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Vergaser für flüssige, leicht flüchtige Brennstoffe Bei Verbrennungskraftmaschinen
wird der flüssige Brennstoff vor dem Eintritt in die Arbeitszylinder verflüchtigt
und innig mit Luft gemischt. Es erfolgt dies in Vergasern, in denen der Brennstoff
durch Frischluft aus einer Düse herausgesaugt, an deren Mündung zerstäubt und der
Luft in feinsten Tröpfchen beigemengt wird. Im Lufteinlaßkanal findet sich ein Drosselklappe,
die eine Veränderung des Durchlaßquerschnittes und damit der Menge angesaugter Frischluft
sowie des Brennstoffes gestattet. Mit andern Worten ausgedrückt: Die Menge des angesaugten
Brennstoffes ändert sich verhältnisgleich zu der Stärke des im Lufteinla,Bkanal
herrschenden Unterdruckes. Darauf beruht ja die einfachste Art der Regelung der
Motordrehzahl. Aber die Menge Brennstoff, die für einen sparsamen Betrieb notwendig
ist, ändert sich in dem gesamten Betriebsbereich nicht genau dem erwähnten Verhältnis
entsprechend, worauf es zurückzuführen ist, daß bei hohen Geschwindigkeiten ein
übermäßiger Brennstoffverbrauch auftritt.
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Die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemisches ist aber auch sonst
noch von Einfluß auf die Arbeitsweise des Motors. Bei falscher Zusammensetzung,
die wesentlich von der Güte des Brennstoffes, dem Querschnitt der Spritzdüse usw.
abhängt, tritt ein Klopfen des Motors auf, der dadurch schwer geschädigt werden
kann. Es ist
aber nicht möglich, bei längeren, möglicherweise ins
Ausland führenden Fahrten im Kraftwagen, wenn also an den verschiedensten Orten
die verschiedensten Arten von Brennstoff getankt werden müssen, den Vergaser entsprechend
umzustellen, falls nach dem Tanken ein Klopfen auftreten sollte. Jedenfalls bieten
die bisher bekannten Vergaser nicht eine ausreichende Anpassungsmöglichkeit.
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Es ist bei Vergasern bereits bekannt, eine unterdruckabhängige Verstellung
eines in de: Verbindungsleitung zwischen Vergasergehäuse und Einspritzdüse angeordneten
Nadelventils vorzusehen. Das Verstellglied ist dabei ein Kolben, der unmittelbar
auf die Ventilnadel einwirkt, .so daß doch wieder eine geradlinige, unveränderbare
Abhängigkeit zwischen Unterdruck und Nadelventilöffnung vorliegt. Bei einer weiteren
bekannten Ausführung erfolgt zwar in Abhängigkeit vom Unterdruck eine nicht verhältnisgleiche
Regelung der Brennstoffzufuhr, doch zugleich auch eine Änderung des Lufteinlaßquerschnittes.
Der im letzteren auftretende Unterdruck wird also künstlich verändert, was unerwünschte
Rückwirkungen auslösen kann. Schließlich ist ein Vergaser mit einer Leerlauf-und
einer Hauptdüse bekannt. Die Regelung der Zufuhr des Bre-_nstoffes zur letzteren
erfolgt mittels eines Nockens und einer Scheibe in Abhängigkeit von der Stellung
der Drosselklappe. Aber von der Einstellung der letzteren allein hängt die Höhe
des Unterdruckes nicht ab. Dieser bekannte Vergaser ist wohl für den Betrieb mit
zwei verschiedenen Brennstoffen geeignet, von denen,der eine klopffest sein mag
(z. B. Alkohol). Trotzdem kann dieser Vergaser im Hinblick auf Gewährleistung der
Klopffestigkeit zu keinem Erfolge führen, da der Betrieb mit zwei Brennstoffen niemals
gleichzeitig, sondern stets nur abwechselnd möglich ist.
