DE2419000A1 - Vergaser fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

Vergaser fuer verbrennungsmotoren

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Description

Dr. F. Zumstsin ssn. - Dr. E. A=ssr.iann
Dr. R. Koenigsbergor - Dip!. Phy«.»- Holzbau
0r. F. Zum=ssin jun.
paientanwolte
8 München 2, Bräuhausstraße 4/III
SOGIBOE INDUSCRIELIE DE BHEVETS ET D»ETUDES S.I.B.E,
0129 74 B
Vergaser für Verbrennungsmotoren.
Die Erfindung betrifft die Vergaser für Verbrennungsmotoren, welche in ihrer Einlassleitung vor einem von dem Fahrer betätigten Hauptdrosselorgan ein Hilfsdrοsseiorgan aufweisen, ■ welches sich automatisch und allmählich nach Massgabe der Zunahme der in dieser Leitung strömenden Luftmenge öffnet und ein Dosierglied steuert, welches die Menge an Brennstoff regelt, welcher aus einer Brennstoffquelle kommt, in welcher praktisch der Atmosphärendruck herrscht, wobei der Brennstoff dieser Leitung durch den zwischen den beiden Drosselorganen herrschenden Unterdruck zugeführt v/ird, so dass der durch das Hilfsdrosselorgan bestimmte Durchtrittsquerschnitt für die Luft und der durch das Dosierglied bestimmte Durchtrittsquerschnitt für den Brennstoff praktisch proportional sind, und dass die Luft und der Brennstoff, welche so unter der gleichen Druckdifferenz ge-
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liefertf, im normalen Betrieb ein Geraisch mit praktisch konstantem Gehalt bilden.
Bekanntlich setzen die Normen für die atmosphärische Verseuchung für die Vergaser zur Lieferung der Luft-Brennstoff gemische sehr genaue Gehalte fest, um den Gehalt der Auspuffgase an verseuchenden Gasen zu verringern. Hierfür ist es bereits bekannt (Deutsche Patentanmeldung ITr. 23 08 781.2), den Gehalt des von einem Vergaser gelieferten Luft-Brennstoffgemische automatisch durch einen Servomotor zu regeln, welcher den Querschnitt von den Brennstoff und/oder die Luft des Gemischs dosierenden öffnungen regelt, v/obei dieser Servomotor in Funktion der Kenngrössen der Auspuffgase gesteuert wird. Die Benutzung eines Servomotors zur Regelung derartiger Öffnungen führt jedoch zu einem verhältnismässig hohen Gestehungspreis.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung eines Vergasers dieser Art mit automatischer Eegelung des Gehalts des Luft-Brennstoffgemischs, welcher einfach und billig ist.
Hierfür enthält erfindungsgemäss ein derartiger Vergaser Mittel, welche für die Kenngrössen der Auspuffgase des Motors empfindlich sind und den Gehalt des Brennstoffgemischs regeln, und ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel ein Elektroventil enthalten, welches periodisch während einer sich in Punktion dieser Kenngrössen ändernden Gesamtdauer erregt wird und zur Öffnung und zur Schliessung einer Luftleitung dient, welche in einen die Brennstoff quelle mit der Einlassleitung verbindenden Brennstoff kreis mündet· .
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erf indungsgemässen Vorrichtung.
Fig. 2 und 3 zeigen die gewissen Punkten des Schemas der Fig. 1 entsprechenden Spannungskurven.
Der Vergaser ist im ganzen auf beliebige
geeignete Weise ausgebildet. Er enthält in seiner Einlassleitung 1 vor einem von dem Fahrer(mittels eines nicht dargestellten Gestänges) betätigten Hauptdrosselorgan 2 ein Hilfsdrosselorgan 3, welches sich automatisch allmählich nach Massgabe der Zunahme der in dieser Leitung (in dem Sinn des Pfeils der Fig.1) strömenden Luftmenge öffnet und ein Dosierglied 4 zur Regelung
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-der Brennstoffmenge steuert, wobei der Brennstoff in die Leitung 1 durch einen Speisekanal 5 gesaugt wird, welcher an einer Stelle mündet, an v/elcher praktisch der gleiche Unterdruck wie zwischen den Drosselorganen 2 und 3-herrscht.
