DE849320C - Vergaser mit Steuerung der geforderten Brennstoffmenge durch Luft - Google Patents

Vergaser mit Steuerung der geforderten Brennstoffmenge durch Luft

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DE849320C
DE849320C DEP41583D DEP0041583D DE849320C DE 849320 C DE849320 C DE 849320C DE P41583 D DEP41583 D DE P41583D DE P0041583 D DEP0041583 D DE P0041583D DE 849320 C DE849320 C DE 849320C
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Klaus Wucherer
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FRANZ WUCHERER BERLIN-WANNSEE
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Description

  • Vergaser mit Steuerung der geforderten Brennstoffmenge durch Luft Die Erfindung setzt einen Vergaser mit luftbeaufschlagtem Regelorgan als bekannt voraus, das mittels Bremsluft das Einspritzen des Brennstoffes aus der Spritzdüse entsprechend dem Druckgefälle zwischen Brernslufteintrittsstelle und Bremsluft-Brennstoff-Mischstelle leistungsabhängig steuert. Die bisher bekannten Vergaser dieser Art haben jedoch den Nachteil, daß mit ihnen nicht für jede Belastungsstufe die gewünschte Brennstoffdosierung erreicht werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser zu schaffen, mit dem für jede Belastungsstufe die gewünschte Brennstoffförderung zu erzielen ist. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß (las Druckgefälle einerseits von der Luftspaltweite und -höhe zwischen der Spritzdüse und der sie umgebenden Schieberhülse bzw. von der Luftspaltweite und -höhe zwischen der mit der Spritzdüse in Verbindung stehenden Leitung und der sie umgebenden Schieherhülse und andererseits von der Größe des Eintrittsquerschnittes der Außenluft in den liremsluftentnahmeraum abhängig ist. Dabei erfolgt die Regelung des Unterdruckes in Abhängigkeit von vier Stellung der Leistungsdrossel des Vergasers, und zwar unabhängig davon, ob es sich um einen Kolbenvergaser oder um einen Vergaser handelt, bei welchem die Leistungsdrossel in beliebiger Form, z. B. als Lufttrichter, ausgebildet ist.
  • Motoren mit geringer Zylinderzahl, wie sie hauptsächlich für Motorräder und kleine Aggregate benutzt werden, werden meist mit Kolbenvergasern ausgerüstet. Bei diesen erfolgt der Brennstoffaustritt bzw. die Brennstoffemulsion an der unteren Stirnseite des Kolbens, also im veränderlichen "Querschnitt. Um die Brennstofförderung bei Teillastbetrieb des Motors und somit teilweise geöffnetem Kolben zu reduzieren, wurde meist ein Vergaser verwendet, hei welchem der Kolben mit einer Nadel verbunden ist, deren unterer Konus in eine Nadeldüse hineinragt und die Brennstoffzuführung zur Austrittsstelle drosselt. Die Arbeitsweise dieser Vergaser ist an sich gut, doch haben sie den Nachteil, @daß durch die Abnutzung von Nadel und Nadeldüse eine Erhöhung des Brennstoffverbrauches eintritt, um so mehr, da das Spiel zwischen Nadel und Nadeldüse nur wenige hundertstel Millimeter beträgt.
  • Man hat derartige Vergaser als Mehrdüsen- oder Registervergaser ausgeführt, bei welchen beim öffnen des Kolbens zwei oder mehrere Düsen nacheinander eingeschaltet werden. Diese Vergaser haben den Nachteil, daß ihre Bauart kompliziert ist und keine stetige Förderkurve, wie erwünscht, erreicht wird. Dasselbe trifft auch auf Vergaser zu, bei welchen Düsen umgeschaltet werden, d. h. bei mehr # geschlossenem Kolben tritt Luft in eine Brennstoffdüse ein und wirkt reduzierend auf die Förderung, während beim öffnen des Kolbens durch die Art der Luftführung aus diesen öffnungen Brennstoff austritt. Auch hier wird wegen der plötzlichen Umschaltung eine sprungweise verlaufende Förderung erzielt. Es ist schwer, mit diesen Vergasern für jede Leistung des Motors die gewünschte Brennstofförderung zu erreichen.