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Die Erfindung betrifft einen Vergaser für flüssige, leicht flüchtige
Brennstoffe, bei dem in die von der Schwimmerkammer zur Mischkammer führende Leitung
ein Nadelventil eingebaut ist, das in Abhängigkeit von dem,in dem Ansaugekanal hinter
der Drosselklappe herrschenden Unterdruck (Sog) selbsttätig verstellbar ist. Der
Erfindungsgegenstand unterscheidet sich von bekannten Ausführungen dadurch, daß
zur Übertragung der vom Sog abhängigen Bewegungen des Verstellgliedes auf das Nadelventil
eine Kurvenscheibe vorgesehen wird, die ausschließlich die Stellung des Nadelventils
beeinflußt. Die Vorteile einer solchen Kurvenscheibe, also eines einfachen, leicht
unterzubringenden Übertragungsmittels, sind recht vielseitige. Es ist nunmehr die
Möglichkeit gegeben, in Abhängigkeit -vom auftretenden Unterdruck nicht nur lediglich
die Brennstoffzufuhr zu regeln, ohne daß sonstige die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemisches
beeinflussende Organe, wie etwa die Drosselklappe, in ihrer Einstellung verändert
würden, sondern man kann darüber hinaus von der bisher verhältnisgleichen Abhängigkeit
der Nadelventilöffnung von der Höhe des Unterdruckes in beliebiger Weise abweichen.
Die Gestaltung der wirksamen Arbeitsfläche der Kurvenscheibe, gemessen in ihrem
Abstand vom Drehpunkt der Kurvenscheibe, kann stetigen oder absatzweisen Verlauf
zeigen, die Arbeitsfläche des Kurvenstückes kann zu dessen Drehpunkt in ihrem ganzen
Bereich wechselnden Abstand aufweisen, es ist aber auch teils konzentrischer, teils
hiervon abweichender Verlauf ohne weiteres möglich. Man kann also erreichen, daß
in bestimmtem Betriebsbereich überhaupt keine, in anderen Betriebsbereichen eine
je nach Erfordernis schwächere oder stärkere Verstellung des Nadelventils erfolgt.
Man kann also z. B. erreichen, daß bei zunächst geringem Unterdruck das Nadelventil
kaum verstellt wird, während die Öffnung des gleichen Nadelventils bei ziemlich
anwachsendem Unterdruck stark vergrößert wird. Diese Möglichkeiten, die die Erfindung
bietet, gestatten erst, im gesamten Betriebsbereich einen sparsamen Brennstoffverbrauch
zu gewährleisten. Ferner läßt sich die Kurvenscheibe auswechselbar anordnen, so
daß man den Vergaser nach der Erfindung für alle Arten von Brennstoff verwenden
kann und dabei in jedem Falle die geschilderten Vorteile gewinnt.
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Die Erfindung schlägt ergänzend und zur Erzielung weiterer Vorteile
vor, die dem Sog entgegenwirkende Rückholfeder hinsichtlich ihrer Spannung einstellbar
und während des Betriebes vom Führersitz aus verstellbar anzuordnen. Dies steigert
die Anpassungsfähigkeit des Vergasers bei Verwendung von Brennstoffen mit unterschiedlichen
Eigenschaften, man kann den Zeitpunkt und das Ausmaß der Bewegung des Nadelventils
mühelos sogar während der Fahrt beeinflussen.
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Den größten Vorteil der Erfindung erreicht man wohl aber, wenn man,
wie empfohlen wird, den Vergaser als Doppelvergaser zur Verflüchtigung zweier Brennstoffe
mit unterschiedlichen Eigenschaften ausbildet, von denen der eine klopffest ist.