Wie dargestellt, kann das Drosselorgan 2 die
Form einer an einer drehbaren Achse 6 befestigten Drehklappe haben.
Das Hilfsdrosselorgan 3 ist in dem Lufteinlauf 7 angeordnet, welcher den Beginn der Leitung 1 bildet und durch ein (nicht dargestelltes) Luftfilter geschützt ist. Es kann die Form eines gleitenden Kolbens haben, welcher mit einer Membran 8 verbunden ist, welche auf einer Seite durch eine Öffnung 9 dem in dem Lufteinlauf 7 herrschenden Druck und auf der anderen Seite durch eine durch die Wand des Kolbens tretende öffnung 10 dem (unterhalb des Atmosphärendrucks liegenden) Druck ausgesetzt ist, welcher zwischen den beiden Drosselorganen 2 und 3 herrscht. Die Wand der Leitung 1 besitzt einen Vorsprung 11, v/elcher gegenüber dem Kolben 3 eine ebene, zu der Fläche des Bodens des Kolbens parallele Fläche besitzt. Der Kolben sucht unter der Wirkung der auf die Membran 8 wirkenden Druckdifferenz aufwärts zu gehen, und zwar entgegen der Wirkung einer !Rückholvorrichtung, z.B.. eines Gegengewichts oder wenigstens einer Feder 12. Der Kolben 3 kann durch ein beliebiges anderes gleichwertiges Drosselorgan ersetzt v/erden (auf einer drehbaren Achse befestigte exzentrische Klappe, federbelastetes Ventil usv/.)· -
Bekanntlich soll das Drosselorgan 3, welches in der Leitung 1 zusammen mit dem anderen Drosselorgan 2 eine Kammer 13 abgrenzt, in dieser Kammer einen Unterdruck aufrechterhalten, welcher praktisch konstant ist oder sich wenigstens gemäss einem bestimmten Gesetz mit der Luftmenge ändert.
Der Brennstoff kommt aus einer beliebigen
Brennstoffquelle, z.B. einem Schwimmerbehälter 14, in welchem der Atmosphärendruck vorzugsweise von "dem Lufteinlauf 7 aus durch einen (nicht dargestellten) Kanal hergestellt" wird, und wird zu dem Speisekanal 3 durch eine Spritzdüse 15 gesaugt. Das Dosierglied 4 wird zweckmässig durch eine Hadel gebildet, deren Querschnitt sich längs der Länge derselben ändert, und welche mit dom Drosselorgan 3 verbunden (und wenn dieses durch einen gleitenden Kolben gebildet wird, an. diesem befostigb) ist, so
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dass die Verschiebengsη des Organs 3 eine Veränderung des freien Ringquerschnitts der Spritzdüse 15 zur Folge haben.
Hierdurch wird der Brennstoff in Funktion der durch die Leitung 1 strömenden luftmenge dosiert. Er wird über den Speisekanal 5 angesaugt und gelangt in die Leitung 1 unmit-. te !bar durch eine das strömungsabwärts liegende Ende des Kanals 5 bildende Öffnung 16. Die Einlassleitung 1 ist mit der Einlassleitung 17 des Verbrennungsmotors verbunden, von welchem schematisch ein Zylinder 18 mit einem Einlassventil 19, einem Auslassventil 20, einem Kolben 21 und einer Auspuffleitung 22 dargestellt ist.
