EP0139664A1 - Vorrichtung zur kraftstoff-luft-gemischeregelung bei geschlossener drosselklappe für eine brennkraftmaschine mit rotor-vergaser - Google Patents

Vorrichtung zur kraftstoff-luft-gemischeregelung bei geschlossener drosselklappe für eine brennkraftmaschine mit rotor-vergaser

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Publication number
EP0139664A1
EP0139664A1 EP84900961A EP84900961A EP0139664A1 EP 0139664 A1 EP0139664 A1 EP 0139664A1 EP 84900961 A EP84900961 A EP 84900961A EP 84900961 A EP84900961 A EP 84900961A EP 0139664 A1 EP0139664 A1 EP 0139664A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
duct
idle
air
air duct
idling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP84900961A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Diener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Autoelektronik AG
Original Assignee
Autoelektronik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Autoelektronik AG filed Critical Autoelektronik AG
Publication of EP0139664A1 publication Critical patent/EP0139664A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M17/00—Carburettors having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of preceding main groups F02M1/00 - F02M15/00
    • F02M17/16—Carburettors having continuously-rotating bodies, e.g. surface carburettors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M3/00—Idling devices for carburettors
    • F02M3/08—Other details of idling devices
    • F02M3/09—Valves responsive to engine conditions, e.g. manifold vacuum

Definitions

  • the invention relates to a device for fuel-air mixture control with the throttle valve closed for an internal combustion engine with a rotor carburetor, which is arranged in the intake duct upstream of the throttle valve serving to regulate the fuel mixture, and with an idle duct bridging the throttle valve in the closed position, that of the rotor Carburetor prepared fuel-air mixture receives through an inlet opening upstream of the throttle valve and discharges through an outlet opening downstream of the throttle valve into the intake duct.
  • the throttle valve is closed at a higher speed of the internal combustion engine, such as when braking, the negative pressure becomes greater and the combustion chambers are no longer included a fuel-air mixture that is optimal for the load-free higher speed, so that the amount of pollutants contained in the exhaust gases, in particular CO and CH, increases.
  • This operating state that is, when the throttle valve is above the idle speed of the internal combustion engine, occurs particularly frequently in motor vehicles in local traffic, and the associated increased production of pollutants means a considerable deterioration in the breathing air.
  • Internal combustion engine such as when braking, as well as in overrun operation of the internal combustion engine ensures a reliable run with a significantly reduced pollutant content in the exhaust gases and which is also easily adjustable and less prone to failure in operation.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that in all operating states of the internal combustion engine, the combustion chamber is always supplied with a fuel-air mixture optimally prepared by the rotor-carburetor, with the fuel being finely atomized due to the acting centrifugal forces.
  • the throttle valve When the throttle valve is closed, both when idling as well as when braking and in overrun, there is no separate mixture preparation by means of additional nozzles. Instead, the mixture generated by the rotor-carburetor is only generated by one closed throttle valve bridging idle channel supplied to the combustion chambers of the internal combustion engine, the idle channel is effective or ineffective by closing and opening the throttle valve alone without any special control means.
  • no-load idling i.e.
  • the idling duct when there is no-load vacuum in the intake duct downstream of the closed throttle valve, only the idling duct is effective for the rotor of the rotor carburetor, so that a mixture enriched with fuel compared to the load operation is obtained, which in closed air duct through the idling duct in reaches the intake duct and can be adjusted or regulated by adjusting the passage width of the idling duct for quiet idling at a comparatively low idling speed with minimal fuel consumption and minimal content of pollutants in the exhaust gases.
  • the fuel-air mixture introduced into the intake duct through the idle duct is too rich and is emaciated with the additional air supplied via the now open air duct.
  • the intended pressure-dependent adjustment of the passage widths of the idle duct and air duct is technically relatively easy to implement and in each case This can be achieved primarily by appropriate dimensioning of simply designed components, usually only a single adjustable one for adjustment Organ will be provided.
  • Such a simple, easily adjustable control device can be designed without difficulty to meet the requirements imposed in the motor vehicle industry, and because of the few and relatively insensitive components, the susceptibility to malfunction during operation is also very low and a long service life is ensured.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a longitudinal section of a rotor carburetor with a device for fuel-air mixture control with the throttle valve closed, with a control device for jointly adjusting the passage widths of the idle duct and air duct, and
  • Fig.2 in a schematic representation as in
  • 1 designed rotor-carburetor with a control device for separately adjusting the passage width of the idling duct and the passage width of the air duct.
  • the rotor carburetor device shown in the drawing has a housing 1, for example composed of three sections 1a, 1b, 1c, in which a continuous vertical intake duct 2 is formed. Above the intake duct 2 leads to the air filter of the internal combustion engine, not shown in the drawing, and below to the individual cylinders thereof.
  • the middle housing section 1b contains a rotor carburetor 3 which emits an amount of fuel which is essentially directly proportional to the rotor speed during operation.
  • a rotor carburetor 3, which is preferably used here, is described in detail in principle, for example, in CH-PS 606 784.
  • an essentially cylindrical rotor 5 equipped with an impeller 6 is rotatable in a bush 4 about an axis of rotation 7 coaxial with the intake duct 2 from the intake air flow so that the rotor speed is essentially proportional to the intake air quantity.
  • the rotor 5 contains a cylindrical fuel chamber 8 coaxial with the axis of rotation 7.
  • a connecting channel 9 leads from the lower region of the fuel chamber 8 to an outlet nozzle bore 10 which is provided above the impeller 6 in the circumference of the rotor.
  • Into the fuel chamber 8 leads from above a fixed coaxial fuel supply pipe 11 which is connected to a fuel supply line (not shown in the drawing), for example to a float, by means of a fuel supply line 12 leading to the outside through an upper radial hollow strut 13 of the bush 4 is.