Dabei ist es empfehlenswert, jedes der beiden Nadelventile durch je eine Kurvenscheibe
zu steuern, die beide miteinander gekoppelt sind und von dem gemeinsamen sogabhängigen
Verstellglied eingestellt werden. Trotz der gemeinsamen Steuerung durch das Verstellglied
lassen sich Zeitpunkt und Ausmaß der Ventilbewegungen völlig unabhängig voneinander
regeln, denn selbstverständlich können die wirksamen Arbeitsflächen der Kurvenscheiben
völlig verschieden ausgebildet werden, was sogar die Regel bilden wird. Selbstverständlich
besitzt auch der erfindungsgemäße Doppelvergaser die schon für den Einfachvergaser
geschilderten Vorteile und Anpassungsfähigkeiten, aber hinzu kommt noch die außerordentlich
weitgehende Sicherung gegen die Klopfgefahr bzw. die Leichtigkeit, mit der man ein
Klopfen des Motors beseitigen kann. Der Motor -neigt ja nicht unter allen Umständen
und noch weniger im ganzen Betriebsbereich zum Klopfen. Besteht also insofern keine
Gefahr, so wäre es müßig, dem Motor überhaupt teuren klopffesten Brennstoff zuzuführen,
während es unter Umständen gleichzeitig notwendig sein könnte, in Abhängigkeit vom
Sog die Zufuhr an gewöhnlichem Brennstoff stark zu steigern. Es
gelingt
demnach beim Erfindungsgegenstand, im ganzen Betriebsbereich sparsamen Brennstoffverbrauch
zu sichern und nur beim Auftreten eines wirklichen Bedarfsfalles dem Brennstoff
noch Alkohol od. dgl, zuzusetzen, und zwar genau in solcher Menge, die ausreicht,
um das Klopfen zu verhüten.
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Die beiden Kurvenscheiben werden zweckmäßig auf je einem drehbaren
Hebel angeordnet, die beide durch eine gemeinsame Feder zur Anlage an ortsfeste,
aber von Hand einstellbare Anschläge gebracht werden. Dies hat den Vorteil einer
einfachen und übersichtlichen Anordnung, bei gegebener Möglichkeit, Feineinstellungen
vorzunehmen, die unter Umständen allein schon aus Gründen des Ausgleichs unvermeidlicher
Maßabweichungen erwünscht sein können. Doch bietet eine solch-, Anordnung noch einen
weiteren Vorteil, wenn män gemäß dem Erfindungsvorschlage dem Traghebel der *die
Zufuhr klopffesten Brennstoffes regelnden Kurvenscheibe einen von Hand durch eine
Nockenscheibe entgegen Federwirkung verstellbaren Anschlag zuordnet. Dies gibt die
Möglichkeit, trotz Drehung der beiden Kurvenscheiben in Abhängigkeit von einem einzigen,
dem Sog unterliegenden Verstellglied doch eine relative Einstellbarkeit zwischen
den beiden Kurvenscheiben zu gewinnen. Die durch die letzteren gewonnene Anpassung
der Arbeitsweise des Vergasers bei Verwendung von entweder nur einem oder zwei verschiedenen
Brennstoffen erfährt durch diese Einstellmöglichkeit eine zweite oder gar dritte
Regelung bzw. Verfeinerung.
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Schließlich empfiehlt die Erfindung, dem die Zufuhr des klopffesten
Brennstoffes regelnden Schwimmer einen elektrischen Kontakt zuzuordnen, der bei
fehlendem oder zu geringem Vorrat, an klopffestem Brennstoff geschlossen wird und
dadurch einen Elektromagneten erregt, der in der angezogenen Lage das völlige Öffnen
der Drosselklappe verhindert. Hierdurch wird verhütet, daß beim Ausbleiben ausreichender
Mengen an Antiklopfmitteln ein zu stark mit gewöhnlichem Benzin angereichertes Brennstoff-Luft-Gemisch
den Zylindern zuströmt, was zu einer hohen Klopfgefahr führen könnte.
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Die besonderen Vorteile des Erfindungsgegenstandes seien noch einmal
kurz zusammengefaßt. Er gestattet in Abhängigkeit von der Stärke des Sogs die genau
den Betriebsverhältnissen angepaßte Brennstoffzufuhr zur Erzielung eines wirtschaftlichen
Betriebes. Die Erfindung gestattet die gleich-@eitige Verwendung von Brennstoffen
unterschied-'icher Eigenschaften, dazu noch mit der Möglichkeit ,ler Veränderung
des Mischungsverhältnisses zur Vermeidung der Klopfgefahr. Schließlich sei nochmals
als Vorteil hervorgehoben die Möglichkeit, das Maß der Brennstoffzufuhr besonders
einzustellen, falls der Vorrat an klopffestem Brennstoff verbraucht oder zu gering
geworden sein sollte.
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Die Zeichnung läßt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
erkennen. Fig. i ist eine Seitenansicht einer der Ausführungsmöglichkeiten und Fig.