In der Auspuffleitung 22 ist nun ein Fühler
23 angeordnet, welcher ein für den Gehalt des dem Motor gelieferten Luft-Brennstoffgemischs kennzeichnendes elektrisches Spannungssignal liefert. Dieses Spannungssignal kann z.B. von dem Gehalt der Auspuffgase an Sauerstoff oder an Kohlenmonoxyd abhängen. Dieses Spannungssignal (welches abnimmt, wenn der Gehalt des Gemischs bei dem gewählten Ausführungsbeispiel zunimmt) wird einem Eingang 24- eines Vergleichsverstärkers (oder Differentialverstärkers) 25 zugeführt. Der andere Eingang 26 des Vergleichsverstärkers 25 ist mit einem Potentiometer 27 verbunden, welches eine Bezugsspannung liefert, von der zunächst angenommen ist, dass sie unveränderlich ist. Der Verstärker 25 liefert ein zu der Differenz der beiden Eingangssignale proportionales Ausgangssignal. Das Ausgangssignal wird einem Eingang 26 eines Komparators 29 zugeführt. Der andere Eingang 30 des Komparators 29 ist mit einem Generator 31 zur Erzeugung von Sägezahnsignalen verbunden. Das Ausgangssignal des Komparators 29 wird durch einen Leistungsverstärker 32 verstärkt, dessen Signal der Wicklung 33 eines Elektroventils 34· zugeführt wird. Dieses Elektroventil enthält einen Magnetkreis 35, einen mittleren Kern 36 und einen Tauchkern 37, wobei die Ausbildung so getroffen ist, dass, wenn die Wicklung 33 stromdurchflossen ist, der Tauchkern 37 entgegen der Wirkung einer Feder 38 zu dem Kern 36 gezogen wird. Die Feder 38 sucht das äussere Ende 39 des Tauchkerns 37 an einem Sitz 4-0 zu halten, wodurch eine Leitung 4-1 verschlossen wird, welche bei ihrer Öffnung die Zufuhr von Luft (unter einem in der Nähe des Atmosphärendrucks liegenden Druck) uu .dem Zentrum der Spritzdüse 15 durch radiale Öffnungen 42 derselben
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gestattet. Die Leitung 41 kann durch das gleiche Filter wie der Lufteinlauf 7 geschützt werden.
Der obige Vergaser arbeitet folgendermassen*
Es sei zunächst angenommen, dass der Vergaser dem Motor ein Luft-Brennstoff gemisch mit dem richtigen Gehalt liefert. Infolgedessen liefert der Fühler 23 eine Spannung, welche gleich der von dem Potentiometer 27 gelieferten Bezugsspannung ist. Die Spannung A (Ausgangssignal des Verstärkers 25) ist daher null, da die Spannungen an den beiden Eingängen 26 und 24 gleich sind (Fig. 2). Diese Spannung A wird mit dem Signal des Sägezahngenerators 31 verglichen. Der Komperator 29 gibt an seinem Ausgang ein Rechtecksignal 0 mit der Dauer t., welches beginnt, wenn die Spannungen A und B gleich sind und an jeder steilen Stirn des Sägezahnsignals B endet. Nach der Verstärkung werden die Impulse mit der Dauer t. der Wicklung des Elektroventils zugeführt. Infolgedessen wird die Leitung 41 durch den Tauchkern 37 abwechselnd geöffnet und geschlossen, was die Zufuhr von Luft zu der kalibrierten Spritzdüse 15 durch die radialen öffnungen 42 gestattet. Die Frequenz der Impulse mit der Dauer t^ wird zweckmässig so hoch gewählt, dass die in der Spritzdüse 15 ankommende Luftmenge wenig pulsiert, was möglich ist, wenn das Volumen der Leitung 41 gross gegenüber dem Durchtrittsquerschnitt der' öffnungen 42 ist·
Je mehr die Öffnungszeit des' Elektroventils
zunimmt, umso grosser ist offenbar die Luftmenge in der Spritzdüse 15, und umso kleiner ist die Brennstoffmenge in dieser.
Es sei jetzt angenommen, dass aus irgendeinem Grunde (Sinken des Atmosphärendrucks, Zunahme der Aussentemperatur usw.) der Gehalt des dem Vergaser gelieferten Luft-Brennstoff gemischs zunimmt. Die von dem Fühler 23 gelieferte Spannung wird dann kleiner als die Bezugsspannung des Potentiometers 27. Die Spannung A nimmt daher ab, und man erhält die in Fig. 3 dargestellten Signale. Man sieht, dass der Komparator 29 ein Rechtecksignal 0 liefert, dessen Dauer t2 grosser als t^ ist. Dies hat zur Folge, dass das Elektroventil 34 während längerer Zeiten offen ist, und dass im Mittelaäurch die öffnungen 42 strömende Luftmenge zunimmt, wodurch der Gehalt des dem Motor gelieferten Gemischs verringert und auf den normalen eingestellten Wert zurückgeführt wird.