  • the fuel jet emerging from the outlet nozzle bore 10 during operation strikes, for example, a spray ring 14 which is firmly connected to the rotor 5 and sprays the fuel jet into a cloud 15 of the finest fuel droplets.
  • the lower housing section 1c contains a throttle valve 16 arranged in the intake duct 2 for the fuel mixture quantity control and the idle duct 17a, 17b bridging the throttle valve 16 in its closed position, which continues in the exemplary embodiment shown above in a pipe extension 18 leading to the impeller 6.
  • a throttle valve 16 arranged in the intake duct 2 for the fuel mixture quantity control and the idle duct 17a, 17b bridging the throttle valve 16 in its closed position, which continues in the exemplary embodiment shown above in a pipe extension 18 leading to the impeller 6.
  • Such an idle channel with an inlet opening 19 located just below the impeller 6 and downstream of the closed throttle valve 16, outlet opening 20 opening into the intake channel 2, is, as already mentioned above, for example in Switzerland.
  • Patent application No. 7087/79 US-PS 4283 358) described in detail.
  • the throttle valve 16 and the device for actuating it with the accelerator pedal are of conventional design.
  • the lower housing section 1c furthermore has a lateral extension 21, which has an air duct 23 which is open to the outside atmosphere and leads to the intake duct 2 and a control device, designated overall by 22, for adjusting the passage widths of the idling duct 17a, 17b and of the air duct 23 depending on the negative pressure in the intake duct downstream of the closed throttle valve 16.
  • the air duct consists of a section 23a parallel to the axis of rotation 7 of the rotor carburetor 3, which is open to the outside atmosphere, and of a subsequent radial section 23b of the same inner diameter with an outlet opening 23c in the lateral surface of the intake duct 2 downstream of the closed throttle valve for the Additional air escapes into intake duct 2.
  • one end region 31 of a cylinder 29 radially aligned with its longitudinal axis is switched on, the opening of the air duct section 23a, for example, forming the control opening 23d of the air duct 23, which is located in the outer surface of the cylinder.
  • the other end region 30 of the cylinder 29 is switched into the idle channel 17a, 17b, an upper idle channel section 17a being in contact with one another Control opening 17c in the cylinder jacket surface and a lower idling duct section 17b leading from the cylinder end surface of this end region to the outlet opening 20 of the idling duct downstream of the throttle valve 16.
  • the cylinder 29 contains a longitudinally displaceable control piston 25 with, for example, end walls perpendicular to the longitudinal axis 26 and 27.
  • the control piston 25 is designed and displaceable in the cylinder 29 so that in the exemplary embodiment shown displaced to the right it blocks the air duct section 23a and releases the idle duct 17a, 17b and when shifting from this rest position to the left, the control opening 23d of the air duct gradually opens and at the same time gradually closes the control opening 17c of the idling duct, and accordingly adjusts the passage widths of the air duct 23a, 23b and the idling duct 17a, 17b.
  • the cylinder 29 with the control piston 25 represent a control slide 24, which is part of a preferred embodiment of the control device 22 for pressure-dependent adjustment of the passage widths of the idle duct and the air duct.
  • a diaphragm or plate spring pressure measuring device 32 Arranged on the side extension 21 of the lower housing section 1c is a diaphragm or plate spring pressure measuring device 32 of essentially conventional design, in which a chamber 33 or 34 is formed in a two-part housing 32a, 32b on each side of a diaphragm or plate spring 33 stretched therein .
  • a hollow cylindrical housing extension 32c surrounds the threaded rod 36 and contains a biasing spring 38 which is supported at one end on the housing part 32b and at the other end on an adjusting screw 37 screwed onto the threaded rod 36, so that the reference pressure of the adjusting screw 37 is adjusted by adjusting the adjusting screw 37
  • Pressure measuring device 32 and also the rest position of the control col bens 25 can be set sufficiently precisely in the cylinder 29.
  • the control piston 25 is preferably made of plastic and is so light that centrifugal forces do not result in the same being displaced in the cylinder 29.
  • the measuring chamber 35 of the pressure measuring device 32 facing the control piston 25 is connected by a pressure line 39 to the intake duct 2 downstream of the closed throttle valve 16, so that with increasing negative pressure the control piston 25 moves from the diaphragm or plate spring 33 to the left towards the intake duct 2 and with decreasing negative pressure is moved to the right away from the intake duct 2, thus ensuring a pressure-dependent adjustment of the passage widths of the idle duct 17a, 17b and the air duct 23a, 23b.
  • the air duct section 23a is expediently connected by a hose or a pipe 40 to the intake duct section located between the rotor carburetor and the air filter.
  • the internal combustion engine When the internal combustion engine is idling without load, there is an idling vacuum of approximately 5 m WS in the intake duct 2 downstream of the closed throttle valve 16, in which the air duct 23a, 23b is then closed by the control piston 25, so that the idling vacuum is only for the idling duct 17a, 17b, 18 is effective.
  • the impeller 6 rotates at a constant idling speed of e.g. 1650 rpm and the combustion chambers of the internal combustion engine receive the correct idle mixture for perfect idling.
  • the vacuum in the intake duct increases downstream because of the engine speed that is above the idling speed the throttle valve via the idling vacuum, so that correspondingly more fuel mixture is sucked in through the idling duct and the impeller 6 with one above it Idle speed rotating speed rotates and the combustion chambers of the internal combustion engine are supplied with a fuel-air mixture which, when the throttle valve is closed abruptly, leads to a brief increase in the pollutants in the exhaust gas (e.g. CH peaks in the diagram) and otherwise to one. slowly degrading increase in pollutants' in the exhaust gas. For example, it has been shown that when the throttle valve is closed, a change in the idle speed of the impeller of 1650 rpm by only 10 rpm causes a change in the CO content in the exhaust gases, for example, by 0.1%.