  • Erst der erfindungsgemäße Vergaser schafft hier Wandel. Seine weiteren Einzelheiten sind den nachstehend an Hand der Fig. i bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen des Erfindungsgedankens zu entnehmen. In der Fig. i ist im Schnitt ein Kolbenvergaser veranschaulicht. Die Fig. 2 und 3 zeigen konstruktive Abwandlungen des Unterdruckregelorgans. In Fig. 4 ist ein Vergaser dargestellt, bei dem der Lufttrichter als Leistungsdrossel ausgebildet ist.
  • Mit i ist der Vergaserkörper eines Kolbenvergasers bezeichnet, in welchem der Kolben 2 mit Hilfe eines Bowdenzuges od. dgl. verstellt wird. Bei zunehmender Leistung wird der Kolben nach oben gezogen, um einen größeren Durchtrittsquerschnitt für die Verbrennungsluft freizugeben. Die Spritzdüse .4 hat an ihrem unteren Ende die Brennstoffdüse 6, der der Brennstoff aus dem Raum 15 zugeführt wird. Durch eine oder mehrere Bohrungen 7 wird Luft zur Zerstäubung des Brennstoffes nach dem Innern der Spritzdüse 4 geführt. Den Bohrungen 7 strömt die Luft aus dem Filterraum durch die Verbindung 12 zu. An der Spritzdüse ist ein Kragen i i angebracht, der bewirkt, daß im Raume unterhalb des Kragens sich nur ein geringer Unterdruck bildet, damit ein Eintritt von Luft durch die Bohrungen 7 in die Spritzdüse gewährleistet wird. Der Brennstoffaustritt erfolgt durch die Bohrungen B. Die Spritzdüse ist oberhalb der Bohrungen 8 vom Kolben 2 mit <lern Ansatz 3 umgeben. An ihrem oberen Ende besitzt die Spritzdüse Querbohrungen 9 und io, durch welche Luft in der gezeichneten Stellung in die Spritzdüse 4 eintreten kann. Diese Luft wird aus dem Raum oberhalb des Kolbens entnommen und diesem wieder durch die Verbindung 13 aus dein Filterraum oder aus der Atmosphäre zugeführt. Ani oberen Ende ist in der Spritzdüse noch eine Luftdüse 5 vorhanden, die gegebenenfalls zur Festsetzung der Gemischzusammensetzung verschieden groß gewählt werden kann. Es ist nicht notwendig, claß der Kolben mit seinem Ansatz 3 die Spritzdüse -. mit engem Spiel umgibt, da der im Raum oberhalb des Kolbens sich bildende geringe Unterdruck abhängig ist einerseits von dem Ringquerschnitt zwischen 3 und .4 und andererseits von der Größe des Lufteintrittsquerschnittes 13. Selbst bei einem Radiusspiel von o,5 mm beträgt der Unterdruck im Rauine oberhalb des Kolbens nur wenige Prozente des Unterdruckes, der an den Brennstoffaustrittslöchern 8 vorhanden ist. Der Unterdruck im Spiel zwischen 3 und 4 nimmt von der Lufteintrittsstelle in den Ringquerschnitt am oberen Ende nach unten proportional zu. Um die Lufteintrittsöffnung 13 bei der obersten Stellung des Kolbens 2 nicht abzudecken, hat der Kolbenmantel eine Ausnehmung 14.
  • Der Ringspalt zwischen Düse 4 und Kolben 3 muß nicht genau zylindrisch- mit gleichbleibendem Spiel ausgeführt werden, sondern es können entweder Kolbenbohrung in 3 oder Düse 4 oder beide konisch ausgeführt werden, so daß das Spiel zwischen 3 und 4 erst kleiner ist und nach unten zunimmt oder umgekehrt. Ebenso können an der Düse außen oder in der Bohrung in 3 innen Ansätze angebracht werden. Ist der Ringspalt am oberen Ende breiter als unten, so wird der Unterdruck erst langsamer und dann nach unten hin schneller zunehmen.
