DE2229793A1

DE2229793A1 - Verfahren zum pruefen von vergasern und vergaserpruefstand zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2229793A1
Application number: DE2229793A
Authority: DE
Inventors: Jean Bordeaux
Original assignee: ACF Industries Inc
Current assignee: ACF Industries Inc
Priority date: 1971-07-01
Filing date: 1972-06-19
Publication date: 1973-01-18
Also published as: US3741009A; JPS532340B1; AU460865B2; AU4358972A; CA954721A; FR2144398A5; IT956092B; GB1394749A

Description

AGF Industries, Incorporated in New York (USA)

Verfahren zum Prüfen von Vergasern und Vergaserprüfstand zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen von Vergasern, bei dem ein vorbestimmter Luftdurchfluß durch den Vergaser aufrecht erhalten wird, flüssiger Treibstoff dem Vergaser zugeführt wird und im Vergaser ein im wesentlichen homogenes Gemisch von Luft und zumindest einer verdampften Komponente des Treibstoffes gebildet wird, sowie auf einen Vergaserprüfstand zur Durchführung dieses Verfahrens·

Die meisten heute verwendeten Kraftfahrzeuge sind von Benzinmotoren getrieben, deren Betrieb von einem Vergaser gesteuert wird. All die verschiedenen Vergasertypen regulieren und steuern die dem Motor zu-

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geführte Luft sowie den Treibstoff. Da nun ein Benzinmotor unter den verschiedensten Betriebsbedingungen arbeiten muß, sind Vergaser komplizierte Einrichtungen aus vielen Einzelteilen. All diese Einzelteile müssen zur Steuerung des Luft-Treibstoffverhältnisses unabhängig von der Betriebsart, sei es vom gedrosselten Leerlauf bis zur voll geöffneten Drosselklappe, stets richtig zusammenarbeiten.

Durch die weltweite Verbreitung von mit Benzinmotoren ausgerüsteten Kraftfahrzeugen ist das heute überall bestehende Versehmutzungsproblem verschärft worden. Obwohl Automotoren hiebei nicht der einzige Paktor sind, spielen sie seit vielen Jahren doch eine wesentliche Rolle.

Prüfungen zeigten, daß das Maß der durch einen Automotor verursachten Luftverschmutzung im hohen Grade vom Wirkungsgrad der Treibstoffverbrennung im Motor abhängt. Bei vollständiger oder nahezu vollständiger Verbrennung des Treibstoffes, bei der keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxydgas überbleibt, ergibt sich aus einem Automotor nur ein unwesentlicher Verschmutzungsgrad. Unvollständige bzw. unrichtige Verbrennung in einem Benzinmotor verursacht anderseits einen wesentlichen Beitrag zur Luftverschmutzung.

Bisher war es im wesentlichen die Aufgabe von Entwicklern und Konstrukteuren von Vergasern, eine möglichst große Leistung für Beschleunigung und hohe Geschwindigkeiten zu erzielen. Auf den Wirkungsgrad der Verbrennung und die Motorabgase wurde wenig Augenmerk gelegt. Aus diesem Grunde war es mit herkömmlichen Vergasern auch nicht möglich, das Luft-Treibstoffgemisch mit solchen geringen Abweichungen zu regeln und zu steu-

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em, daß eine vollständige oder nahezu vollständige Verbrennung des Treibstoffes erzielt wurde, und die Arbeitsleistung solcher Vergaser variierte in weiten Grenzen·

Mit dem wachsenden Augenmerk der Öffentlichkeit betreffs die Luftverschmutzung sind Gesetze und Verordnungen bezüglich der Steuerung des Betriebes von Benzinmotoren und ihrer Vergaser erlassen worden. Durch solche Gesetze und Verordnungen werden zulässige Höchstgrenzen für Motorabgase festgesetzt und indirekt damit Toleranzen für die Arbeitsweise von Vergasern durch ihren gesamten Betriebsbereich. Im einzelnen kann für jeden Vergaser eine Idealkurve des Luft-Treibstoffverhältnisses gegenüber dem Luftdurchfluß für den gesamten Betriebsbereich des Vergasers entworfen werden. Eine derartige Kurve beginnt bei einem Punkt, der als "gedrosselter Leerlauf" bekannt ist, wobei die Drosselklappe gänzlich geschlossen ist. Für gewöhnlich ist dies der Punkt des geringsten Luft-TreibstoffVerhältnisses. Wird aber die Drosselklappe betätigt und der Motor beginnt zu beschleunigen, so steigt das Luft-Treibstoffverhältnis stark bis zum "vollen Leerlauf" an, bei dem sich die Drosselklappe so weit geöffnet hat, daß ein zusätzlicher Auslaß in der Eintrittsöffnung des Vergasers sich zu öffnen beginnt. Ab diesem Punkt verflacht die Kurve des Luft-Treibstoffverhältnisses und bleibt verhältnismäßig konstant, wenn such der Luftdurchfluß steigt. Sobald sich die Drosselklappe bei weiterer Beschleunigung noch stärker verdreht, so wird der Punkt der "teilweisen Drosselung" erreioht, bei dem die Drosselklappe sich so weit geöffnet hat, daß sich ein weiterer Auslaß am Eingang des Vergasers zu öffnen be-

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ginnt« Wenn sich schließlich die Drosselklappe noch weiter bis in ihre Extremlage dreht, so ist damit der Punkt der "voll geöffneten Drosselklappe" erreicht.

Es ergäbe sich nun eine vollständige oder nahezu vollständige Verbrennung mit äußerst geringer Luftverschmutzung, würde ein serienmäßig hergestellter Vergaser genau so einer Idealkurve des Luft-Treibstoffverhältnisses gegenüber dem Luftdurchfluß über seinen gesamten Betriebsbereich folgen, wobei überdies auch andere Teile des Motors entsprechend eingestellt sein müßten. Solche Idealbedingungen werden 4er praktisch nie erreicht, und es ist eines der durch die entsprechenden Gesetze und Verordnungen angestrebten Ziele, die Abweichungen von diesen Idealbetriebsbedingungen zu kontrollieren.

Um nun die Forderungen dieser Gesetze und Verordnungen bezüglich der Abgase zu erfüllen, ist es in der Industrie Praxis geworden, bei der Vergaserproduktion jeden fertiggestellten Vergaser auf einen Prüfstand zu stellen, um quantitativ die vom Vergaser verarbeitete Menge an Luft und Treibstoff bei einer oder mehreren der oben genannten Einstellungen der Drosselklappe zu bestimmen und so festzustellen, ob diese Werte innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen liegen. Obwohl es zahlreiche verschiedene Arten von Prüfständen zum Prüfen serienmäßig hergestellter Vergaser gibt, haben sie alle eine Anzahl von Merkmalen gemeinsame Bisher wurde die Luftmenge beim Austritt der Luft aus dem Vergaser und nach Abscheiden des Treibstoffes gemessen. Die Luftmessungen wurden dabei auf verschiedene Art gewonnen, beispielsweise durch Standsoheiben—messer, Venturimesser und mit Schalldüsen. Unabhängig von der Messung der

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Luft aber wurde der 'Treibstoffdurchfluß in jedem Falle an einer Stelle vor dem Vörgaserschwimmergehäuse gemessen. Hiezu wurden bisher verschiedene Arten von Meßgeräten verwendet, wie U-Rohre und positive Förderineßgeräfce.

Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr.

2 597 231 einen Vergaserprüfstand, bei dem die Luft unterhalb des Vergasers mittels eines Standscheibeiimes— sers und der Treibstoffdurchfluß oberhalb des Vergasers mittels eines Treibstoffdurehflußmessers mit variablem Feld (variable area fuel flow meter) gemessen wird. Dies ist im wesentlichen zur Gänze ein manuell durchzuführendes Verfahren, das dementsprechend langsam und ungenau ist. Eine Verbesserung ergibt sich allerdings aus dem US-Patent Nr. 3 452 590, wobei der Luftdurchfluß mittels eines Standsoheibenmessers unterhalb des Vergasers, der Treibstoffdurchfluß oberhalb des Vergasers mittels eines positiven Fördermeßgerätes zu messen ist. Der Vorteil dieser bekannten Anordnung gegenüber dem älteren Vorschlag liegt in der automatischen Errechnung des Luft-TreibstoffVerhältnisses,

Ein anderer Prüfstand ist im US-Patent Nr.