  • the underpressure that increases when the throttle valve 16 closes quickly while driving is now transmitted via the pressure line 39 into the measuring chamber 35 of the pressure measuring device 32 and causes the control piston 25 to be shifted to the left, so that in addition to the idle channel 17a, 17b, the air channel 23a, 23b is also opened is and in both channels there is a passage width corresponding to the negative pressure in the intake channel 2.
  • the additional air flowing through the now open air duct 23a, 23b and its outlet opening 23c into the intake duct 2 causes the increased negative pressure to be reduced practically immediately, whereby acceleration of the impeller 6 is largely prevented, and in addition the inflowing additional air causes it to flow through the idle duct 17a , 17b the fuel mixture supplied is further emaciated.
  • the passage widths of the idle duct 17 and the air duct 23 can be adjusted independently of one another.
  • a control slide 24 is connected into the idle channel 17 and is connected to a diaphragm or diaphragm pressure measuring device 32.
  • the control slide 24 can be of a simple construction and, as in FIG. 1, comprise a radially arranged cylinder 29 with a control piston 25 'which is longitudinally displaceable therein.
  • the end region 30 of the cylinder 29 which is close to the intake duct 2 is switched into the idling duct 17a, 17b, the idling duct section 17b leading to the outlet opening 20 of the idling duct being selected to be relatively short and, for example, coaxial with the cylinder 29.
  • the other idle duct section 17a is entirely formed in the lower housing section 1c without a pipe extension 18 (FIG.
  • the lower housing section 1c can have a nose 41 which contains the upper region with the inlet opening 19a of the idle channel section 17a and which engages in a corresponding recess 42 of the bush 4 when the carburetor is mounted.
  • the air duct 23 with the section 23a parallel to the axis of rotation 7 and the radial section 23b is arranged offset in the circumferential direction in the housing section 1c with respect to the idling duct 17a, 17b, so that its outlet opening 23c, if desired, also lies at the level of the outlet opening 20 of the idling duct can.
  • a valve 43 for example a ball valve, which is set such that the control opening 23d of the air duct is closed in the idling vacuum region and the air duct is open for the admission of additional air at a predetermined larger vacuum.
  • Commercially available valves with or without separate adjustment elements can be used. Compared to the control device 32 shown in FIG.
  • a control device with separate control of the idle and air duct (FIG. 2) is characterized by greater adaptability, since the control can be adjusted separately for each duct, for the idle duct 17 by means of the adjusting screw 37 and in the air duct 23 either by selecting a suitable valve 43 or by means of an actuator on the valve, the provision of an additional valve being insignificant in terms of cost. In general, such control of the additional air with a simple valve 43 gives satisfactory results. If in special cases a valve is too imprecise, a separate control slide connected to a second pressure measuring device 32 can also be provided in the air duct 23 instead.
  • the control device with double-acting control spool (Fig.
  • control slide 24 only a particularly simple embodiment is described above with a cylindrical control piston displaceable in a cylinder, with which entirely satisfactory results can be achieved. Changes, both with regard to the design of the control slide itself and with regard to the guidance of the two channels and the shape of the control openings of these channels, are readily possible. Numerous design variants for such control slides are known and commercially available, which can be used in the manufacture of a control device. The same applies to the pressure measuring device 32.

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Description

Vorrichtung zur Kraftstoff-Luft-Gemischregelung bei geschlossener Drosselklappe für eine Brennkraftmaschine mit Rotor-Vergaser
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftstoff-Luft-Gemischregelung bei geschlossener Drosselklappe für eine Brennkraftmaschine mit einem Rotor-Vergaser, der im Ansaugkanal stromaufder der Kraftstoffgemisch-Mengenregelung dienenden Drosselklappe angeordnet ist, und mit einem die Drosselklappe in der Schliessstellung überbrückenden Leerlaufkanal, der vom Rotor-Vergaser bereitetes Kraftstoff-Luft-Gemisch durch eine Einlassöffnung stromauf der Drosselklappe aufnimmt und durch eine Auslassöffnung stromab der Drosselklappe in den Ansaugkanal abgibt.
In der Schweiz.Patentanmeldung Nr. 7087/79-7 beispielsweise ist eine Rotor-Vergasereinrichtung mit Leerlauf-Gemischbildung beschrieben, bei welcher die Durchlassweite eines Leerlaufkanals mittels einer Stellschraube so eingestellt werden kann, dass vom Rotor-Vergaser bei geschlossener Drosselklappe ein für einen einwandfreien Leerlauf richtig dosiertes Kraftstoff-Luft-Gemisch in richtiger Menge den Brennkammern der Brennkraftmaschine zugeführt wird, das auch minimalen Schadstoffgehalt in den Abgasen gewährleistet. Bei konstanter Leerlaufdrehzahl ist im Ansaugkanal stromab der geschlossenen Drosselklappe ein gegenüber der Aussenatmosphäre bestimmter Unterdruck vorhanden, der im allgemeinen um 5 m WS beträgt und die Versorgung der Brennkammern mit dem Leerlaufgemiseh über den Leerlaufkanal sicherstellt. Wenn bei einer höheren Drehzahl der Brennkraftmaschine die Drosselklappe geschlossen wird, wie etwa beim Bremsen, so wird der Unterdruck grösser und die Brennkammern werden nicht mehr mit einem für die lastfreie höhere Drehzahl optimalen KraftstoffLuft-Gemisch versorgt, so dass die in den Abgasen enthaltene Menge an Schadstoffen, insbesondere CO und CH, zunimmt. Dieser Betriebszustand, d.h. bei geschlossener Drosselklappe über der Leerlaufdrehzahl liegende Drehzahlen der Brennkraftmaschine, kommt bei Kraftfahrzeugen im Ortsverkehr besonders häufig vor und die damit verbundene Mehrproduktion an Schadstoffen bedeutet eine beachtliche Verschlechterung der Atemluft.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, für eine Brennkraftmaschine mit Rotor-Vergaser eine Leerlauf-Regulierung zu schaffen, die einen einwandfreien Leerlauf der Brennkraftmaschine mit konstanter Leerlaufdrehzahl und minimalem Schadstoffgehalt in den Abgasen sicherstellt und beim schnellen Schliessen der Drosselklappe bei über der Leerlaufdrehzahl liegenden Drehzahlen der Brennkraftmaschine, wie etwa beim Bremsen, sowie im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine einen zuverlässigen Lauf mit wesentlich vermindertem Schadstoffgehalt in den Abgasen gewährleistet und die zudem leicht einstellbar und wenig störanfällig im Betrieb ist.
Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe besteht in der im Anspruch 1 gekennzeichneten Leerlauf-Regulierung.
Vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine den Brennkammern stets ein vom Rotor-Vergaser optimal aufbereitetes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit zufolge der wirkenden Zentrifugalkräfte feinst zerstäubtem Kraftsoff zugeführt wird. Bei geschlossener Drosselklappe, und zwar sowohl bei lastfreiem Leerlauf wie auch beim Bremsen und im Schubbetrieb erfolgt hier keine separate Gemischbereitung durch zusätzliche Düsen vielmehr wird das vom Rotor-Vergaser erzeugte Gemisch lediglich durch einen die ge schlossene Drosselklappe überbrückenden Leerlaufkanal den Brennkammern der Brennkraftmaschine zugeführt, wobei der Leerlaufkanal ohne irgendwelche besondere Steuermittel allein durch Schliessen und Oeffnen der Drosselklappe wirksam bzw. unwirksam wird. Im lastfreien Leerlauf, d.h. bei Leerlauf-Unterdruck im Ansaugkanal stromab der geschlossenen Drosselklappe ist für den Rotor des Rotor-Vergasers allein der Leerlaufkanal wirksam, so dass ein gegenüber dem Lastbetrieb ein mit Kraftstoff angereichertes Gemisch erhalten wird, das bei geschlossenem Luftkanal durch den Leerlaufkanal in den Ansaugkanal gelangt und durch Verstellen der Durchlassweite des Leerlaufkanals für einen ruhigen Leerlauf bei Verhältnismassig niedriger Leerlaufdrehzahl mit minimalem Kraftstoffverbrauch und minimalem Gehalt an Schadstoffen in den Abgasen bezüglich dem Kraftstoff-Luftverhältnis einstellbar bzw. regelbar ist. Bei höherem als dem Leerlauf-Unterdruck im Ansaugkanal stromab der geschlossenen Drosselklappe, wie beim Bremsen und im Schubbetrieb, ist das durch den Leerlaufkanal in den Ansaugkanal eingeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch zu fett und wird mit der über den jetzt geöffneten Luftkanal zugeführten Zusatzluft abgemagert. Da es für einen optimalen Leerlauf lediglich erforderlich ist, im Ansaugkanal stromab der geschlossenen Drosselklappe einen bestimmten Leerlauf-Unterdruck von z.B. 5 m WS aufrechtzuerhalten und es sich gezeigt hat, dass auch das Abmagern des Kraftstoff-Luft-Gemisches mit Zusatzluft nicht übermässig genau sein braucht, um beim Bremsen und im Schubbetrieb befriedigend Schadstoffarme Abgase zu erzielen und vor allem die gewöhnlich beim schnellen Schliessen der Drosselklappe auftretenden Schadstoffspitzen in den Abgasen weitgehendst zu beseitigen, ist die vorgesehene druckabhängige Verstellung der Durchlassweiten von Leerlaufkanal und Luftkanal technisch verhältnismässig einfach zu realisieren und im jeweiligen Fall vor allem durch eine entsprechende Dimensionierung einfach gestalteter Bauteile erreichbar, wobei zum Justieren gewöhnlich nur ein einziges verstellbares Organ vorzusehen sein wird. Eine solche einfache, leicht einstellbare Regeleinrichtung kann ohne Schwierigkeiten den im Kraftfahrzeugwesen gestellten Anforderungen entsprechend ausgebildet werden, wobei wegen der nur wenigen und verhältnismässig unempfindlichen Bauteile auch die Störanfälligkeit im Betrieb sehr gering und eine lange Lebensdauer gewährleistet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig.1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt eines Rotor-Vergasers mit einer Vorrichtung zur Kraftstoff-Luft-Gemischregelung bei geschlossener Drosselklappe mit einer Regeleinrichtung zum gemeinsamen Verstellen der Durchlassweiten von Leerlaufkanal und Luftkanal, und
Fig.2 in schematischer Darstellung einen wie in
Fig.1 ausgebildeten Rotor-Vergaser mit einer Regeleinrichtung zum getrennten Verstellen der Durchlassweite des Leerlaufkanals und der Durchlassweite des Luftkanals.