2 hierzu eine Draufsicht. Fig. 3 stellt einen Onerschnitt nach der Linie 3-3 in
Fig. i dar, wogegen Fig. 4 eine Darstellung des Kolbens im Verstellzylinder während
des Arbeitsvorganges und zum Unterschied von der Darstellung in Fig. 3 erkennen
läßt. Die Darstellung in Fig. 5 ist ein Querschnitt nach der Linie 5-5 von Fig.
i und Fig. 6 ein Querschnitt nach Linie 6-6 von F'ig. 2. Während Fig. 7 eine abgeänderte
Ausführungsmöglichkeit des Verstellgliedes erkennen läßt, zeigt Fig. 8 die Einstellung
der Teile bei nur teilweise geöffneter Stellung der Vergaserklappe.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i bis 6 und 8 sind in dem Gehäuse
i des Vergasers die beiden Schwimmerkammern 2, 3 untergebracht, in denen sich die
Schwimmer 6, 7 befinden, und die mit Einlaßkanälen 4, 5 versehen sind. Zur Regelung
des Durchflusses durch jeden Einlaßkanal 4, 5 in die zugehörige Schwimmerkammer
2, 3 ist, wie insbesondere Fig.6 erkennen läßt, ein Ventil 8 vorgesehen, das in
Abhängigkeit von den Bewegungen des Schwimmers 6 einen Durchlaß im Kanal 4 öffnet
oder schließt. Das Gehäuse i umfaßt auch die Mischkammer io, mit der die Schwimmerkammern
2,3 durch Kanäle i i, i i" bzw. 12, 12" verbunden sind. Die Kanäle 11, 12
sind, von den Schwimmerkammern 2, 3 aus gesehen, nach außen aufwärts gerichtet,
wie Fig. 6 erkennen läßt, und die Kanäle i 1a, 12, liegen oberhalb des gewöhnlichen
Flüssigkeitsstandes in den Schwimmerkamrnern 2, 3. Die Kanäle 11, 12" können durch
auf Ventilsitze 13, 14 sich aufstützende Nadelventile i5, 16 geschlossen bzw. beim
Abheben geöffnet werden. Die Nadelventile 15, 16 liegen in einer Fluchtlinie. Federn
17, 18 suchen die Nadelventile 15, 16 in ihrer geschlossenen Stellung zu halten.
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Das Gehäuse i ist mit einem angegossenen Arm ig versehen, der in einer
Nahe 21 mit Nase 22 gleitbar ist. Beim Gleiten des Bolzens 20 wird eine. Spiralfeder
23 beeinflußt. Die Nabe 21 besitzt auf ihrer offenen Seite eine Lagerfläche 24,
auf welcher sich eine Nockenscheibe 25 abstützt. Sie ist auf dem -Bolzen
2o drehbar gelagert und kann durch Verdrehung den Abstand zwischen dem_fest angeordneten
Arm ig und der beweglichen Nabe 21 verändern. Der Arm ig ist mit einer vorspringenden
Nase 26 versehen. Zu beiden Seiten des Gehäuses i sind Winkelhebel 27, 28 drehbar
gelagert. An den beiden Armen 27, 28" dieser Winkelhebel greift eine Spiralfeder
29 ari, die das Bestreben hat, die Winkelhebel 2,7,:28 gegeneinander zu verdrehen.
Die Winkelhebel-27, 28 weisen von Hand verstellbare Schrauben 3ö, 31 auf, so daß
der Abstand der Winkelhebel 27, 28 von dem Ansatz 22 bzw. der Nase 26 geändert werden
kann. .Auf den freien Armen 27b, 28b der Winkelhebel 27, 28 sind Zwischenhebel 32,
33 drehbar gelagert. Auf den Winkelhebeln 27ä, 28a sind Kurvenscheiben 34, 35 drehbar
gelagert. Ihre wirksamen Arbeitsflächen 34a, 35a wirken auf die Winkelhebel 32,
33 ein, die ihrerseits mit ihren freien Enden in Einschnitte 36, 37 der Ventilnadeln
15, 16 eingreifen. Die wirksamen Arbeitsflächen 34a, 35a können im Verhältnis zum
Drehpunkt deT Kurvenscheiben 34 35 jede beliebige
Ausgestaltung
erfahren, und, was die Regel bildet, in ihrer Ausgestaltung voneinander abweichen.