3 469 442 geoffenbart, bei dem ebenfalls unterhalb des Vergasers der Luftdurchfluß gemessen wird, wobei hiezu Schalldüsen und für die oberhalb des Vergasers durchgeführte Tre ibs toffdurohflußmes sung mittels eines' Treibstofförder- und -durchflußmessgerätes vorgenommen wird. Neuerdings wurde schließlich ein äußerst komplexer und ausgeklügelter Vergaserprüfstand im US-Patent Nr.

3 517 552 beschrieben, bei dem unterhalb des Vergasers Schalldüsen für die Luftdurchflußmessung und oberhalb des Vergasers ein Massendurchflußmeßgerät für die Treibstoffdurchflußmessung vorgesehen sind.

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Mit Einrichtungen der letztgenannten Art ist ea bereits möglich, sehr genaue Messungen des Treibstofidurehflusses oberhalb des Vergasers und überaus genaue Messungen des Luft-Treibstoffverhältnisses durchzuführen« Allerdings wohnen diesem System zwei Beschränk kungen inne. Die eine Beschränkung resultiert aus der Anlaufzeit, die zum Erzielen eines konstanten Durchflusses nach Einstellungen am Vergaser gebraucht wird, und die andere Beschränkung liegt in der Unmöglichkeit der Messung der Treibstoffverteilung aus den einzelnen Vergaserlufttrichtern eines mehrere solcher Luftrichter aufweisenden Vergasers. Da nun auch ein mehrere Lufttrichter aufweisender Vergaser nur ein einziges Schwimmergehäuse und einen einzigen Schwimmerinechanismus aufweist, ist es natürlich bei einer Messung oberhalb des Vergasers unmöglich, den Treibstoffdurchfluß durch die einzelnen Trichter festzustellen· Obwohl Messungen der Verteilungen zur Zeit nicht vorgeschrieben sind, wäre die Möglichkeit einer solchen Messung doch von Vorteil,

Was nun die erstgenannte Beschränkung betrifft, so ist dieses Problem zur Zeit wesentlich ernster. Wenn nämlich ein Vergaser fürs erste auf einen Prüfstand gestellt wird und eine Treibstoffleitung zum Zuführen von Treibstoff zum Schwimmergehäuse angeschlossen wird, so benötigt man zunächst eine vorbestimmte Zeit, bis das Schwimmergehäuse gefüllt ist* Zusätzlich hat sich herausgestellt, daß der Vergaser nicht unmittelbar nach der Füllung des Schwimmergehäuses gleich seinen Dauerbetriebszustand erreicht. Erst mit der Zeit werden die sich zunächst ergebenden Schwankungen gedämpft, und erst dann erreicht der Vergaser seinen Dauerbetri ebszustand·

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Die ursprünglich für die Prüfung von Vergasern vorgesehenen Toleranzen waren groß genug, daß Schwankungen des Schwimmers die Gewinnung eines brauchbaren Ausgangssignals am Prüfstand nicht beeinträchtigten. Prüfstände, wie sie aus der US-PS Nr.3 517 552 bekannt geworden sind, waren deshalb früher im Stande, innerhalb einer vorgegebenen Zeit eine verhältnismäßig große Anzahl von Vergasern zu prüfen. Mit den wachsenden Anforderungen an die Genauigkeit der Treibstoffmessungen an Serienvergasern im Hinblick auf die Forderungen einer reineren Luft jedoch, wurden immer größere Meßgenauigkeiten benötigt. Zur Zeit liegen die zulässigen Toleranzen für die Arbeitsweise eines Vergasers bereitsjln einem Bereich j in dem Schwankungen des Schwimmers im Vergaserschwimmergehäuse nicht mehr vernachlässigt werden können. Es ist deshalb notwendig, abzuwarten, bis die Schwankungen des Schwimmers und die daraus resultierenden Änderungen der Durchflußmenge oberhalb des Vergasers abgeklungen sind, bevor eine repräsentative Durchflußmessung erzielt werden kann. Aus diesem Grunde sind Prüfsysteme, wie sie das US-Patent Nr. 3 517 552 beschreibt, mit Treibstoffdurchflußmessung oberhalb des Vergasers innerhalb einer gegebenen Zeit nur zum Prüfen weniger Vergaser geeignet.

In der von der Anmelderin kürzlich eingereichten Patentanmeldung des Erfinders Edward H₀ Casey ist nun zwar ein Verfahren und eine Einrichtung beschrieben, mit deren Hilfe viele derjenigen Probleme gelöst werden, die bei bisher bekannten Vergaserprüfständen auftraten» Wesentlich an diesem älteren Vorschlag der Anmelderin ist, daß die Bestimmung des Luft-Treibstoff— Verhältnisses durch Messungen erzielt wird, die sämtlich unterhalb der Drosselklappe durchgeführt werden»

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Wenn nun die Messungen unterhalb des Vergasers gemacht werden, so spielen selbstverständlich Änderungen der Durchflußmenge oberhalb des Vergasers infolge von Schwankungen des Schwimmermechanismuses im Vergaserschwimmergehäuse überhaupt keine Rolle, da sie den konstanten Durchfluß des Treibstoffes durch den Vergaser selbst nicht beeinflussen«,

Gemäß dem älteren Vorschlag wurden die Messungen unterhalb des Vergasers auf je eine von zwei verschiedenen Weisen durchgeführte Nach einer Ausführung wird dem Treibstoff ein Indikatormaterial zugesetzt, wobei ein Sensor unmittelbar unterhalb der Drosselklappe die Menge des Indikatormaterials im Luft-Treibstoffgemisch und dadurch indirekt die Menge des anwesenden Treibstoffes bestimmte. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine einzige direkte Messung des Luft- -Treibstoffverhältnisses dadurch ermöglicht, daß eine physikalische Ligenschaft des Luft-Treibstoffgemisches, wie beispielsweise dessen Dichte bestimmt wurde₍ und aus dieser Bestimmung ein für das Luft-Treibstoffverhältnis repräsentatives Signal oder ein für die Menge des Treibstoffes im Gemisch repräsentatives Signal abgeleitet wurdeβ

Obwohl mit Hilfe dieses Vorschlags Verbesserungen gegenüber dem Stande der Technik erzielt wurden und die Probleme im Zusammenhang mit dor Treibstoffmessung oberhalb des Vergasers vermiedeu wurden, haben sich doch unter gewissen Umständen andere Schwierigkeiten herausgestellt. Wenn nämlich beispielsweise Indikatormaterial dem Treibstoff beigegeben ist und eine Sensorein— richtung unterhalb der Drossul-klappe angeordnet wird, so muß diese Einrichtung die gesamte Mischung aus Luft, Treibstoff und Indikatormaterial analysieren,. Die Schwie—

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rigkeit liegt dabei darin, daß das Gemisch zeitweilig weder gleichförmig noch homogen ist, bo daß es schwierig ist, eine repräsentative Probe herauszufinden* Ist anderseits kein Indikatormaterial beigegeben, und es wird eine physikalische Eigenschaft des Luft-Treibstoffgemisches gemessen, so ist es notwendig, den gesamten Treibstoff zur Gewinnung einer homogenen Luft-Treibstoffmischung zu verdampfen Wird dies nicht getan, so muß der Treibstoff sorgfältig gesammelt werden, wobei es unmöglich ist, handelsübliche Treibstoffe zu verwenden, wie dies bei herkömmlichen Vergaserprüfständen geschieht.

Erfindungsgemäß werden diese Probleme bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch beseitigt, daß zunächst eine elektromagnetische Eigenschaft des homogenen Gemisches gemessen wird und daß anschließend aus dieser Messung die Menge zumindest der einen Komponente des Gemisches errechnet wi,rd_e Alle Messungen werden dabei unterhalb der Drosselklappe durchgeführte Dadurch ist es möglich, die Brennstoffverteilung aus den einzelnen Vergaserlufttrichtern eines mehrere solche Trichter aufweisenden Vergasers leicht so festzustellen, daß der Ausstoß aus den einzelnen Vergaser luft trichtern getrennt voneinander behandelt wird. Änderungen der Durchflußmenge oberhalb des Vergasers infolge von Schwankungen des Schwimmermechanismuses im Vergaserschwimmergehäuse sind vollkommen irrelevant, da sie den gleichförmigen Durchfluß des Treibstoffes durch den Vergaser selbst nicht beeinflussen.