Wie insbesondere in Fig.1 gezeigt ist, weist die auf der Zeichnung dargestellte Rotorvergaser-Einrichtung ein z.B. aus drei Abschnitten 1a, 1b, 1c zusammengesetztes Gehäuse 1 auf, in welchem ein durchgehender vertikaler Ansaugkanal 2 ausgebildet ist. Oben führt der Ansaugkanal 2 zum auf der Zeichnung nicht dargestellten Luftfilter der Brennkraftmaschine und unten zu den einzelnen Zylindern derselben. Der mittlere Gehäuseabschnitt 1b enthält einen Rotor-Vergaser 3, der im Betrieb eine mit der Rotor-Drehzahl im wesentlichen direkt proportionale Menge Kraftstoff abgibt. Ein hier bevorzugt verwendeter Rotor-Vergaser 3 ist im Prinzip ausführlich z.B. in der CH-PS 606 784 beschrieben. Bei diesem Rotor-Vergaser 3 ist in einer Büchse 4 ein mit einem Flügelrad 6 ausgerüsteter, im wesentlichen zylindrischer Rotor 5 um eine mit dem Ansaugkanal 2 koaxiale Drehachse 7 vom angesaugten Luftstrom so drehbar, dass die Rotordrehzahl im wesentlichem proportional der angesaugten Luftmenge ist. Der Rotor 5 enthält eine mit der Drehachse 7 koaxiale zylindrische Kraftstoffkammer 8. Vom unteren Bereich der Kraftstoffkammer 8 führt ein Verbindungskanal 9 zu einer Austritts- Düsenbohrung 10, die oberhalb des Flügelrades 6 im Rotorumfang vorgesehen ist. In die Kraftstoffkammer 8 hinen führt von oben ein feststehendes koaxiales Kraftstoff- Zuführungsrohr 11 , das mittels einer durch eine obere radiale Hohlstrebe 13 der Büchse 4 nach aussen führende Kraftstoff-Versorgungsleitung 12 an eine, auf der Zeichnung nicht dargestellte Kraftstoffversorgung, z.B. an einen Schwimmer angeschlossen ist. Der im Betrieb aus der Austritts-Düsenbohrung 10 austretende Kraftstoffstrahl trifft z.B. auf einen mit dem Rotor 5 fest verbundenen Sprühring 14, der den Kraftstoffstrahl in eine Wolke 15 aus feinsten Kraftstofftropfchen zersprüht.
Der untere Gehäuseabschnitt 1c enthält eine im Ansaugkanal 2 angeordnete Drosselklappe 16 für die Kraftstoffgemisch-Mengenregelung und den die Drosselklappe 16 in ihrer Schliessstellung überbrückenden Leerlaufkanal 17a, 17b, der sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel oben in. einen zum Flügelrad 6 hinführenden Rohransatz 18 fortsetzt. Ein solcher Leerlaufkanal mit dicht unterhalb des Flügelrades 6 liegender Einlassöffnung 19 und stromab der geschlossenen Drosselklappe 16 in den Ansaugkanal 2 mündender Auslassöffnung 20-ist, wie vorstehend bereits erwähnt, z.B. in der Schweiz. Patentanmeldung Nr. 7087/79 (US-PS 4283 358) ausführlich beschrieben. Die Drosselklappe 16 sowie die Vorrichtung zu ihrer Betätigung mit dem Gaspedal sind von herkömmlicher Bauart.
Bei dem in Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der untere Gehäuseabschnitt 1c ferner einen seitlichen Ansatz 21 auf, der einen zur Aussenatmosphäre hin offenen und zum Ansaugkanal 2 hinführenden Luftkanal 23 und eine gesamthaft mit 22 bezeichnete Regeleinrichtung zum Verstellen der Durchlassweiten des Leerlaufkanals 17a, 17b und des Luftkanals 23 abhängig vom Unterdruck im Ansaugkanal stromab der geschlossenen Drosselklappe 16 enthält.
Der Luftkanal besteht aus einem zur Drehachse 7 des Rotor-Vergasers 3 parallelen Abschnitt 23a, der zur Aussenatmosphäre hin offen ist, und aus einem daran anschliessenden radialen Abschnitt 23b gleichen Innendurchmessers mit einer Auslassöffnung 23c in der Mantelfläche des Ansaugkanals 2 stromab der geschlossenen Drosselklappe für den Austritt von Zusatzluft in den Ansaugkanal 2.
In den zur Drehachse 7 parallelen Luftkanal-Abschnitt 23a ist der eine Endbereich 31 eines mit seiner Längsachse radial ausgerichteten Zylinders 29 eingeschaltet, wobei z.B. die in der Zylinder-Mantelfläche liegende Oeffnung des Luftkanal-Abschnittes 23a die Steueröffnung 23d des Luftkanals 23 bildet. Der andere Endbereich 30 des Zylinders 29 ist in den Leerlaufkanal 17a, 17b eingeschaltet, wobei sich ein oberer Leerlaufkanal-Abschnitt 17a mit einer Steueröffnung 17c in der Zylindermantelfläche und ein von der Zylinderstirnfläche dieses Endbereichs zur Auslassöffnung 20 des Leerlaufkanals stromab der Drosselklappe 16 führenden unteren Leerlaufkanal-Abschnitt 17b ergibt. Der Zylinder 29 enthält einen längsverschieblichen Steuerkolben 25 mit z.B. zur Längsachse senkrechten Stirnwänden 26 und 27. Der Steuerkolben 25 ist so ausgebildet und im Zylinder 29 verschiebbar, dass er im dargestellten Ausführungsbeispiel nach rechts verschoben den LuftkanalAbschnitt 23a sperrt und den Leerlaufkanal 17a, 17b freigibt und beim Verschieben aus dieser Ruhestellung nach links die Steueröffnung 23d des Luftkanals allmählich öffnet und gleichzeitig die Steueröffnung 17c des Leerlaufkanals allmählich schliesst und so entsprechend die Durchlassweiten des Luftkanals 23a, 23b und des Leerlaufkanals 17a, 17b verstellt. Der Zylinder 29 mit Steuerkolben 25 stellen einen Steuerschieber 24 dar, der Bestandteil einer bevorzugten Ausführung der Regeleinrichtung 22 zum druckabhängigen Verstellen der Durchlassweiten des Leerlaufkanals und des Luftkanals ist.