Die Kurvenscheiben 34, 35 sind durch eine Stange 38 miteinander verbunden, beide
Nadelventile 15, 16 werden also gleichzeitig und gleichmäßig bewegt, wenn die Arbeitsflächen
34a, 35" der Kurvenscheiben 34, 35 übereinstimmende Ausgestaltung besitzen sollten,
andernfalls sind die Bewegungen der Nadelventile 15, 16 vollkommen voneinander verschieden.
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Es ist Aufgabe der Nockenscheibe 25, die Öffnung des Nadelventils
15 im Verhältnis zu derjenigen des Nadelventils 16 zu verändern. Die Verstellung
wird dadurch hervorgerufen, daß die Nabe 21 bei Verdrehung des Nockens 25 verstellt
wird und eine Verdrehung der Kurvenscheiben 34,35 eintritt, was natürlich auf die
Bewegungen der Nadelventile 15, 16 einen Einfluß hat.
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In einem an das Gehäuse i angegossenen Zylinder 4o bewegt sich ein
Kolben 41' mit Kolbenstange 42, die' durch eine Verbindungsstange 42a mit der Kurvenscheibe
35 verbunden ist. In der Nabe 40, des Zylinders 40 ist eine Kolbenstange 42 verschiebbar
und auf der Nabe 4o" eine ringförmig mit Nut versehene Buchse 44 (Fig. i und 3)
gleichfalls verschiebbar angeordnet. Am freien Ende der Kolbenstange 42 ist ein
verstellbares Widerlager 45 befestigt. Zwischen diesem Widerlager 45 und Buchse
44 liegt eine Spiralfeder 46, die das Bestreben hat, die Kolbenstange 42 in der
aus Fig. 3 ersichtlichen Endstellung zu halten. Die Kolbenstange ist dort, wo das
Widerlager 45 angeordnet ist, mit Schraubengewinde versehen, um den Abstand zwischen
Widerlager 45 und Buchse 44, damit also die Spannung der Feder 46 einstellen zu
können. Im Deckel des Zylinders 40 findet sich ein Nippel 47, der (nic'ht dargestellt)
mit dem Ventileindaßkanal verbunden ist. Also wird in Abhängigkeit vom Sog im Einlaßkanal
der Kolben 41 im Zylinder 4o verstellt, was zur Folge hat, daß durch die Bewegungen
der Kolbenstange 42, des übertragungshebels 42a, der Kurvenscheiben 34,35 die Ventile
15, 16 verstellt, also z. B. geöffnet oder verschlossen werden. An einem Arm 64
des Zylinders 40 ist ein etwa gleicharmiger Hebel 65 drehbar gelagert. Das eine
Ende dieses Hebels umfaßt die Buchse 44 in ihrer Ringnut, das andere Ende des Hebels
65 ist mit einer Zug-- bzw. Druckstange 66 verbunden, die zum Führersitz führt.
Man kann also von diesem aus durch Drehen des Hebels 65 mittels der Stange 66 (Pfeilrichtung
A in Fig. i) die Spannkraft der Rückholfeder 46 verändern und damit das Öffnen bzw.
Schließen der Ventile 15, 16 beeinflussen.
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Im Gehäuse i ist oberhalb der Mischkammer io der übliche Lufteinlaßkanal
So vorgesehen, in dem sich, um die Achse 51 drehbar, das Drosselventil 52 befindet.
Auf der gleichen Achse 51 ist außerhalb des Lufteinlaßkanals So ein Arm 53 (vgl.
Fig. 5 und 8) angebracht, der einen verstellbaren Anschlag 51, besitzt. In
ein rohrförmiges Stück 81 auf der Außenseite des Lufteinlaßkanals So gleitet eine
Verbindungsstange 8o. Das Rohrstück 81 besitzt einander gegenüberliegende Schlitze
82, und am Außenende des Rohrstückes 81 ist eine Spiralfeder 83 befestigt, deren
freies Ende an einem Bolzen 84 befestigt ist. Dieser durchdringt die einander gegenüberliegenden
Schlitze 82 im Rohrstück 81 und ferner das eine freie Ende des Armes 53. Die Feder
83 hält für gewöhnlich den Balzen 84 in der aus Fig. i ersichtlichen Stellung innerhalb
des Schlitzes 82. Arm 53 und Ventil 52 können jedoch um die Achse 51 entgegen der
Spannung der Feder 83 gedreht werden (s. Fig. 8).