Im Rahmen der Erfindung kann ein Vergaserprüfstand zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens duroh Einrichtungen zum Erzeugen eines Luftdurchflusses durch den Vergaser gekennzeichnet sein, und vorzugsweise mit Anzeigeeinrichtungen zum Aussenden eines

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den Luftdurchfluß angebenden Signales versehen sein, durch eine Treibstoffleitung für die Zufuhr flüssigen-Treibstoffes zum Vergaser, welcher Treibstoff im Vergaser mit Luft mischbar ist, ferner durch eine Ausgangsleitung, die das vom Vergaser kommende Luft-Treibstoffgemisch aufnimmt, wobei mit der Ausgangsleitung Prüfeinrichtungen zum Überwachen einer elektromagnetischen Eigenschaft zumindest einer verdampften Komponente des aus dem Vergaser austretenden homogenen Gemisches, vorzugsweise zum Überwachen eines dem Treibstoff zugesetzten Indikatormaterials hoher Absorptionseigenschaften innerhalb eines vorbestimmten Bereiches des elektromagnetischen Spektrums, vorgesehen sind und wobei mit den Prüfeinrichtungen zweckmäßig Einrichtungen zum Bestimmen der Menge der verdampften Komponente, vorzugsweise des Indikatorniaterial's, verbunden sind« Zweckmässig ist das Indikatormaterial so gewählt, daß es eine hohe Absorption gerade in jenem Bereich des elektromagnetischen Spektrums aufweist, in dem der Treibstoff eine verhältnismäßig geringe Absorption aufweist. Nach Entfernung des Treibstoffes vom Luft-Indikatorgemisch ist eine Sonde zur Probenentnahme eines Teils des homogenen Gemisches von Luft und verdampftem Indikatormaterial aus dem Ausstoß des Vergasers vorgesehen und zum Weiterleiten dieser Probe an einen Spektralanalysator, der gerade für diesen Bereich des elektromagnetischen Spektrums besonders empfindlich ist* Der Analysator prüft und mißt die Menge des Indikators im Gemisch und sendet ein entsprechendes Anzeigesignal aus, das die Treibstoffdurchflußmenge durch den Vergaser angibt. Um das Luft-Treibstoffverhältnis zu bestimmen, können herkömmliche Einrichtungen zum Erzeugen eines vorbestimmten Luftdurchflusses durch den Vergaser und

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zum Erzeugen eines Signals entsprechend dem Luftdurchfluß vorgesehen sein, welches Signal durch das dem Treibstoffdurchfluß entsprechende Signal dividiert wird_o Zweckmäßig wird im Rahmen der Erfindung ein Infrarot— —Spektrophotometer zum Messen dei* Indikatormenge unterhalb des Vergasers verwendet«

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten AusführungsbeiSpieles* Fig, 1 ist ein teilweise als Blockdiagramm dargestelltes Schaltschema einer bevorzugten Ausbildung eines erfindungsgemäßen VergaserprüfStandes₀ Fig. 2 veranschaulicht in isometrischer Darstellung, teilweise im Schnitt, einen Verdampfer, wie er an einem Prüfstand gemäß Fig. 1 Verwendung finden kann. Fig_e 3 ist ein Schaltschema zur Veranschaulichung der Arbeitsweise eines Infrarot-Analysiergerätes für einen Prüfstand gemäß Fig«, I.

In einem erfindungsgemäßen Vergaserprüfstand

10 (Fig.l) ist ein Brennstofftank 11 mit flüssigem Brennstoff 12 vorgesehen» Im Brennstofftank 11 ist ein Rührwerk 13 angeordnet, daß durch einen Motor I^ zum Zwecke der Homogenisierung des Brennstoffes 12 antreibbar ist«, Der Brennstoff 12 wird aus dem Tank 11 über eine Leitung 15 mit Hilfe einer Pumpe 16 abgepumpt, die den Brennstoff 12 in eine Leitungsschleife 18 fördert» Das andere Ende der Leitungsschleife 18 ist in den Tank

11 rückgeführt«, Die Leitungsschleife 18 weist eine Mehrzahl von Zweigleitungen 20 auf, die den Brennstoff 12 jeweils einem Vergaser zuführen, ron denen die Konturen eines Vergasers 22 dargestellt sind. Dieser Vergaser 22 enthält das übliche Schwimmergehäuse 21 mit einem Schwimmermechanismus darin,sowie ein automatisches

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I.nil !(lappen-j Lter Jv^i- und Hoohgojeohwindi ekei Is tr<^; ibs1oi.isyst.em und-auch ein übliches Drossel ventil _o

Der Brennstoff 12 im Tank. H kann Benzin Pein, wie es für ein Auto benutzt wird, an dem der Vergaser normalerweise eingebaut sein kann» Es hat sich .jedoch in der Praxis herausgestellt, daß Benzin wegen seiner" hohen Entflammbarkeit und der ihm innewohnenden Gefahren als Treibstoff für diese Zwecke unbefriedigend ist. Es wird daher in der Praxis der Treibstoff 12 im Tank

11 aus einem weniger flüchtigen Stofi, beispielsweise au.-, einer Erdöl fraktion, die alF Stoddard Solvent bekannt ist. und das einen Flammpunkt oberhalb 58 C hat (ioo°F)_f wobei die Gefahren wesentlich htrabgesetz-t werden»

Gemäß einein später noch ausführlich zu beschreibenden bevorzugten Ausführungsbei spiel der Lrfi»dung beinhaltet der Treibstoff 3 2 einen vorbestimmten Prozentsatz eines Indikatorinater-ials_f TJh: den genauen PvoEtiittsatz des IndikatormateriaJβ im Treibstoff festzustellen, können in der LeitimgsKcIiJ eii e i& ein od^r mehrere Sensoren S3 vorgesehen sein* VorzuKPweire ist der erste Sensor 23 am Ausgang der Treibstoff pumpe 16, zu Beginn der Leitungsschleife IS vorgesehen, und ein wuiicrrr Sensor *," li^':l liJiricr der letzte» iiwcigJci.- iuiifi- 20, bevor djo Leituimg εοΐιϊ ei i'.: IS den 'fyt,thniofi'.

12 in den Tank Jl. rüokführt_r Bio Sensoren ⁽,^x<y arbeiten HCf daß sie eine go-wißee Ji«i?ee dor d^roli die Leitungs- ■ichii-i ic- iL· lauf enden Fj Mt. ··. ί pkf. 11 ί"ί:Ρϋϊ><?ϊ η " ;iii(i c;ii{.eni L'orti -:?} 3 f;.(^jr"·'- ί-1'f :: v.'Oh: c---:»- f?;??; ^f-T₅I r .-■?."-';erät !^7/i füiR-lypif.u'1 die von den Sf-nsiireu P'- ; .---./^: führte Flüssifik.citeiner./'e- und «-j'-^ilH cii' flckti ί iiikcs Hicual an der Leifuup ?'}< da·-, für d.ei? Fj r^eirf·;-■?■ ^Γ . lcs Inilitatormaterials im Trcil.'?. toff j ί? rep/iiseii^ - \tiv ist_e Gcwiins eilten -

falls kann das Ausgangssignal an der Leitung 25 einem Anzeigegerät zugeführt werden, oder es kann dazu benutzt werden, um die Zufuhr von Treibstoff und/oder Indikatormaterial in den Tank 11 zu regeln» so daß die Konzentration des Indikatormaterials im Treibstoff 12 in einem vorbestimmten Niveau gehalten werden kann·

Im allgemeinen sind an einem Vergaserprüfstand Einrichtungen vorgesehen, um eine Luftströmung durch den Vergaser zu erzielen und um ein Anzeigesignal für diese Luftströmung zu erzeugen. Im Vergaserprüfstand 10 ist ein den Ausgang des Vergasers 22 aufnehmendes Saugrohr 30 mit einer nicht dargestellten Saugpumpe od, dgl, verbundene Das Saugrohr 30 kann in mehrere Zweigrohre 31 geteilt sein» von denen drei in FIg₀ 1 dargestellt sinde Jedes der Zweigrohre 31 ist gleichartig ausgebildet und enthält eine Schalldiise 32 (sonic nozzle) in Reihe mit einem Steuerventil 33· Schaltdüfüin sind im einzelnen in der bereits erwähnten US-PS Nr, 3 517 5^2 beschrieben. Auch die Verwendung mehrerer Zweigkreise mit Schalldüsen und Steuerventilen ist aus tier bereits genannten US-PS Nr, 3 ²*69 ^ιι^ιί2 bekannte Schall düsen 32 haben d.i. ο Eigenschaft, daß nur ein Druckabfüllpunkt benötigt wird, um das durch die Düse ströniende Luftvolumen au messen. Solange der Druckabfall an der Düse ,ein verbeut iimiitös Maß überschreitet, steht der Druck /or dor Düse in dirakten Verhältnis zum durch die Düse strömenden Luftvolu^n,» Bai Verwendung mehrerer Zweig-rohre 31 mit jeweils einer Schal ldüs<e 32 und einem Regelventil 33 können sine odor mehrere Schalldiisen betrieben werden, sodaß man jede gewünschte Luftströmung durch da3 Saugrohr 30 erhält.