  • Die Wirkungsweise ist folgende: In der gezeichneten Stellung wird vom Motor in Richtung des Pfeiles Luft angesaugt, wodurch aus den Bohrungen 8 Brennstoffemulsion, die durch die Düse 6 und Bohrung 7 gebildet wird, tierausgesaugt wird. Die Absaugung aus der Düse 4 wird reduziert durch die durch die Bohrungen 9 und io in das Innere der Düse 4 eintretende Luft, da diese Luft den Unterdruck in der Düse herabsetzt. Wird zur Erhöhung der Motorleistung der Kolben 2 nach oben bewegt, so kommen erst die Bohrungen 9 und später die Bohrungen io in den Ringspalt zwischen Kolben 3 und Düse 4 zu liegen, wodurch die durch die Bohrungen 9 und io in das Innere der Düse 4 eintretende Luftmenge abnimmt, wodurch die Förderung auch bei gleichbleibendem Unterdruck an den Austrittsöffnungen 8 erhöht wird. Durch Zahl, Größe und Höhenlage der Bohrungen 9 und io sowie durch die Länge des Bundes 3 kann für jede Kolbenstellung und somit Leistung des Motorseine wählbare Brennstofförderung erzielt werden. Wird der Kragen 3 kürzer ausgeführt und somit der Ringspalt auch kürzer, so wird die Unterdruckzunahme für denselben Kolbenweg im Ringspalt größer werden, da immer ain oberen Ende des Ringspaltes der Unterdruck itn oberen Kolbenraum und am unteren l;n(le ann:ihernd der Unterdruck an den Austrittshohrungen ` vorhanden ist, wobei die Unterdruckzunahnie im Ringspalt von oben nach unten proportional erfolgt. Es kann auch, wenn gewünscht, erreicht werden, daß die unteren Bohrungen 9 keinen Lufteintritt mehr in das Innere der Düse 4 haben, soll(lern tlaß auch aus diesen Brennstoff austritt.
  • Bei konischen oder stufenweisen Ausführung des Spieles zwischen Kolben und Düse wird, wenn das Spiel ollen weiter ist als unten, der Unterdruck ini Spiel erst langsam zunehmen, wodurch der l.ufteititritt in die Düse erst wenig abnimmt und die Brentistoffiir(lerting erst wenig erhöht wird. Beim weiteren l Lochlieben des Kolbens und stark abnehinendein Spiel erfolgt die Unterdruckzunahme relativ schneller, wodurch eine starke Verminderung des Lufteintritts in die Düse und damit eine starke Erhöhung der Brennstofförderung erfolgt. Ist das Spiel oheii enger als unten, so ist das Umgekehrte der Fall.
  • Zwec l;ni:ißigerweise können alle oder ein Teil der :1ti:ti-ittslioliruiigeii 8 gegen den direkten Luftstrom aliescliirmt werden, wozu der Bund 16 vorgeselien ist. Das obere Ende der Spritzdüse 4 kann eiitt\e(ler durch eitlen Pfropfen fest verschlossen t\°erden, od(-r es kann auch eine Düse 5 vorgesehen @@-erden, uni eine weitere Regelung der Fördermenge über das ganze Belastungsbereich zu erreichen. Wenn notwendig, kann auch, wie dargestellt, eine Leerlaufeinrichtung in üblicher Weise vorgesehen werden. Bei einem Vergaser nach der Ausführung der Erfindung wird es besonders bei kleineren Motoren inöglicli sein, auf eine besondere Leerlaufeinrichtung zu verzichten.
  • Mit einem Vergaser, wie ihn Fig. i darstellt, ist auch in einfacher `'eise eine gute Anreicherung des Gemisches zuin Zwecke des Startens des kalten Klotors zti erreichen, indem die Lufteintrittsöffnung 13 in den oberen Kolbenraum abgeschlossen wird. Es wird dadurch der volle Unterdruck nicht nur auf die Bohrungen 8, sondern auch auf die Bohrungen 9 und io wirksam. Diese Anordnung hat gegenüber den bekannten Starteinrichtungen mit Luftdrossehing am Filter den Vorteil, daß die Anreicherung bei Teillast ani größten ist und gegen Vollast zu abnimmt, während bei der Luftfilterdrosselung das L'ingekehrte der Fall ist.
