit dem Fallkanal
zusammenwirkende kraftstoffabsperrende Vorrichtung außer mit einem beim Abstellen
der Maschine betätigten Steuerungshebel mit einer Einrichtung verbunden, welche
durch die wechselnden Unterdruckverhältnisse im Ansaugkanal des Vergasers gesteuert
wird und die Kraftstoffzufuhr zur Regulierdüse mittels einer an einer Membran befestigten
normalerweise durch eine Feder in Offenstellunggehaltenen Ventilnadel in den Fällen
unterbindet, in denen die Drosselklappe bei beschleunigtem Motor, z. B. während
der Fahrt des Fahrzeuges, plötzlich geschlossen wird. Durch den beim plötzlichen
Schließen der Drosselklappe einsetzenden übermäßigen Unterdruck hinter der Drosselklappe,
der bedeutend höher als der konstante Unterdruckwert bei der normalen Leerlaufdrehzahl
ist, ergibt sich nämlich eine höhere Kraftstoffentnahme, als für den Leerlaufbereich
erforderlich ist. Diese überdosierte Brennstoffmenge ist nicht nur verschwendet,
sondern hat auch unangenehme Begleiterscheinungen zur Folge, wie Rauch- und Knallbildung
im Auspuff, Schädigungen an Kerzen, Kolben u. dgl. Dies wird durch die kraftstoffabsperrende
Vorrichtung des neuen Vergasers gänzlich behoben, indem beim plötzlichen Schließen
der Drosselklappe durch den sich in die Membrankammer fortpflanzenden übermäßigen
Unterdruck auf die Membran, an der die Ventilnadel befestigt ist, schlagartig die
gesamte Kraftstoffzufuhr zur Regulierdüse unterbunden wird, bis der Motor die normale
Leerlaufdrehzahl erreicht hat, wobei die genau eingestellte Feder die Ventilnadel
wieder in Offenstellung bewegt und dem auf die Membran einwirkenden konstanten Unterdruck
im Leerlaufbereich das Gleichgewicht hält, die Ventilnadel also die Kraftstoffzufuhr
zur Regulierdüse wieder freigibt. Ebenso wird nach plötzlichem Schließen und sofortigem
Wiederöffnen der Drosselklappe (Beschleunigung des Motors) die Kraftstoffzufuhr
zur Regulierdüse schlagartig wieder freigegeben, da der Unterdruckwert beim Öffnen
der Drosselklappe erheblich abfällt und die Ventilfeder die Ventilnadel weiter in
Offenstellung bringt. Die Membran kann dabei in ihrer Wirkung durch den bei der
plötzlichen Stauung der Luft vor der Drosselklappe auftretenden und in einen Raum
auf der Rückseite der Membran weitergeleiteten Überdruck unterstützt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des neuen Vergasers leitet ferner
der Fallkanal den Brennstoff dem Saugkanal hinter der Drosselklappe, also dem zwischen
der Drosselklappe und der Brennkraftmaschine liegenden Saugkanalteil, zu.
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Schließlich schlägt die Erfindung noch vor, in dem zum Brennstoffbehälter
führenden Rückleitkanal des Vergasers ein vorzugsweise als Drehhahn ausgebildetes
Absperrglied anzuordnen, damit zum sogenannten Kaltstart der Brennkraftmaschine
(Anlassen) durch teilweises Absperren des Rücklaufes ein Überdruck in der Durchflußkammer
erzeugt wird, der bei entsprechend geöffneter Regulierdüse und Drosselklappe zum
Einspritzen einer zusätzlichen Brennstoffmenge dient.
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Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch sie erzielten
Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels des neuen Vergasers.
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Fig. i zeigt den erfindungsgemäßen Vergaser in Horizontalausführung
im Längsschnitt; Fig. 2 zeigt schematisch den Kraftstofflauf vom Brennstoffbehälter
zum Vergaser und die Rückleitung des Überschusses.
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Dem in Fig. i dargestellten Vergaser wird der Brennstoff entsprechend
der Darstellung nach Fig. 2 durch eine vom \lotör angetriebene Pumpe 27 aus
dem
\"orratsbehälter 5 über die Leitung 28 zugeführt. An letztere schließt sich im Vergaser
der Steigstromkanal t an, der den Brennstoff zu der den höchsten Punkt des Kraftstoffstandes
im Vergaser darstellende» 1>ttrcliflultkanimer 2 leitet. Ebenso wie der Steigstronil<anal
i steht auch der Rücklaufkanal 3 des \'ergascrs mit der Durchflußkaminer 2 an deren
oberem Ende in Verbindung. Der Rücklaufkanal3 führt über die an ihn angeschlossene
Leitung 29 den überschüssigen Brennstoff wieder zum Brennstoffbehälter 5 zurück.
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Der Durchlaufquerschnitt des Steigkanals i ist gegenüber demjenigen
des Riicklaufkanals 3 kleiner bemessen, damit sich während des Betriebs der Brennkraftmaschine
in der Durchlaufkammer 2 kein L`berdruck bildet.