Das Ausgangsende das Vergasers 22 ist mit dem Saugrohr 30 über einen Verdampfer 40 und einen Absehe!-

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der 41 verbunden,. Wie später noch beschrieben wird, dient der Verdampfer ²JtO dazu, um eine im wesentlichen vollkommene Verdampfung des Indikatorinaterials im Treibstoff 12 zu sichern und so eine homogene Mischung von Luft und Indikatormaterial herzustellen. Der Ausgang des Verdampfers 40 ist in den Abscheider 41 geführt, der zum Abscheiden des Treibstoffes 12 von dem Luft- -Indikatormaterialgemisch dient. Der Abscheider kl kann so ausgebildet sein, wie er in Fig. 3 der bereits genannten Anmeldung von Edward H₀ Casey dargestellt ist, wobei er mehrere Platten aufweist, an denen sich der Treibstoff sammeln kann» Der Abscheider kl kann auch ein Sammelbecken 41a an seinem Boden aufweisen, das periodisch über ein Ventil 42 entleert werden kann.

Wie noch erläutert werden wird, tritt am Ausgang des Abscheidern 41 ein homogenes Gemisch von Luft und Indikatormaterial aus, wobei im wesentlichen der gesamte Treibstoff entfernt ist. Verdampfer 40 und Abscheider 41 sind in Fig, 1 nur seheinatisch dargestellt, weil es dem Faohiuanne genügt, ihre Funktion zu keimen, Praktisch können Verdampfer 40 und Abscheider 41 als eine einzige, gemeinsame Einrichtung ausgebildet sein, oder es kann der Verdampfer 40 dann entbehrlich sein, wenn eine vollständige Verdampfung bereits im Vergaser 22 und/oder dem Abscheider 41 erfolgt» Ein bevorzugtes Ausfiihrungsbdisp Lei eines Verdampfers 40, tait dem es gelingt, das Indikatormaterial im wesentlichen /öl la tändig zu vördaiapfen und dabei dennoch die Verdampfung des Treibstoffes infolge genügend geringer Temperatur nib'gl Lenst klein zu halten, ist in Fig^2 dargestellt.

Gemäß Fig, 2 kann der Verdampfer 40 aus einem inneren rohrförmigen Träger ^?i5 und einem äußeren hohlzylindrischen Teil 4b bestehen, welch letatarer vom

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inneren Teil in Abstand gehalten ist₆ Zwischen dem Träger 45 und dem Ilohlzylinder 46 sind Durchzugskanäle 47 aus vielen Schraubflüge]Segmenten 48 für das Luft— -Treibstoff-Indikat'orinaterialgemisch vorgesehene Zweckmäßig sind die Flügel 48 sowohl am Träger 45 als auch am Hohlzylinder 46 befestigt« Auf diese Weise erhält man einen langen Weg für die Luft, den Treibstoff und das Indikatormaterial, wobei eine entsprechende Erhitzung des Treibstoffes zum Verdampfen des Indikators gesichert ist« Die segmentartige, schraubenförmige. Anordnung verhindert, daß Treibstofftröpfchen und Gasgemisch direkt durch den Verdampfer 40 strömen, ohne wenigstens auf einer Fläche aufzuprallen« Die Abstufungen zusammen mit der segmentartig, schraubenförmigen Anordnung bewirkt eine Aufteilung der Strömung und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit über die Flügel 48, sodaß sich eine wirksame Wärmeübertragung ergibt»

Sollte es erforderlich sein, den Träger 45 und den Hohlzylinder 46 zu erhitzen, um die Wirksamkeit der Verdampfung zu verbessern so kann dies auf verschiedene Weise geschehen« Beispielsiv^Teise können Träger 45 und Hohlzylinder 46 mit Heizwicklungen versehen sein, es kann auch der äußere Ilohlzylinder 46 eine doppelte Wandung aufweisen, durch die Dampf geleitet wird* In gleicher Weise kann auch dor Träger 45 hohl ausgebildet sein«. Im allgemeinen ist es ,jedoch nicht erforderlich, dem Verdampfer 40 von außen Wärmeenergie zuzuführen«

Der Ausgang .des. Abscheiders 4i (Fig«l) wird schließlich über das Saugrohr 30 und die Zweigrohre 31 zur Saugpumpe geführt* Wie bereits erwähnt und wie noch im einzelnen beschrieben werden wird, tritt am Auslaß des Abscheiders 41 ein homogenes Gemisch von Luft und

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Jndikatormaterial aus, von dem im west--ntliehen der gesamte Treibstoff entfernt ist. Eine Probe dieser homogenen Mischmiß, wird aus dem Saugrohr 30 mittels einer Sonde 50 entnommen und über eine Leitung 51 einem Spektralanalysator 52 zugeführt« Das Indikatormatorial ist so gewählt_r daß es in einem bestimmten Abschnitt des elektromagnetischen Spektrums eine hohe Absorption aufweist. Dementsprechend ist der Analysator 52 gerade in diesem Bereich des elektromagnetischen Spektrums besonders empfindlich und analysiert die in der Leitung 51 enthaltene Probe, wobei er über eine Leitung 53 ^in für die Quantität des Indikatornial erial s im Saugrohr 30 charakteristisches elektrisches Signal abgibt» Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, wie noch ausführlich beschrieben werden soll, das Indikatormaterial so gewählt, daß es hohe Absorptionseigonschaften in einem bestimmten Bereich des J.nfrarotspek— trums aufweist _r wobei der Spektral analysator 52 ein In-* fraiot-Spektrophotometer ist-. In /jef'em Fall wird «vie Probe nach Analyse durch den Analysator 52 über eine Leitung 5^ in das Saugrohr 30 zu«, /ib3a<sseu rückEeführt« Der Vergaserprüfstand 10 weist auch ein Gerät zum Abgeben eines Signals' auf $ dar? tfir durch den Vergaser fließende Luitnsenffe miei.ht, Li υ derartiges Signal kann auf verschiedene herkörami ieho Ve is cn erzeugt tverden. Wie in der bercitn erv:SIiKt.-i:n HS^FS Nr. 3 5^7 552 beschrieben ist, Izaiiii der Lu ft si ro n; dui-ch eine Schall·» düse i?urcli oinr einselno ui'iiciiablösuu?r an der vor der Ji'ise i.eJG^eiien Seile beg-tiK>n?t werc'.pn* i.i'fiiidung^gemäß i«1 eh! Bruv.lmαϊιύΐ ar 60 im H&ngrubt 30 zwischen dem A_nS-IaB drr- Abscheiders hi und der K-ohrf'"crKweigung der Äwoigriilire 31 und der ^ehaJ IdUt₃ en 32 vorgesehen. Der DrufiLva*iidler 6() tibt über eine >.->:: 11 tine Cl ein elektrit-chos i-'i-'aiaJ ab, das de'-t !«ruck It* Saugrohr 30 anzeigt»

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Der Druckwandler 6θ kann so arbeiten, wie es in der US-PS Nr, 3 517 552 beschrieben ist, und dabei anzeigen, ob der Druck vor den Schalldüsen 32 einen gegebenen Wert übersteigt, bei dem die Schalldüsen 32 von Luft durchströmt werden« Alternativ kann der Druckwandler auch den absoluten Druckwert anzeigen, indem er ein der Luftströmung direkt proportionales Signal abgibt« Die Schwierigkeit bei der Verwendung eines absolute Druckwerte angebenden Druckwandlers liegt darin, daß dabei auch der Druck von etwaigem im .Saugrohr 30 vorhandenen Wasserdampf mitgemessen wird» Wenn jedoch der Vergaserprüfstand 10 für eine verhältnismäßig konstante Feuchtigkeit ausgelegt ist und auch die Feuchtigkeit der Umgebungsatiaosphäre verhältnismäßig konstant bleibt, wie es für gev/öhnlich der Fall ist, so ergibt sich aus dem Vorhandensein yon Wasserdampf nur ein relativ geringer Fehler» Wenn es nicht möglieh ist, eine verhältnismässig konstante Feuchtigkeit aufrechtzuerhalten, so kann der Druckwandler 60 von einem Sauerstoffühler gebildet sein, der ein elektrisches Ausgangssignal über die Leitung 61 sendet, das proportional ist dem Partialdruck von Sauerstoff im Saugrohr 30 _o

