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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.