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Die Kammer 2 steht an ihrem Boden mit dem Fallstromkanal25 in Verbindung,
durch den unter der 1-,-in wirktnig der Schwerkraft und je nach den Unterdruck-
und Saugstromverhältnissen im Ansaugkanal 6 die erforderliche Brennstoffmenge Tiber
die IZegulierdiise 7 zum Ansaugkanal 6 gelangt. Der Ausfluli<luersclitiitt 8
der Regulierdüse 7 im Ansaugkanal 6 ist so gewählt, daß er den erforderlichen Kraftstoffmengen
für den Höchstbelastungszustand der Drennkraftmaschine bei ganz geöffneter Drosselklappe
9 entspricht. Für die niederen Drehzahlen und den Leerlaufbereich werden die Kraftstoffausflußmengen
aus der Regulierdüse 7 je nach (lern Belastungszustand des Motors zwangsläufig durch,
die Düsennadel io im Ansaugkanal 6 verkleinert oder vergrößert. Zti diesem Zweck
ist die Düsennadel io mit einem bestimmten Gewinde ausgestattet und in den Düsennadelstock
i i eingeschraubt, in dein sie zweckmäßig an ihrem oberen Teil durch die Düsennadelstockmündung
12 sowie an ihrem unteren Ende durch eine Büchse 13 geführt ist. Die Diisennadel
io wird durch eine Druckfeder 14 entgegen der Schwerkraft gegen die Mündung der
Regulierdüse 7 zu leicht nach aufwärts gedrückt. Hiermit wird eine gute Regulierung
des Ausflußquerschnitts 8 der Regulierdüse 7 erreicht.
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Die Düsennadel io ist mit einem auf ihr befestigten Steuerhebel 15
zweckmäßig mittels eines Zwischengestänges über Kugelgelenke kraftschlüssig mit
dem Steuerhebel 16 der Drosselklappe 9 gekuppelt. Sie kann aber auch unabhängig
von dieser Steuerung für die Einstellung der Kraftstoffmengen des Leerlaufs einreguliert
werden, und zwar zweckmäßig in Verbindung mit der Leerlaufluftregulierschrattbe,
welche auf der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Die Leerlaufluft tritt in den Kanal 17 ein, von dem sie über den Kanal
18 hinter der Drosselklappe 9 in den Ansaugkanal 6 einströmt. Der Düsennadelstock
i i ist in den Vergaseransaugkanal 6 eingeschraubt, so claß die Spitze der Düsennadel
io genau im "Zentrum des Düsenquerschnitts 8 der Regulierdüse mündet.
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Wird die Brennkraftmaschine im kalten Zustand gestartet, so wird die
Riicklaufleitung 3 direkt hinter der Kraftstoffdurchflußkammer 2 durch einen zweckmäßig
als Drehkolben ausgebildeten Hahn i9 mittels des Steuerhebels 20 teilweise gesperrt.
Hierdurch stellt sich ein Kraftstoffüberdruck in der Durchflußkammer 2 ein. Bei
diesem Vorgang wird die Drosselklappe 9 etwas mehr als für den Leerlaufbereich erforderlich
ist, geöffnet und zugleich der Diisenausflußquerschnitt 8 der Regulierdüse 7 ebenfalls
durch die zwangsläufige Betätigung der Düsennadel io vergrößert. Der Kraftstoff
wird in angereicherter Dosierung unter Druck in den Ansaugkanal 6 gespritzt, wobei
der Motor sofort anläuft. Nach dem Anlaufen des Motors wird der Drehkolben i9 mittels
des Steuerhebels 20 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt, und der Kraftstoff
kann nun wieder ungehindert über die Rücklaufleitung 3 zum Kraftstoffbehälter 5
im Fallstrom abfließen.
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Im niederen Drehzahlbereich (Leerlauf) bei fast geschlossener Drosselklappe
9 ist der Ausflußquerschnitt 8 der Regulierdüse 7 durch die Schließbewegung Gier
Düsennadel io im Ansaugkanal 6 derart verkleinert, daß die Regulierdüse 7 unter
Einwirkung des im Ansaugkanal 6 hinter der Drosselklappe 9 herrschenden Unterdruckes
nur die hierfür erforderliche Kraftstoffmenge hergibt.
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Wird nun der Motor durch Öffnen der Drosselklappe 9 beschleunigt,
so vergrößert sich im gleichen Augenblick auch der Ausflußquerschnitt 8 der Regulierdüse
7 durch das zwangsläufige Zurückziehen der Düsennadel io. Da in diesem Moment des
Offnens der Drosselklappe 9 sehr günstige Unterdruckverhältnisse vorliegen, welche
auf die Regulierdüse 7 einwirken, da sich bei dem neuen Vergaser die gesamte Kraftstoffzufuhr
im Ansaugkana16 hinter der Drosselklappe vollzieht, ergibt sich ein sehr schneller
Übergang auf höhere Drehzahlen, wobei die erforderlichen Kraftstoffmengen infolge
der Regulierdüse nicht überschritten werden. Beschleunigerpumpen usw. sowie Zusatzdüsen,
durch welche übermäßig viel Kraftstoff verbraucht wird, entfallen beim Erfindungsgegenstand.