In jedem Fall, gleichgültig, ob das Signal in der Leitung 61 den absoluten Luftdruck oder den Partialdruck von Sauerstoff angibt, ist es direkt proportional dem X'Uftdurchfluß im Saugrohr 30 und wird einem Analogverteiler 62 zugeführt* Nach Multiplikation mit entsprechenden Umrechnungsfaktoren kann das Signal mittels eines herkömmlichen Anzeigegerätes 63 zur Anzeige gebracht werden· Das Gerät 63 zeigt also den Luftdurchfluß durch den Vergaser 22 an«

Der Analogverteiler 62 erhält auch über die Leitung 53 ein elektrisches Signal vom Analysator 52,

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das den Partialdruek des Indikatorinaterials im Saugrohr 30 angibt, welches Signal direkt proportional der Menge des Treibstoffes im Saugrohr 30 ist_e Nach Multiplikation mit entsprechenden Umrechnungskonstanten kann auch dieses aus der Leitung 53 stammende Signal mittels eines zweiten herkömmlichen Anzeigegerätes 64 zur Anzeige gebracht werden. Dieses Gerät 64 zeigt also den Treibstoffdurohfluß durch den Vergaser 22 an„ Da nun der Analogverteiler 62 Signale erhält, die direkt proportional sowohl den Durchflußmengen der Luft und des Treibstoffes durch den Vergaser 22 sind, erhält er praktisch alle Informationen, die zum Errechnen des Luft—Treibstoffverhältnisses nötig sind. Entsprechend dem Ergebnis dieser Rechnung sendet der Analogverteiler 62 ein Ausgangssignal über eine Leitung 65 an ein Meßgerät 66, das den entsprechenden Wert anzeigt,

Um nun die Möglichkeit zu berücksichtigen, daß der Prozentsatz von Indikatorinaterial in der Treibstoffuiischung 12 bzw» in der Lei tungsachleif e 18 variieren kann, kann ein Ausgangssignal des Kontrollgerätes 24 über die Leitung 25 als Kontrollsignal dom Analogverteiler 62 zugeführt werden, um so gegebenenfalls die Anzeige des Treibstoffdurchflusses am Anzeigegerät (Λ bzw_o des Luft-Treibstoff-Verhältnisses am Gerät 66 zu korrigieren.

Im Betrieb kann mittels des Vergaserprüfstandes 10 also sowohl die Luft- als auch die Treibstoffdur ohflußmenge und das Verhältnis von Luft zu Treibstoff hinter dem Vergaser 22 bestimmt werden« Auf diese Weise vermeidet man die Beschränkungen bekannter Systeme, welche Beschränkungen sich aus der zur Erzielung eines stabilisierten Durchflusses nötigen Ausgleichszeit nach Justierungen an einem Vergaser ergeben. Ferner teilt man gegenüber bekannten Systemen auch die Möglichkeit,

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die Treibstoffverteilung aus den einzelnen Vergaserlufttrichtern eines mehrere solcher Trichter aufweisenden Vergasers zu messen« Schließlich wird mit dem Vergaserprüfstand 10 auch das Problem der genauen und raschen Messung des Luft- und Treibstoffdurchflusses hinter dem Vergaser 22 gelöst, welche Messung besonders deswegen schwierig ist, weil sich ja am Ausgang des Vergasers 22 eine Mischung aus Flüssigkeit und Aerosol ergibt« -

Die Genauigkeit jeder Prüf— und Meßmethode hängt u_ca_c davon ab, daß man repräsentative und reproduzierbare Proben erhält. Die zur Zeit benutzten Treibstoffe, wie beispielsweise Stoddard Solvent, sind komplexe Mischungen von aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen« Da das Verhältnis der aromatischen zu den aliphatischen Anteilen beim Umlauf durch ein Prüfs3^rstem wechseln kann, ergibt sich eine zu ungenügende Gleichförmigkeit in den Mischungseigenschaften, um die Analyse mit dem gewünschten Genauigkeitsgrad im Rahmen einer Fertigungsstraße durchführen zu können«, Was deshalb benötigt wird, ist eine Analysetechnik, die ausschließlich von Massenwerten abhängte

Ein hoher Gleichförmigkeitsgrad wird erfindungsgemäß für die Prüfflüssigkeit durch Zusetzen eines Indikatormaterials erreicht* Das Indikatormaterial ist selbstverständlich so gewählt, daß es dem Treibstoff 12 eine leicht zu erkennende Eigenschaft erteilt_cWenn nun erfindungsgemäß eine bekannte Menge eines Indikatormaterials dem Treibstoff zugesetzt wird, welches Indikatormaterial aus dem Luft-Treibstoffgemisch verdampf bar ist und dabei eine homogene Mischung mit dein Luftstrom bildet, so kann eine l'epräsentative und reproduzierbare Probe einer solchen Mischung mit herkömmlichen Mitteln geprüft und analysiert werden,. An sich

2 0 S Π f: 2 / fi Ci 3 $

ist es nun zwar möglich, die Gegenwart eines solchen indikatormaterials durch Änderungen einer Kapazität, der Schallgeschwindigkeit, durch Abstimmen von Hohlraumresonatoren, durch kontinuierliches Wiegen und andere Methoden unter Verwendung von Messungen der physikalischen Eigenschaften der Mischung festzustellen. Vorzugsweise wird jedoch ein Verfahren zum Analysieren der homogenen Mischung angewandt, bei dem die Absorptionseigenschaften des Indikators im elektromagnetischen Spektrum bestimmt werden. Insbesondere wird als Zusatz zum Treibstoff 12 ein solches Indikatormaterial gewählt, das eine hohe Absorption in einem vorbestimmten Bereich des elektromagnetischen Spektrums aufweist« Zweckmäßig ist dies ein solcher Bereich des elektromagnetischen Spektrums, in dem zwar das Indikatormaterial hohe Absorptionseigenschaften aufweist, dagegen der Treibstoff selbst nur eine verhältnismäßig niedrige Absorption hat. Beim Durchlaufen durch den Analysator 52 kann dann die Probe einer Strahlungsquelle ausgesetzt werden, die innerhalb des interessierenden Bereiches ein breites Strahlungsspektrum aufweist. Dadurch, daß man die durch die den Prüfraum durchlaufende Mischung absorbierte Strahlungsmenge feststellt, kann eine unmittelbare Anzeige der Menge des Indikatormaterials im Saugrohr 30 abgeleitet werden.

Es wird dem Fachmann klar sein, daß das Indikatormaterial seine hohen Absorptionseigenschaften in beliebigen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums, beispielsweise im X-Strahlen-Spektrum, dem Ultraviolett-Spektrum oder dem Infrarot-Spektrum, aufweisen kann. Erfindungsgemäß wird nun unter Berücksichtigung der zum Prüfen von Vergasern zur Zeit verwendeten Treibstoffe vorgeschlagen, ein Indikatormaterial zu verwenden, das eine hohe Absorption im Infrarotbe-

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2 (Hi R R 3 / fi 6 3 5

reicli aufweist, wobei der Analysator 52 ein Infrarot- -Spektropho-tometer ist» Ein solches Spektrophötometer ist schematisch in Fig. 3 dargestellt.