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Auf der Außenseite des Lufteinlaßkanals 5o findet sich ein Elektromagnet
54 mit den Anschlußleitungen 55, 56. Die eine dieser beiden Leitungen führt unmittelbar
zu einer nicht dargestellten Stromquelle, die andere Anschlußleitung 56 (vgl. insbesondere
Fig. 6, aber auch Fig. 8) steht in Verbindung mit einem ortsfesten Kontakt 57, der
isoliert am Gehäuse i befestigt ist. Ein weiterer an sich ortsfester Kontakt 58
ist vorgesehen, der eine Kontaktfederzunge 59 trägt. Diese hat das Bestreben,
sich auf den Gegenkontakt 57 stromschließend aufzulegen. Die an den ortsfesten Kontakt
58 angeschlossene Leitung 6o (Fig. 6) stellt die zweite Verbindung zur Stromquelle
her. Im Deckel der Schwimmerkammer 2 ist eine Öffnung vorgesehen, durch die ein
vom Schwimmer 6 getragener Bolzen 61 hindurchragt. Ist genügend klopffester Brennstoff
in der Kammer 2 vorhanden, so hält der Schwimmer 6 mittels des Bolzens 61 den beweglichen
Kontakt 59, 59a in der aus Fig. 6 ersichtlichen, vom Gegenkontakt 57 abgehobenen
Lage, der Stromkreis zum Elektromagneten 54 ist also unterbrochen. Wird aber die
Schwimmerkammer 2 leer oder ist nicht mehr genügend klopffester Brennstoff vorhanden,
sinkt der Schwimmer 6 in die aus Fig. 6 in gestrichelten Linien angedeutete Lage,
der elektrische Kontakt zwischen den Polen 57. 59 wird geschlossen, also der Elektromagnet
94 erregt. Dies bedingt, daß der Kolben 62 des Elektromagneten 54 in die Stellung
62, (Fig. 8) übergeht, er bewegt den um den Drehpunkt 51 drehbar gelagerten
Doppelhebel 53, und die Drosselklappe 52 wird in der aus Fig.8 ersichtlichen teilgeöffneten
Zwischenlage 52a festgehalten. Die Drosselklappe 52 kann daher nicht wieder eine
vollgeöffnete Stellung einnehmen, solange nicht wieder genügend Alkoholvorrat beschafft
ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, das Höchstmaß der durch den Lufteinlaßkanal
5o angesaugten Luft zu begrenzen, wenn kein klopffester Brennstoff oder nicht genügender
Vorrat davon zur Verfügung steht. Bei voller Luftzufuhr würde ein falsches Brennstoff-Luft-Gemisch
den Zylindern zuströmen, der Motor würde sehr unangenehm klopfen, die Zylinderkopfdichtungen
durchschlagen oder die Maschinenlager beschädigen können.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt insofern eine Abänderungsmöglichkeit,
als an die Stelle des Zylinders 40 sowie des Kolbens 41 (Fig. 1, 3, 4) eine Dose
70 mit elastischen Wandungen vorgesehen ist. Diese Dose kann also ihren Rauminhalt
verändern, oder sie ändert umgekehrt ihre Gestaltung, wenn das Doseninnere unter
Druck oder Unterdruck steht. Das Doseninnere steht ähnlich wie das
Innere
des Zvlinders 4o durch einen Nippel 47a mit dem Lufteinlaßkanal
50 in Verbindung, so daß also die Dose 70 ihre Gestaltung in Abhängigkeit
von der Höhe des Sogs verändert. Diese Bewegungen der Dose 70 übertragen
sich über die Kolbenstange 426 genau so auf die Kurvenscheiben 34, 35, wie dies
beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i, 3 und 4 der Fall ist. Die elastische Dose
7o liegt zwischen zwei Armen 71, 72, die an das Vergasergehäuse angefügt,
z. B. angegossen sind.