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Bei Vollast, bei der die Drosselklappe g und der Ausflußquerschnittöder
Regulierdüse 7 ganz geöffnet ist, da die Düsennadel io völlig aus dieser zurückgezogen
ist, fließt nur die für diesen Betriebszustand erforderliche Kraftstoffmenge zum
Saugkanal 6, da der Ausflußquerschnitt der Düse genau für diese Brennstoffmenge
bemessen ist. Wird nun die Drosselklappe 9 bei beschleunigtem Motor plötzlich geschlossen,
so wird auch schlagartig der Ausflußquerschnitt 8 der Regulierdüse 7 durch die Düsennadel
io ebenfalls bis auf den beim Leerlauf erforderlichen Spalt geschlossen, wobei im
gleichen Augenblick durch Einwirkung des dabei auftretenden, plötzlich gesteigerten
Unterdrucks im Ansaugkanal 6 hinter der Drosselklappe 9 eine kraftstoffsparende
Vorrichtung durch die Fortpflanzung des gesteigerten Unterdrucks über den Kanal
21 in die Membrankammer 22 in Tätigkeit gesetzt wird. Die mit der Membran 23 gekuppelte
Ventilnadel 4 vollzieht dabei die Schließbewegung zur Unterbindung der gesamten
Kraftstoffzufuhr von der Kraftstoffdurchflußkammer 2 über den Fallstromkanal 25
zur Regulierdüse 7. Diese Sperrung der Zufuhr wird so
lange aufrechterhalten,
bis die normale Leerlaufdrehzahl und der damit gegebene konstante Unterdruckwert
im Ansaugkanal 6 wieder erreicht ist. In diesem Moment wird durch- die Druckfeder
24, die im Leerlauf dem hierbei herrschenden konstanten Unterdruck stets das Gleichgewicht
hält, die Ventilnadel 4 wieder in Offenstellung gebracht und der Fallstromkanal
25 zur Regulierdüse 7 wieder freigegeben. Zur Unterstützung der. Membranschließbewegung
kann auch noch der vor der Drosselklappe 9 beim Schließen derselben auftretende
überdruck benutzt werden, indem dieser -in eine Kammer auf die Rückseite der Membran
geleitet wird.
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Ferner kann durch Bewegen der Ventilnadel 4 mittels des Steuerhebels
26 der kraftstoffabsperrenden Vorrichtung die Gesamtkraftstoffzufuhr über den Fallstromkanal
25 zur Regulierdüse 7 unterbunden werden, wenn der Motor außer Betrieb gesetzt werden
soll.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform wird kein Lufttrichter im Ansaugkanal
benötigt, weil die mengenmäßige Kraftstoffzufuhr über die RegulierdiiSe 7 sich für
jeden Belastungszustand des Motors, vor allem unter der Einwirkung der Schwerkraft
des Kraftstoffs, vollzieht und nicht auf die sich durch den Lufttrichter ergebende
höhere Luftstromgeschwindigkeit angewiesen ist, welche bei anderen Vergasersystemen
zwangsläufig erforderlich ist, um den Kraftstoff aus der Haupt- bzw. Übergangsdüse
absaugen zu können, sei es auch ein Fallstromv ergaser. Der Durchgangsquerschnitt
im Ansaugkanal 6 kann wesentlich größer gehalten werden gegenüber anderen Vergasersystemen.
Hierdurch wird eine Zufuhr größerer Brennstoffmengen zum Motor erreicht und dessen
Leistung dadurch gesteigert.
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Durch die zwangsläufige Regulierung der Kraftstoffmengen durch die
Düsennadel io wird ein wesentlich geringerer spezifischer Verbrauch bei normaler
Fahrweise erzielt. Außerdem wird eine weitere Kraftstoffersparnis durch die bei
überhöhten Leerlaufdrehzahlen durch den Unterdruck über die Membran 23 gesteuerte
Ventilnadel 4 erreicht.
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Soll der Motor mit Schweröl betrieben werden, so wird einerseits die
Ansaugluft vor Eintritt in den Vergaser hoch erhitzt und andererseits dem Steigstromkanal
i direkt vor Eintritt in den Vergaser ein Kraftstofferhitzer vorgeschaltet und der
Düsenausflußquerschnitt 8 der Regulierdüse 7 verkleinert. Hierdurch wird eine rauchlose
und gute Verbrennung bei geringerem spezifischem Verbrauch gegenüber Benzin erreicht.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt,
vielmehr sind Abweichungen konstruktiver Art in verschiedener Hinsicht möglich.
Der Vergaser kann auch als Vertikalvergaser mit steigendem oder fallendem Luftkraftstoffstrom
ausgebildet und bei Brennkraftmaschinen der verschiedensten Art verwendet werden.