Gemäß Pig, 3 kann der Analysator 52 eine Infrarot-Sbrahlungsquelle 70 aufweisen, die zwei gleichartige Strahlenbündel 71, 72 Breitenstrahlungsspektrums aussendet. Die Strahlenbündel 7±i 72 werden durch einen Zerhacker 73 moduliert, der durch einen Motor 74 angetrieben ist. Das Strahlenbündel 71 durchläuft einen Probenraum 75t ^{der die} Probe aus der Leitung 51 enthält. Das Strahlenbündel 72 hingegen durchläuft eine Referenzkammer 76, die eine einstellbare Blende 77 aufweist, mit deren Hilfe das Nullniveau des Analysatörs 52 eingestellt wird«, Nach Durchlauf durch den Probenraum 75 einerseits und die Referenzkammer 76 anderseits fallen die beiden Strahlen 71, 72 in eine Prüfkammer

Die Prüfkammer 78 ist eine dauernd abgedichtete Einheit, die in zwei Abteile 79, 80 durch eine dünne Metallmembrane 81 geteilt ist« Beide Abteile 79» 80 werden mit dem zu messenden Gas unter gleichem Druck gefüllt. Sobald das zu messende Gas in den Probenraum 75 dringt, absorbiert es die Infrarotstrahlung der gleichen Wellenlänge, wie das Gas im Abteil 79» Daher wird die das Gas im Abteil 79 erreichende Strahlungsmenge reduziert, woraus sich ein geringerer Druck im Abteil 79 als im Abteil 80 ergibt. Die Metallmembrane 81 wird sich daher nach der Seite des geringeren Druckes verbiegen und diese Verformung wird mittels eiiier Platte 82 in der Prüfkammer 78 festgestellt. Die Metallmembrane 81 und die Platte 82 bilden nämlich die beiden Teile eines kapazitiven Elementes, die mit elektrischen Leitern 83, 84 verbunden sind, welche ihrerseits ein

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2 0 9 0 η 3 / η ft -\ 5

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Ausgangssignal abgeben, das proportional der S tr ah.— lungsabsorption im Probenraum 75 ist.

Als indikatormaterial wird zweckmäßig eine Verbindung unter den Halogenkohlenwasserstoffen ausger wählt, d.h, eine Verbindung, in der wenigstens ein Teil der Wasserstoff atome durch Ilalogenatome, wie Fluor-, Chlor- oder Bromatome, ersetzt sind, Beispiele solcher Verbindungen sind Dichlor-difluor-methan, Diehlor- -tetrafluor-äthan, Diohlor-methan, Dibrom-tetrafluor- -äthan und Trichlor-trifluor-äthan«, Der letztgenannte Fluorkohlenwasserstoff, gehandelt unter der Marke FREON, ist ein nicht flanimbares, nicht toxisches, flüchtiges Material niedrigen Kochpunktes, das eine hohe Infrarot-Absorption in einem Bereich des Infrarot-Spektrums aufweist, in dem Stoddard Solvent sehr geringe Absorptionseigenschaften aufweist_e Es hat sich deshalb dieser Fluorkohlenwasserstoff als sehr zweckmäßig erwiesen. Bei Verwendung eines Verdampfers gemäß Fig. 2 hat es sich herausgestellt, daß diese Verbindung ohne Zufuhr von Wärme vollständig im Luftstrom verdampft. Dabei ergibt sich durch die Ersparung einer Beheizung noch der Vorteil, daß das Stoddard Solvent bei niedriger Temperatur gehalten werden kann, sodaß es nur zu geringem Teil verdampft, wodurch sich eine Verminderung sowohl der analytischen Störungen als auch des Verlustes daran ergibt.

Bevor man also mit der Prüfung beginnt, muß der Tank 11 mit einem entsprechenden Treibstoff 12, wie das Stoddard Solvent, gefüllt werden und darm im Treibstoff 12 mittels des Rührwerkes 13 eine vorbestimmte Menge des Indikafcormaterials, wie Trichlor-trifluor- -äthan, vermischt werden» Die im Treibstoff 12 enthaltene Menge des IiulikatOrmaterials kann in der Leitungsschleife 18 mit Hilfe der Sensoren 23 und des Kontroll—

2 o 9 β η :ι / η 6 :i 5

gerätes 2.h gemessen werden, sodaß man feststellen kann, ob der Prozentsatz an Indikatormaterial beim Verlassen des Tanks 11 der gleiche ist, wie der des - rückgeführten Materials, Sobald sich aber ein Gleichgewicht eingestellt hat, wird ein Vergaser 22 am Verdampfer 40 befestigt, und die Vakuumpumpe in Betrieb genommen, um Luft durch den Vergaser 22 zu saugen. Sobald die Luft durch den Vergaser 22 strömt, so beginnt auch der Treibstoffdurchfluß in der. üblichen Weise.

Unter der Annahme, daß ein konstanter Prozentsatz von Indikatormaterial im Treibstoff 12 enthalten ist, ist die Messung der Menge des Indikatormaterials auch für die Menge des Treibstoffdurchflusses repräsentativ. Wenn also beispielsweise ein Prozent der gesamten Mischung im Tank 11 von Indikatormaterial gebildet ist und die Quantität dieses Indikators im Saugrohr 30 bestimmt wurde, so ist es leicht, daraus die Menge des durch den Vergaser 22 hindurengeströmten Treibstoffes zu errechnen. Mit Hilfe des Vergaserprüfstandes 10 ist eine unmittelbare Ablesung des Luft-Treibstoffverhältnisses am Meßgerät 66 möglich. Dies gesohieht so, daß der Partialdruck des Trichlor—trifluor-äthandampfes zum Partialdruck entweder des Sauerstoffes in der Luft oder einfach des Gesamtluftdruckes, wie vorher beschrieben,ins Verhältnis gesetzt wird. Die Konzentration des Indikatormaterials wird im Treibstoff 12 zweckmäßig auf einen konstanten Wert eingestellt. Schwankungen können jedoch leicht über das Kontrollgerät 2k kompensiert werden·

Auch der Indikatordampf muß homogen mit dem Luftstrom gemischt sein. Gleichzeitig muß auch flüssiger Treibstoff und verdampfter Treibstoff aus dem Luftstrom ausgeschieden werden. Dies ist notwendig, um analytische Beeinflussungen und ein Verschmutzen der optischen Flächen im Analysator 52 auf ein Minimum herab-

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222Π793 3.H

zusetzen und gleichzeitig auch den Analysator 52 mit einer glei chförmi gen, homogenen Mischung zu versorgen. Der Abscheider kl muß daher so konstruiert sein, daß

er flüssigen und verdampften Treibstoff in hohem Maße abscheidet, der dann im Decken kl η gesammelt und durch das Ventil k2 hindurch abgelassen wird. Die Sonde 50 zur Probenentnahme ist deshalb im Sauerohr 30 hinter dem Abscheider kl angeordnet, damit einem nicht disperaierenden (non-disbersive) Infrarotanalysator eine "reine" Probe zugeführt wii'd.

Wäre es möglich, eine genügende Gleichförmigkeit der Mischungseigenschaften des Treibstoffes Ii? selbst aufrechtzuerhalten, so könnte man auf den Indikator verzichten und einfach den '.treibstoff selbst völlig verdampfen und so ein homogenes Luft-Treibstoffgemisch herstellen. Diese Mischung aus verdampftem Treibstoff könnte dann so analysiert werden, daß man einen bestimmten Bereich des elektroinaenetischen Spektrums betrachtet, beispielsweise des Infrarotspektrums, um so die Treibstoffdurchflußmenge durch das Saugrohr 30 quantitativ zu bestimmen. Dies würde jedoch die Verwendung neuer Treibstoffarten im Vergaserprüfstand erfordern, was im Hinblick auf die langjährige Erfahrung im Gebrauch der zur Zeit üblichen Lösungsmittel unerwünscht erscheint. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch ohne weiteres möglich, den Treibstoff selbst zu verdampfen und seine Eigenschaften in Bezug auf elektromagnetische Strahlung zu prüfen bzw. zu messen.

Für das Eichen eines Vergaserprüfstandes 10 gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die eine Möglichkeit, die Vergleichsmethode, besteht darin, den Vergaser 22 mit einem Standard- bzw. Meistervergaser zu vergleichen. Solch ein Meistervergaser kann an den Verdampfer kO an-

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geschlossen worden und, wie beschrieben, geprüft werden» fahrend dor Meisterversaser an den Verdampfer kO angeschlossen ist und luft und Treibstoff hindurclistronu'ii, können die Auswertungen am Prüfstand so justiert werden, daß man das richtige Luft-Treibstoffverhältnis ablesen kann« Im einzelnen wird nach Befestigung des Meistervergasers am Verdampfer Ί0 ein bestimmter Lufteinlaßdruck durch Einstellen der Ventile 33 gewählt. Sodann muß der.Maistervergaser bei einer vorbestimmten Drosselöffining und bei einer bekannten Lüftdurchflußmenge, wie sie am Meßgerät 63 abgelesen werden kann, eine bekannte Treibstoffdurchflußmenge und ein bekanntes Luft-freibstof!'Verhältnis ergeben. Zu diesem Zeitpunkt sind die Meßgeräte 64t und 66 noch ungeeicht» Es ist daher lediglich notwendig, die Blende in der Referenzkammer 76 so einzustellen, daß sich an den Meßgeräten Sk und 66 der Nullpunkt ergibt, und der Auswerteverteiler 62 muß so eingestellt werden, daß die Meßgeräte 6'*, 66 die bekannte Treibstoffdurchflußmenge und das bekannte Luft-Treibstoffverhältnis anzeigen. Nach der Messung in einem Betriebsbereich, beispielsweise "gedrosseltem Leerlauf", können noch andere Ventile 33 und Schalldüsen 32 betätigt werden, um so die Geräte 64t, 66 auch bei "vollem Leerlauf" (off idle), "Drosselklappe teilweise.geöffnet" und/oder "Drosselklappe ganz geöffnet" zu eichen.