  • In Fig. 2 ist eine besondere Ausführung der Spritzdüse gezeigt, bei welcher in deren Innerem ein an sich bekanntes Tauchrohr 17 vorgesehen ist. Durch die Rohrungen 9 und io tritt wieder Luft in <las Innere der Spritzdüse 4 ein, die aber nicht direkt nach unten geleitet wird, sondern durch die Bohrungen 18 in (las Innere des Rohres 17 geführt wird und bei den Bohrungen i9 in den Brennstoff übertritt. Dadurch, daß der Brennstoff oder die 1?inttlsion an den Bohrungen i9 mit erhöhter Creschwindigkeit einen schmalen Spalt durchströmen muß, wird die Wirkung der durch die Bohrungen 9, io und 18 zugeführten Luftmenge erhöht. Der Bund 2o am Tauchrohr dient zur Trennung der oberen und unteren Lufträume zwischen Spritzdüse und Tauchrohr.
  • In Fig. 3 ist ein Kolbenvergaser dargestellt, bei welchem zum Zweck der Regelung innerhalb des Bundes 3 das Einsatzstück 21 vorgesehen ist, das durch die Gewinde höher und tiefer geschraubt werden kann, wobei die Stellung durch die Feder 22 fixiert wird. Wird das Einsatzstück 21 nach oben geschraubt, so werden die Bohrungen, besonders 9, früher abgedeckt, und die Brennstofförderung wird schon beim geringen Öffnen des Kolbens zunehmen, während beim Tieferschrauben beim Teillastbetriel) des Motors eine Verarmung des Benzin-Luft-Gemisches eintritt. Es ist auch möglich, das Einsatzstück 21 gegen ein anderes mit anderer Bohrung auszutauschen. Zum Zweck der Regelung der Gemischzusammensetzung können Einsatzstücke mit konischer oder stufig verlaufender Bohrung verwandt werden.
  • Die Erfindung ist anwendbar auf Vergaser mit Brennstoffaustritt in konstantem Querschnitt, wie beispielsweise im üblichen Lufttrichtervergaser, und bei Vergasern mit beliebiger Ausbildung der Leistungsdrossel, so z. B. als Rundschieber-, Flachschiebervergaser oder beiVergasern, bei welchen der Lufttrichter als Leistungsdrossel ausgebildet ist, wie in Fig. 4 dargestellt. Aus dem Schwimmerbehälter 31 wird durch die Brennstoffdüse 32 Brennstoff nach dem Tauchrohrraum 33 gefördert, wobei Zerstäuberluft durch die Düse 24 und das Rohr 25 zugeführt werden kann. Die Brennstoffemulsion wird weitergeleitet durch die Bohrungen 34, 35 und 36 nach den Austrittsstellen 37, die im Pilz 38 angebracht sind. Der Lufttrichter 39 kann durch das Gelenk 40 und die Hebel 41 und 42 nach unten und oben bewegt werden. Bei einer Verschiebung des Lufttrichters nach unten, durch Verstellen des Hebels 42 in Richtung des eingetragenen Pfeiles, wird der Querschnitt 43 vergrößert und die Leistung des Motors erhöht.
  • In den Ringraum 44 tritt am oberen Ende Luft von annähernd Atmosphärendruck ein, die nach dem Motor zu durch die Bohrung 51 abgesaugt wird. Im Innern des Raumes 44 ist das Rohr 45 mit den Querbohrungen 46 fest angebracht. Das Rohr 45 ist umgeben von dem Schieber 47, der mit Hilfe der Stange 48 des Gelenkes 49 vom zweiarmigen Hebel 41 verschoben werden kann. Die durch die Bohrungen 46 in das Rohr 45 eintretende Luft wird durch das Rohr 5o zusammen mit dem Brennstoff im Rohr 34 nach der Weiterleitung 35 geführt. Wird der Lufttrichter zum Zweck der Leistungszunahme mit Hilfe des Hebels 42 nach unten bewegt, so wird gleichzeitig der Schieber 47 nach oben gehoben, so claß die Bohrungen 46 mehr und mehr abgedeckt werden. Der Brennstoffaustritt durch die Bohrungen 37 erfolgt im Regelquerschnitt oder in der Nähe des Regelquerschnittes, jedenfalls nicht im konstanten Querschnitt.