Am seitlichen Ansatz 21 des unteren Gehäuseabschnittes 1c ist eine Membran- oder Plattenfeder-Druckmessvorrichtung 32 im wesentlichen herkömmlicher Bauart angeordnet, bei der in einem zweiteiligen Gehäuse 32a, 32b auf jeder Seite einer darin ausgespannten Membrane oder Plattenfeder 33 eine Kammer 33 bzw. 34 gebildet ist. Eine in der Stirnseite des seitlichen Ansatzes 21 luftdicht angeordnete verschiebbare Stange 28 verbindet den Steuerkolben 25 mit der Membran oder Plattenfeder 33, die auf der anderen Seite eine mit der Stange koaxiale Gewindestange 36 trägt. Ein hohlzylindrischer Gehäuseansatz 32c umschliesst die Gewindestange 36 und enthält eine Vorspannfeder 38, die sich mit ihrem einen Ende an dem Gehäuseteil 32b und mit ihrem anderen Ende an einer auf die Gewindestange 36 aufgeschraubten Stellschraube 37 abstützt, so dass durch Verstellen der Stellschraube 37 der Bezugsdruck der Druckmessvorrichtung 32 und auch die Ruhelage des Steuerkol bens 25 im Zylinder 29 ausreichend genau einstellbar sind. Der Steuerkolben 25 besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist so leicht, dass auftretende Fliehkräfte keine Verschiebung desselben im Zylinder 29 zur Folge haben. Die dem Steuerkolben 25 zugewandte Messkammer 35 der Druckmessvorrichtung 32 ist durch eine Druckleitung 39 mit dem Ansaugkanal 2 stromab der geschlossenen Drosselklappe 16 verbunden, so dass mit zunehmendem Unterdruck der Steuerkolben 25 von der Membrane oder Plattenfeder 33 nach links zum Ansaugkanal 2 hin und bei abnehmendem Unterdruck nach rechts vom Ansaugkanal 2 weg bewegt wird und so ein druckabhängiges Verstellen der Durchlassweiten des Leerlaufkanals 17a, 17b und des Luftkanals 23a, 23b gewährleistet ist. Um bei der Leerlauf-Regulierung nur staubfreie Zusatzluft in den Ansaugkanal 2 kommen zu lassen, ist zweckmässig der Luftkanal-Abschnitt 23a durch einen Schlauch oder eine Rohrleitung 40 mit dem zwischen Rotor-Vergaser und Luftfilter liegenden Ansaugkanalabschnitt verbunden.
Bei lastfreiem Leerlauf der Brennkraftmaschine ist im Ansaugkanal 2 stromab der geschlossenen Drosselklappe 16 ein Leerlauf-Unterdruck von etwa 5 m WS vorhanden, bei dem der Luftkanal 23a, 23b dann durch den Steuerkolben 25 geschlossen ist, so dass der Leerlauf-Unterdruck nur für den Leerlaufkanal 17a, 17b, 18 wirksam ist. Das Flügelrad 6 dreht mit einer konstanten Leerlaufdrehzahl von z.B. 1650 U/min und die Brennkammern der Brennkraftmaschine erhalten das für einwandfreien Leerlauf richtige Leerlauf-Gemisch.
Wenn die Drosselklappe 16 aus einer Offenstellung schnell in Schliessstellung gebracht wird, wie etwa beim Bremsen, oder wenn im Schubbetrieb mit geschlossener Drosselklappe, etwa bei Talfahrt, gefahren wird, steigt wegen der über der Leerlauf-Drehzahl liegenden Drehzahl der Brennkraftmaschine der Unterdruck im Ansaugkanal stromab der Drosselklappe über den Leerlauf-Unterdruck, so dass entsprechend mehr Kraftstoff-Gemisch durch den Leerlaufkanal angesaugt wird und das Flügelrad 6 mit einer über seiner Leerlauf-Drehzahl liegenden Drehzahl rotiert und die Brennkammern der Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff- Luft-Gemisch versorgt werden, das beim abrupten Schliessen der Drosselklappe zu einem kurzzeitigen Anstieg der Schadstoffe im Abgas (z.B.CH-Spitzen im Diagramm) und sonst zu einer sich nur . langsam abbauenden Zunahme der Schadstoffe' im Abgas führt. So hat sich z.B. gezeigt, dass bei geschlossener Drosselklappe eine Aenderung der genannten Leerlauf-Drehzahl des Flügelrades von 1650 U/min um nur 10 U/min eine Aenderung z.B. des CO-Anteiles in den Abgasen um 0,1 % bewirkt.