Eine andere Eichmögliehkeit liegt in der Verwendung eines Eichösenblattes. Ein Eichösenblatt ist im wesentlichen ein flaches Metallstück mit einer durchgebohrten Öse, die den Durchflußquerschnitt eines Vergasers unter bestimmten Verhältnissen darstellt· Im allgemeinen verwendet man verschiedene Eichösenblätter mit verschieden großen Ösen, die verschiedenen Luft-

? o 9 ß π ί ι η in

at

durohflußmengen durch einen Vergaser entsprechen. Derartige Eichösenblätter bewirken automatisch eine Einstellung des Vakuums unterhalb des Vergasers, die der richtigen Drosselöffnung entspricht. Bei Steuerung des Luftdurchflusses mit Hilfe solcher Eichösenblätter kann der Treibstoff mit einer genau bekannten Durohflußmenge eingespritzt werden, wodurch man eine Basis für die Eichung erhält und so die Genauigkeit des Systems bestimmt.

Die Schwierigkeit bei solch einem Vorgehen liegt in der Genauigkeit der Durchflußsteuerung. Beispielsweise kann der Durchfluß bei gedrosseltem Leerlauf durch einen Vergaser 22 nur 30 cc/min betragen. Ist nun eine Prüfgenauigkeit für den Durchfluß mit maximal 0,1$ erwünscht, so ergibt sich eine zulässige Änderung von nur 0,03 cc/min, weniger also als ein Flüssigkeitstropfen pro Minute. Eine Möglichkeit, um eine solche Steuergenauigkeit zu erhalten, liegt in der Verwendung einer Mattglasspritze, deren Kolben durch eine von einem Elektromotor getriebene Leitspindel betätigt wird. Die Motorgeschwindigkeit kann dann durch eine elektronische Regelschaltung konstant gehalten werden. Andere Verfahrensweisen sind dem Fachmanne hinlänglich bekannt. In jedem Fall können die Anzeigegeräte 64, 66 bei bekannten Luft- und Treibstoffdurchflußmengen durch das System hindurch leicht geeicht werden.

Sobald die Anzeigegeräte 64, 66 mittels eines Meistervergasers oder eines Eichösenblattes geeicht sind -welche Eichung normalerweise vor Beginn jeder Prüfung vorgenommen wird- kann dann ein serienmäßig hergestellter Vergaser auf den Verdampfer ^!i0 gesetzt werden und der Durchfluß, wie beschrieben, geprüft werden, wobei die Anzeigegeräte 6^, 66 die Treibstoffdurchflußinonge und das Luft-Treibstoffverhältnis für eine An-

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^} Ii ^{i β π :i / ο i\ ) f.

zahl unterschiedlicher Einstellungen der Drosselklappe anzeigen.

Die Vorteile eines Vergaserprüfstandes 10 liegen auf der Hand. Vor allem werden durch einen Vergaserprüfstand 10 all jene Beschränkungen vermieden, die Systemen mit Messung des Eingangstreibstoffdurchflusses innewohneiio Vor allem wird die Beschränkung vermieden, die aus der Anlaufzeit zum Erhalt eines gleichmäßigen Zustandes des Durchflusses nach Einstellungen am Ver gaser resultiert. Bei einem Prüfstand 10 spielen Änderungen in der Eingangsdur chflußinenge, die durch Vibrationen des Schwimmermechanismuses im Schwimmergehäuse 21 des Vergasers hervorgerufen werden, überhaupt keine Rolle, da sie den konstanten stetigen Durchfluß von Treibstoff durch den Vergaser 22 nicht beeinflussen« Es wird daher nur eine verhältnismäßig geringe Zeit nach dem Anfüllen des Vergaserschwimraergehäuses 21 und dem Beginn des Durchflusses des Treibstoffes in den Vergaser 22 benötigt, bevor Ausgangssignale an den Anzeigegeräten 64, 66 angezeigt werden.

Ein weiterer Vorteil eines Vergaserprüfstandes 10 liegt in der Vermeidung einer weiteren Beschränkung von Systemen mit Eingangstreibstoffdurehflußmessung, nämlich in der Vermeidung der Notwendigkeit, die Treibstoffverteilung aus den einzelnen Vergaserlufttrichtern eines mehrere Trichter aufweisenden Vergasers zu messen. Viele Automotoren sind mit mit zwei oder vier Lufttrichtern versehenen Vergasern ausgerüstet. Im Falle eines zwei Lufttrichter aufweisenden Vergasers wird der Vergaser buchstäblich in die Hälfte geteilt, wobei ein Lufttrichter des Vergasers die Hälfe der Zylinder des Motors beliefert, wogegen der andere Lufttrichter die übrigen Zylinder des Motors beliefert. Bei Systemen

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mit Eingangstreibstoffdurchfl ußniessunii ist es lediglich möglich, den Gesaititdurchi'luß durch don Vergaser zu analysieren, Dagegen kann mit einem er lind uns: sg em äßen System die gesamte Einrichtung hinter dem Vergaser 22 entsprechend verdoppelt werden, sodaß Luft, Treibstoff und Indikator aus den einzelnen Vergaserlufttrichtern getrennt voneinander behandelt, analysiert und gemessen werden können« Auf diese Vveise ist eine individuelle Einstellung der einzelnem Lufttrichter des Vergasers leicht zu erzielen«

Das gleiche System kann auch zur Überprüfung der einzelnen Lufttrichter eines vier Lufttrichter aufweisenden Vergasers verwendet werden. Im einzelnen kann ein vier Lufttrichter aufweisender Vergaser im wesentlichen als aus zwei Hälften bestehend angesehen werden, wobei jede Hälfte des Vergasers zwei Vergaserlufttrichter aufweist, die sequenziell arbeiten und das gleiche Ansaugrohr beliefern» Da also der Ausstoß von zwei Vergaserlufttrichtern einer Seite des Vergasers vor Zufuhr zum Motor zusammengefaßt wird, können sie auch gemeinsam analysiert und eingestellt werden. F¹Ur Forschungszwecke können aber selbstverständlich auch ,jeder der Vergaserlufttrichter eines vier Lufttrichter aufweisenden Vergasers getrennt voneinander geprüft werden.

Durch die vorliegende Erfindung ergeben sich aber noch weitere Vorteile und Möglichkeiten, die mit bekannten Systemen nicht erziel bar sind. Da das erfindungsgemäße System nicht darauf beschränkt ist, Treibstoffmessungen am Eingang in das Ver/rasersoljwimmergehäuse zu machen, sondern die Sondo zur Probenentnahme aus dem Luft-Treibstoffgemisch unterhalb des Vergasers angeordnet ist, ist das erfinduiiiisgemäße System zu I¹Or-

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schungszwecken ideal geeignet, um den Luft- und Treibstoffdurohfluß zu analysieren und zu verzweigen. Im einzelnen ist es mit einem erfindungsgemäßen Verfahren leicht, die Durchflußverteilung nicht nur an einem Prüfstand, sondern auch dann zu analysieren, wenn der Vergaser 22 auf einen Motor gesetzt ist. Alle Motoren weisen Verzweigungen auf, um den Ausstoß aus dem Vergaser 22 zu den einzelnen Zylindern des Motors zu leiten. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann dazu benutzt werden, um den Durchfluß durch solche Verzweigungsleitungen zu analysieren, indem mehrere Sensoren an verschiedenen Stellen der Verzweigungsleitungen untergebracht werden.