  • Die Wirkungsweise ist wie folgt: Bei geringem Querschnitt 43, das ist bei geringer Leistung des Klotors, wenn sich der Lufttrichter 39 in einer höheren Lage befindet, ist der Ringschieber 47 gleichzeitig in einer tiefen Lage, und es kann Luft von annähernd Atmosphärendruck durch die Bohrungen 46 oder einen Teil der Bohrungen nach dem Innern des Rohres 45 strömen, wird durch das Rohr 5o weitergeführt und bewirkt dadurch eine Reduzierung der aus 34 durch die Bohrung 35 angesaugten Brennstoffmenge. Wird der Schieber 39 nach unten bewegt, wodurch der Drosselquerschnitt vergrößert wird, so wird gleichzeitig durch die Hebelübertragung der Schieber 47 angehoben, deckt die Lufteintrittsbohrungen 46 mehr und mehr ab, wodurch der Lufteintritt durch die Bohrungen 46 in das Rohr 45 immer mehr verringert wird und die Brennstofförderung aus dem Rohr 34 erhöht wird. Durch Größe, Zahl und Höhenlage der Bohrungen 46, sowie Höhenlage und Länge des Schiebers 47 kann jede gewünschte Förderkurve für die verschiedenen Öffnungen des Regelquerschnittes und damit Leistung des Motors erreicht werden. Eine Regelung ist schon in einfacher Weise möglich, indem die Gestängelänge zwischen dem Schieber 47 und dem Gelenk 49 verändert wird, wodurch früher oder später für gleiche Stellung des Lufttrichters 39 eine Abdeckung der Luftbohrungen 46 und damit eine Anreicherung oder Verarmung des Luftgemisches erreicht wird. Eine weitere Regelmöglichkeit ist, das Spiel zwischen Rohr 45 und Schieber 47 nicht gleich weit, sondern konisch oder stufig auszubilden.
  • Mit dieser Einrichtung ist es auch möglich, in einfacher Weise eine Anreicherung des Gemisches für den Start des Motors zu erreichen, indem während des Startens der Lufteintritt am oberen Ende des Ringraumes 44 abgeschlossen wird. Beim Starten ist die Leistungsdrossel gewöhnlich in einer Stellung mit geringem Öffnungsquerschnitt, also der Schieber 39 in hoher Stellung und die Bohrungen 46 freigelegt. Kann in den Ringraum 44 keine Luft von oben einströmen, so wird der volle Unterdruck auf die Brennstoffzuführung 34 wirksam und der Unterdruck hinter der Leistungsdrossel, der noch höher ist als an den Austrittsstellen 7. wird auf die Bohrungen 46 wirksam und aus diesen Brennstoff über die Leitungen 44 und 51 nach dem Motor hin fördern. Eine Regelung der Startbrennstoffnienge ist möglich, indem das obere Ende des Ringraumes 44 nicht vollständig abgeschlossen wird, sondern der Lufteintritt nur mehr oder weniger gedrosselt wird.
  • Der Gegenstand der Erfindung ist auch auf normale Klappenvergaser mit Brennstoffaustritt im Lufttrichter für die Brennstoffanreicherung bei Vollastbetrieb anwendbar. Zu diesem Zweck ist gewölinlich eine Düse vorgesehen, die finit Hilfe des Drosselklappengestänges oder einer Membranpumpe hei Vollast zugeschaltet wird. An Stelle dieser komplizierten Einrichtungen kann die Brennstoffanreicherung durch eine Luftsteuerung vorgenommen werden, die Gegenstand der Erfindung ist.