Der beim schnellen Schliessen der Drosselklappe 16 im Fahrbetrieb ansteigende Unterdruck wird nun über die Druckleitung 39 in die Messkammer 35 der DruckmessVorrichtung 32 übertragen und bewirkt ein Verschieben des Steuerkolbens 25 nach links, so dass zusätzlich zum Leerlaufkanal 17a, 17b auch der Luftkanal 23a, 23b geöffnet wird und bei beiden Kanälen sich eine dem Unterdruck in dem Ansaugkanal 2 entsprechende Durchlassweite ergibt. Die durch den jetzt geöffneten Luftkanal 23a, 23b und dessen Auslassöffnung 23c in den Ansaugkanal 2 strömende Zusatzluft bewirkt praktisch sofort einen Abbau des erhöhten Unterdruckes, wodurch eine Beschleunigung des Flügelrades 6 weitgehendst verhindert wird, und zudem wird durch die einströmende Zusatzluft das durch den Leerlaufkanal 17a, 17b zugeführte Kraftstoff-Gemisch weiter abgemagert. Mit einer solchen Leerlauf-Regulierung war es möglich, die oben genannte Leerlauf-Drehzahl des Flügelrades 6 von 1650 U/min auf ±10 U/min beim Schliessen der Drosselklappe 16 konstant zu halten. Durch die Versorgung der Brennkammern mit einem derart abgemagerten jedoch optimal aufbereiteten Kraftstoff-Luft-Gemisch bei geschlossener Drosselklappe werden Schadstoffspitzen in den Abgasen weitgehend unterdrückt und damit im Durchschnitt auch besonders niedrige Schadstoffwerte im Abgas erreicht. Bei der in Fig.2 gezeigten Ausführung sind die Durchlassweiten des Leerlaufkanals 17 und des Luftkanals 23 unabhängig voneinander verstellbar. Wie bei der Vorrichtung nach Fig.1 ist auch hier in den Leerlaufkanal 17 ein Steuerschieber 24 eingeschaltet, der an eine Membran- oder Plattenfeder-Druckmessvorrichtung 32 angeschlossen ist. Der Steuerschieber 24 kann von einfacher Bauart sein und, wie in Fig. 1, einen radial angeordneten Zylinder 29 mit darin längsverschieblichem Steuerkolben 25' umfassen. Der dem Ansaugkanal 2 naheliegende Endbereich 30 des Zylinders 29 ist in den Leerlaufkanal 17a, 17b eingeschaltet, wobei der zur Auslassöffnung 20 des Leerlaufkanals hinführende Leerlaufkanal-Abschnitt 17b verhältnismässig kurz und z.B. koaxial mit dem Zylinder 29 gewählt ist. Der anderenLeerlaufkanalAbschnitt 17a ist ohne Rohransatz 18 (Fig.1) zur Gänze in dem unteren Gehäuseabschnitt 1c ausgebildet und führt von einer in der Mantelfläche des Ansaugkanals 2 liegenden und knapp unterhalb des Flügelrades 6 angeordneten Einlassöffnung 19a zu der in der Mantelfläche des Zylinders 29 liegenden Steueröffnung 17c. Der untere Gehäuseabschnitt 1c kann eine den oberen Bereich mit der Einlassöffnung 19a des Leerlaufkanal-Abschnittes 17a enthaltende Nase 41 aufweisen, die bei montiertem Vergaser in eine entsprechende Ausnehmung 42 der Büchse 4 einrastet.
Der Luftkanal 23 mit dem zur Drehachse 7 parallelen Abschnitt 23a und dem radialen Abschnitt 23b ist im Gehäuseabschnitt 1c gegenüber dem Leerlaufkanal 17a, 17b in Umfangrichtung versetzt angeordnet, so dass seine Auslassöffnung 23 c, wenn erwünscht, auch in Höhe der Auslassöffnung 20 des Leerlaufkanals liegen kann. Am Einlassende des Luftkanal-Abschnittes 23a ist ein Ventil 43, z.B. Kugelventil, angeordnet, das so eingestellt ist, dass im Leerlauf-Unterdruckbereich die Steueröffnung 23d des Luftkanals geschlossen und bei einem vorgegebenen grösserem Unterdruck der Luftkanal für das Einlassen von Zusatzluft geöffnet ist. Es können handelsübliche Ventile mit oder ohne separate Einstellorgane verwendet werden. Gegenüber der in Fig.1 gezeigten Regeleinrichtung 32 mit doppeltwirkendem Steuerschieber zeichnet sich eine Regeleinrichtung mit getrennter Steuerung von Leerlaufund Luftkanal (Fig.2) durch eine grössere Anpassungsfähigkeit aus, da bei jedem Kanal die Steuerung separat justiert werden kann, beim Leerlaufkanal 17 mittels der Stellschraube 37 und beim Luftkanal 23 entweder durch Auswahl eines passenden Ventils 43 oder mittels eines Stellorgans am Ventil, wobei das Vorsehen eines zusätzlichen Ventils kostenmässig unbedeutend ist. Im allgemeinen erbringt eine solche Steuerung der Zusatzluft mit einem einfachen Ventil 43 befriedigende Resultate. Wenn in Sonderfällen ein Ventil zu ungenau ist, kann statt dessen auch im Luftkanal 23 ein separater, an einer zweiten Druckmessvorrichtung 32 angeschlossener Steuerschieber vorgesehen werden. Die Regeleinrichtung mit doppeltwirkendem Steuerschieber (Fig.1) hingegen ist eher typengebundenj da mit der Stellschraube 37 die Steuerung sowohl des Leerlauf- wie des Luftkanals justiert wird und die Anpassung selbst über die Dimensionierung und Anordnung der Kanäle und die Ausbildung des Steuerschiebers erfolgt, obgleich sich natürlich auch hier eine gewisse Anpassungsfähigkeit, z.B. durch austauschbare Steuerkolben 25 unterschiedlicher Form und Ausbildung erreichen lässt.
Für den Steuerschieber 24 ist vorstehend nur eine besonders einfache Ausführung mit in einem Zylinder verschieblichem zylindrischen Steuerkolben beschrieben, mit der durchaus zufriedenstellende Resultate erzielbar sind. Aenderungen und zwar sowohl hinsichtlich der Ausbildung des Steuerschiebers selbst wie auch hinsichtlich der Führung der beiden Kanäle und der Form der Steueröffnungen dieser Kanäle sind ohne weiteres möglich. Für solche Steuerschieber sind zahlreiche Ausführungsvarianten bekannt und im Handel erhältlich, auf die bei der Herstellung einer Regeleinrichtung zurückgegriffen werden kann. Das gleiche gilt auch für die Druckmessvorrichtung 32.