Mit einem Vergaserprüfstand 10 werden auch alle jene Probleme gelost, die sich noch aus dem älteren Vorschlag gemäß der auf den Namen Edward H. Casey lautenden US-Patentanmeldung ergeben. Insbesondere wird durch das Verdampfen des Indikatormaterials und durch Bilden einer homogenen Mischung von Luft und Indikatormaterial und das darauffolgende Separieren der Mischung vom Treibstoff selbst die Schwierigkeiten beseitigt, die sich aus einer ungleichmäßigen, unhomogenen Mischung ergeben. Ferner ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht notwendig, den gesamten Treibstoff zu verdampfen und eine physikalische Eigenschaft desselben abzufühlen, obwohl es ohneweiteres auch möglich ist, den Treibstoff selbst zu verdampfen, um seine Eigenschaften bezüglich elektromagnetischer Strahlung abzufühlen.

Patentansprüche:

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2 f; -*i R R 3 / Π Β .3 δ

Claims

Patentansprüche :

Iy Verfahren zum Prüfen von Vergasern, bei dem ein vorbestimmter Luftdurchfluß durch den Vergaser aufrechterhalten wird, flüssiger Treibstoff dem Vergaser zugeführt wird und der Ausstoß des Vergasers bestehend aus einem im wesentlichen homogenen Gemisch von Luft und zumindest einer verdampften Komponente des Treibstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine elektromagnetische Eigenschaft des homogenen Gemisches gemessen wird, und daß anschließend aus dieser Messung die Menge zumindest der einen Komponente des Gemisches errechnet wird.

2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Treibstoff ein vorbestimmter Prozentsatz eines Indikatormaterials zugesetzt wird, das hohe Absorptionseigenschaften in einem bekannten Bereich des elektromagnetischen Spektrums aufweist, wobei dieses Indikatormaterial die zu bestimmende Komponente des Treibstoffes bildet und wobei beim darauffolgenden Messen die Menge des Indikatormaterials im Gemisch bestimmt wird«,

3o Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Treibstoffdurchflußmenge und das Luft-Treibstoffvertfiltnis des Vergasers bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Anzeige über die Menge der zu bestimmenden Komponente des Gemisches, vorzugsweise des Indikatormaterials, gewonnen wird, daß ferner eine Anzeige der Luftdurchflußmenge durch den Vergaser gewonnen wird und daß anschließend die zweitgenannte Anzeige durch die erste geteilt wird, woraus sich eine dritte ergibt, die das Luft-Treibstoffverhältnis des

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on

durch den Vergaser hergestellten Gemisches angibt«

A· Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Prozentsatz des Indikatormaterials im Treibstoff kontrolliert wird und man dabei eine Anzeige hiefür gewinnt und daß die das Luft-Treibstoffverhältnis angebende Anzeige entsprechend den Änderungen im Prozentsatz des Indikatormaterials modifiziert wird.

5· Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder k_t dadurch gekennzeichnet« daß ein Indikatormaterial gewählt wird, das hohe Absorptionseigenschaften in einem bekannten Bereich aufweist, der mit einem Bereich übereinstimmt, in dem der Treibstoff eine verhältnismäßig geringe Absorption aufweist.

6« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als elektromagnetische Eigenschaft des- Gemisches die Infrarot-Absorption des Gemisches gemessen wird»

7. Vergaserprüfstand zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Erzeugen eines Luftdurchflusses durch den Vergaser (22) und durch eine Treibstoffleitung (20) für die Zufuhr flüssigen Treibstoffes zum Vergaser, welcher Treibstoff bei Luftdurchfluß im Vergaser mit Luft mischbar ist, ferner durch eine Ausgangsleitung (30), die das vom Vergaser kommende im wesentlichen homogene Luft-Treibstoffgemisch aufnimmt, wobei mit der Ausgangsleitung Prüfeinrichtungen (52) zum Überwachen einer elektromagnetischen Eigenschaft zumindest einer verdampften Komponente des aus dem Vergaser austretenden homogenen Gemisohes und mit den Prüfeinrichtungen zweckmäßig Einrichtungen (62) zum Bestimmen der Menge der verdampften Komponente verbunden sind«

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??'/9793

8, Vergaserprüfstand zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 6, gekennzeichnet durch liinriohtungen zum Erzeugen eines Luft— durchflusses durch den Vergaser (22) und mit Anzeigeeinrichtungen (6()) zum Aussenden eines den Luftdurchfluß angebenden Signales, duroh eine Treibstoffleitung (20) für die Zufuhr flüssigen Treibstoffes zum Vergaser, welcher Treibstoff bei Luftdurchfluß im Vergaser mit Luft mischbar ist, ferner durch eine Ausgangsleitung (30), die das vom Vergaser kommende im wesentlichen homogene Luft-Treibstoffgemisoh aufnimmt, wobei mit der Ausgangsleitung Prüfeinrichtungen (52) zum Überwachen eines dem Treibstoff zugesetzten Indikatormaterials hoher Absorptionseigenschaften innerhalb eines vor lie stimmten Bereiches des elektromagnetischen Spektrums zum Bestimmen der Menge des Indikatormate— rials verbunden sind,

9« Prüfstand nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Priii einrichtungen (52) mit einem Signalgenerator (81, 82) zum Aussenden eines der Menge der zu überwachenden Komponente, vorzugsweise des Indikatormaterials, entsprechenden Signals verbunden sind, wobei dieses Signal zusammen mit dem den Luftdurchfluß angebenden Signal einer Recheneinrichtung (62) zuführbar ist, an deren Ausgang ein dem Verhältnis von Luft zu Treibstoff entsprechendes Signal abnehmbar ist*

10* Prüfstand nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Treibstoffleitung (20) Kontrol!einrichtungen (23, 2k) zum Überwachen des Prozentsatzes des Indikatormaterials im Treibstoff und zur Abgabe eines dementspreeilenden Signals vorgesehen sind und daß der Ausgang dieser Kontrol!einrichtungen

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2 0 9 8 B 3 / 0 P 3 K

■it der Recheneinrichtung (62) zum Korrigieren des AusgangeaignaIs der Recheneinrichtung in Abhängigkeit yon Änderungen des Prozentsatzes des IndikatorMaterials verbunden ist.

11» Prüfstand nach einem der Ansprüche 7 bis 10) dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Indikatormaterials vor Absorption im Infrarotbereich die Prüfeinriohtungen (52) von einem Infrarotanalysator gebildet sind»

12« Prüfstand nach einen der Ansprüohe 7 bis 11ι daduroh gekennzeichnet, daß den zu prüfenden Vergaser Verdampfungseinriohtungen (40) für die zu überwachende Komponente, vorzugsweise für das Indikator-■aterial) nachgeschaltet sind*

13e Prüfstand nach Anspruch 12, daduroh gekennzeichnet, daß Abscheideeinriehtungen (41) zwisohen den zu prüfenden Vergaser (22) und die Prüfeinrichtungen (52) zum Separieren des flüssigen Treibstoffes von der Luft und dem verdampften Indikatormaterial geschaltet sind.

14« Prüfstand naoh einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Bestimmung des Luftdurchflusses einen Druckwandler (60) für absoluten Druck in der Ausgangsleitung zur Abgabe eines dem Luftdurohfluß proportionalen Signales aufweisen, wogegen die Prüfeinrichtungen (52) mit Einrichtungen zur Abgabe eine· Signalee in Abhängigkeit vom Druck der zu überwachenden Komponente, vorzugsweise des Indikatormaterials, versehen sind, wobei die Recheneinrichtung (62) eine Dividiereinrioh— tung zum Dividieren des dem Luftdürchfluß proportionalen Signals durch das den Druck der zu überwachenden Komponente angebende Signal aufweist«

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15· Prüfstand nach eine* der Ansprüche 9 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (6o) zur Abgabe eines Signals in Abhängigkeit von der Luftdurchflußmenge einen Sauerstoffsensor in der Ausgangs leitung zur Abgabe eines de» Partialdruck dee Sauerstoffes in der homogenen Mischung proportionalen Signales aufweist, wogegen die Prüfeinrichtungen (52) mit Einrichtungen sur Abgabe eines den Partialdruck der zu überwachenden Komponente, vorzugsweise des Indikatormaterials t angebenden Signales rersehen sind, wobei die Recheneinrichtung (62) eine Diridierelnrlchtung zum Dividieren des dem Partialdruck des Sauerstoffes proportionalen Signales duroh das den Partialdruck der zu überwachenden Komponente angebende Signal aufweist«

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L e e r s e i t e