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Man erhält also tatsächlich eine eirfxache Vorrichtung, welche gestattet, den Gehalt des Gemischs eines Vergasers "bei beliebigen Störungen auf einem pralctisch konstanten Wert zu halten.
Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden· So kann insbesondere der Gehalt des Luft-Brennstoffgeniischs in Funktion eines oder mehrerer, von den Betriebskenngrössen des Motors abhängender Parameter verändert werden. Wenn insbesondere der Gehalt in Funktion der Belastung des Motors verändert v/erden soll, kann das Potentiometer 27 durch die Betätigung der Drosselklappe 2 über eine mechanische Verbindung 43 betätigt werden, wie in Fig. 1 dargestellt· Ebenso kann die Einstellung des Gehalts in Funktion der Temperatur (des Motors oder der umgebenden Luft) verändert werden, indem die Bezugsspannung in Funktion dieser Temperatur verändert wird.
Gemäss einer anderen Ausführungsabwandlung kann man, anstatt die Frequenz der Erregerimpulse des Elektroventils 34 konstant zu halten und ihre Dauer zu verändern, diese Dauer konstant halten und die Frequenz verändern, was ebenfalls die gesamte Erregerdauer verändert.
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Claims (1)

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    Patentansprüche
    si/· Vergaser für Verbrennungsmotoren,' welcher in seiner Einlassleitung strömungsaufwärts von einem von dem Fahrer betätigten Hauptdrosselorgan ein Hilfsdrosselorgan enthält, welches sich automatisch und allmählich nach Massgabe der Zunahme der in dieser Leitung strömenden Luftmenge öffnet und ein Dosierglied steuert, welches die Menge an Brennstoff regelt, welcher aus einer Brennstoffquelle kommt, in welcher praktisch der Atmosphärendruck herrscht, wobei der Brennstoff dieser Leitung durch den zwischen den beiden Drosselorganen herrschenden Unterdruck zugeführt wird, derart, dass der durch das Hilfsdrosselorgan bestimmte Durchtrittsquerschnitt für die Luft und der durch das Dosierglied bestimmte Durchtrittsquerschnitt für den Brennstoff praktisch proportional sind, und dass die Luft und der Brennstoff, welche so unter der gleichen Druckdifferenz geliefert v/erden, im normalen Betrieb ein Gemisch mit praktisch konstantem Gehalt bilden, gekennzeichnet durch ein Elektroven- ·. til (34), welches bei seiner Erregung eine Luftleitung öffnet, welche in einen die Brennst off quelle mit der Einlassleitung verbindenden Brennstoffkreis mündet, wobei das Elektroventil diese Leitung schliesst, wenn es nicht erregt wird, und durch Mittel, welche einen für die Kenngrössen der Auspuffgase des Motors empfindlichen Fühler (23) umfassen, um das Elektroventil (34) periodisch während eines solchen Bruchteils der Periode zu erregen, dass die Gesamtdauer der Öffnung des Elektroventils in Funktion dieser Kenngrössen veränderlich ist.
    2 - Vergaser nach Anspruch 1, bei welchem die Mittel zur Regelung des Gehalts eine Bezugsspannungsquelle und eine Anordnung umfassen, welche den eine in Funktion dieser Kenngrössen veränderliche Spannung liefernden Fühler und einen Differentialverstärker enthält, dessen Eingänge die Bezugsspannung und die veränderliche Spannung empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Differentialverstärkers (25) mit einem Eingang eines !Comparators (29) verbunden ist, dessen anderer Eingang die Signale eines Sägezahngenerators (31) empfängt, wobei der Komparator einen Leistungsverstärker (32) speist, dessen Ausgangsgrösse das Erregersignal des Elektroventils (34) bildet.
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    3 - Vergaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsspannungsquelle (27) eine Spannung liefert, v/eiche eine Funktion v/enigstens eines von den Betriebskenngrössen des Motors abhängenden Parameters ist·
    4 - Vergaser nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter die durch die Stellung des Hauptdrosselorgans (2) gekennzeichnete Belastung des Motors ist.
    5 - Vergaser nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter die Temperatur ist.
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