Claims

P a t e nt an s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Kraftstoff-Luft-Gemischregelung bei geschlossener Drosselklappe für eine Brennkraftmaschine mit einem Rotor-Vergaser, der im Ansaugkanal stromauf der der Kraftstoffgemisch-Mengenregelung dienenden Drosselklappe angeordnet ist, und mit einem die Drosselklappe in der Schliessstellung überbrückenden Leerlaufkanal, der vom Rotor-Vergaser bereitetes Kraftstoff-Luft-Gemisch durch eine Einlassöffnung stromauf der Drosselklappe aufnimmt und durch eine Auslassöffnung stromab der Drosselklappe in den Ansaugkanal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Leerlaufkanal (17) ein mit der Aussenatmosphäre in Verbindung stehender und stromab der geschlossenen Drosselklappe (16) in den Ansaugkanal (2) einmündender Luftkanal (23) vorhanden ist und dass dem Leerlaufkanal (17) sowie dem Luftkanal (23) eine auf den Unterdruck im Ansaugkanal (2) stromab der geschlossenen Drosselklappe (16) ansprechende Regeleinrichtung (22) zur druckabhängigen Verstellung der Durchlassweiten von Leerlauf- und Luftkanal zugeordnet ist, die derart eingerichtet ist, dass im Unterdruckbereich des lastfreien Leerlaufs der Brennkraftmaschine der Luftkanal (23) geschlossen und der Leerlaufkanal (17) für den Rotor-Vergaser (3) zum Erzeugen eines Leerlauf-Kraftstoffgemisches für konstante Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine mit druckabhängig geregelter Durchlassweite wirksam ist, und dass bei einem Unterdruck oberhalb des Leerlauf-Unterdruckbereichs auch der Luftkanal (23) offen ist, um mit der durch den Luftkanal (23) in den Ansaugkanal (2) einströmenden Zusatzluft das durch den Leerlaufkanal (17) zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch abzumagern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (22) zur druckabhängigen Verstellung der Durchlassweite des Leerlaufkanals (17) eine Membran- oder Plattenfeder-Druckmessvorrichtung (32) mit einer Messkammer (35), die durch eine Druckleitung (39) mit dem Ansaugkanal (2) stromab der geschlossenen Drosselklappe (16) verbunden ist, und einen in den Leerlaufkanal (17) eingeschalteten Steuerschieber (24) enthält, der durch die Membran oder Plattenfeder (33) der Druckmessvorrichtung (32) verstellbar und eingerichtet ist, um die Durchlassweite des Leerlaufkanals (17) der Unterdruckänderung im Ansaugkanal gegenläufig zu verstellen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (22) ein in den Luftkanal (23) eingeschaltetes Steuerventil (43) umfasst, das eingerichtet ist, um im Leerlauf-Unterdruckbereich den Luftkanal (23) geschlossen zu halten und bei über den Leerlauf-Unterdruckbereich ansteigendem Unterdruck den Luftkanal (23) zu öffnen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (22) zur druckabhängigen Verstellung der Durchlassweite des Luftkanals (23) eine separate Membran- oder Plattenfeder-Druckmessvorrichtung mit einer durch eine Druckleitung mit dem Ansaugkanal (2) stromab der geschlossenen Drosselklappe (16) verbundenen Messkammer und einen in den Luftkanal (23) eingeschalteten Steuerschieber enthält, der durch die Membran oder Plattenfeder der separaten Druckmessvorrichtung verstellbar und eingerichtet ist, um im Leerlauf-Unterdruckbereich den Luftkanal (23) geschlossen zu halten und bei einem grösseren Unterdruck den Luftkanal (23) mit einer mit dem Unterdruck zunehmenden Durchlassweite zu öffnen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber ein in den Leerlaufkanal (17) und in den Luftkanal (23) eingeschalteter doppeltwirkender Steuerschieber (24) ist, der an die Membran- oder Plattenfeder-Druckmessvorrichtung (32) angeschlossen und eingerichtet ist, um beim druckabhängigen Verstellen im Leerlauf-Unterdruckbereich den Luftkanal (23) geschlossen zu halten und die Durchlassweite des Leerlaufkanals (17) zu verstellen und bei einem grösseren Unterdruck den Luftkanal (23) mit einer mit dem Unterdruck zunehmenden Durchlassweite zu öffnen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (24) einen mit seinem einen Ende in den Leerlaufkanal (17) und mit seinem anderen Ende in den Luftkaiial (23) eingeschalteten Zylinder (29) und einen im Zylinder (29) verschiebbaren Steuerkolben (25) aufweist, welcher zum druckabhängigen Verschieben im Zylinder an die Membran oder Plattenfeder (33) der Druckmessvorrichtung (32) angeschlossen und eingerichtet ist, um beim Verschieben mit seinem einen Kolbenende die Durchlassweite des Leerlaufkanals (17) und mit seinem anderen Kolbenende die Durchlassweite des Luftkanals (23) zu verstellen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran- öder Plattenfeder-Druckmessvorrichtung (32) eine Vorspannfeder (38) und eine Stellschraube (37) aufweist, durch die die Ruhelage des Steuerschiebers (24) einstellbar ist.
EP84900961A 1983-03-24 1984-03-09 Vorrichtung zur kraftstoff-luft-gemischeregelung bei geschlossener drosselklappe für eine brennkraftmaschine mit rotor-vergaser Withdrawn EP0139664A1 (de)

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