  • Die Amvendung des Gegenstandes der Erfindung ],ei «-agehvergasern mit Austritt des Brennstoffes im veränderlichen Querschnitt hat gegenüber den derzeit üblichen Vergasern mit Austritt im Konstantquerschnitt (Lufttrichter) den Vorteil, daß die Gemischbildung, besonders bei Teillastbetrieb, wegen der höheren T.uftgeschwindigkeit an der 13rennstoffaustrittsstelle wesentlich verbessert wird.

Claims (9)

  1. PATENTANSPP(?CIIL: t. Vergaser niit einem luftbeaufschlagten Regelorgan, das mittels Bremsluft das Ausspritzen des Brennstoffes aus der Spritzdüse entsprechend dem Druckgefälle zwischen Bremslufteintrittsstelle und Bremsluft-Brennstoff-Mischstelle leistungsabhängig steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefälle einerseits von der Luftspaltweite und -höbe zwischen der Spritzdüse (4) und der sie umgebenden Schieberhülse (3) bzw. von der Luftspaltweite und -höhe zwischen der mit der Spritzdüse in Verbindung stehenden Leitung (45) und der sie umgebenden Sch.ieberhülse (47) und andererseits von der Größe des Eintrittsquerschnittes (i3 bzw. 44) der Außenluft in den Bremsluftentnahmeraum abhängig ist.
  2. 2. Vergaser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, claß die Kegelurig des Unterdruckes in Abhängigkeit von der Stellung der Leistungsdrossel (2 bzw. 39) erfolgt.
  3. 3. Vergaser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Starten des Motors die Lufteintrittsöffnung (i3 bzw. 44) in der mit den Brennstoffaustrittsöffnungen (8 bzw. 37) in Verbindung stehenden Luftkammer zwecks Brennstoffanreicherung ganz oder teilweise abgeschlossen ist.
  4. 4. Vergaser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt zwischen der Spritzdüse (4) und der sie umgebenden Schieberhülse (3) bzw. der Luftspalt zwischen der mit der Spritzdüse in Verbindung stehenden Leitung (45) und der sie umgebenden Schieberhülse (47) nicht Tiber die ganze Länge der Schieberhülse (3 bzw. 47) eine konstante Weite aufweist, sondern konisch oder stufenweise ab- bzw. zunehmend verläuft.
  5. 5. Vergaser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der Schieherhiilse (3 bzw. 47) durch ein in die letztere eins.chraubhares Einsatzstück (2i) veränderbar ist.
  6. 6. Vergaser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Spritzdüse (4) ein an sich bekanntes, ebenfalls mit Bohrungen (i8) versehenes Tauchrohr (i7) eingebracht ist.
  7. 7. Vergaser nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet. lall hei Kolbenvergasern die Spritzdüse (4) durch den Kolben (2) hindurchgeführt und der Kolbenhals (3) als Schieberhülse ausgebildet ist, welche die Bohrungen (9 und io) der Spritzdüse (4) beim Anheben de: Koi.l>ens (2) ganz oder teilweise aufnimmt. B.
  8. Vergaser nach Anspruch i, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, (laß die Spritzdüse (4) mit einem Kragen (t t) versehen ist, damit der Ratun, von dem die Zerstäuberluftbohrungen (7) ausgehen, von dem Raum getrennt ist, in dem sich die Brenttstoffaustrittsöffnungen (8) befinden.
  9. 9. Vergaser nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vergasern, bei denen der Lufttrichter als Leistungsdrossel ausgebildet ist, der Lufttrichter (39) mit der das Regelorgan (45) umgebenden Schieberhülse (47) derart gekoppelt ist, daß bei Vergrößerung des Drosselquerschnittes die Lufteintrittsbohrungen (46) des Regelorgans (45) durch die Schieberhülse (47) mehr und mehr verdeckt werden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 6868o8. 5988-12, 591 437> 55344o.
DEP41583D 1951-12-27 1949-05-04 Vergaser mit Steuerung der geforderten Brennstoffmenge durch Luft Expired DE849320C (de)

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