DE2716165C2 - Vergaser für einen Drehkolbenmotor mit Schichtladung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser für einen Drehkolbenmotor mit Schichtladung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Drehkolbenmotoren, insbesondere bei sogenannten Wankelmotoren, die ein Gehäuse aus einem Gehäusemantel mit einer trochoidischen Mantellaufbahn und Gehäuseseitenteilen, die die Enden d:s Gehäusemantels abschließen, eine Exzenterwelle und einen mehreckigen Läufer bzw. Kolben umfassen, der exzentrisch um die Exzenterwelle rotiert, während seine Ecken entlang der trochoidischen Mantellaufbahn gleiten, breitet sich die in der Arbeits- bzw. Brennkammer von einer Zündkerze ausgelöste Flamme in der Regel sehr schnell zum — in Drehrichtung des Kolbens betrachtet — vorderen bzw. vorlaufenden Bereich der Brennkammer aus, wohingegen die Flammenausbreitung in Richtung zum entgegengesetzten hinteren bzw. nachlaufenden Bereich der Brennkammer verhältnismä-Big langsam erfolgt. Die schnelle Flammenausbreitung im vorderen Bereich wird im wesentlichen durch die von der Drehung des Kolbens hervorgerufene Strömung des Luft-/Brennstoff-Gemischs hervorgerufen. Aufgrund dieser unterschiedlichen Flammenausbreitung neigt das im nachlaufenden Bereich der Brennkammer vorliegende Luft-ZBrennstoff-Gemisch zu unvollständiger Ver= brennung, was zu schlechter Brennstoffausnutzung führt und gleichzeitig den Anteil schädlicher unverbrannter Abgasbestandteile erhöht, zu denen insbesondere unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid gehören.

Um diesen Schwierigkeiten entgegenzuwirken, ist bereits ein Drehkolbenmotor mit Schichtladung vorgeschlagen worden, der einen ersten, als Manteleinlaßkanal ausgebildeten Einlaßkanal, der in die trochoidische Mantellaufbahn des Gehäuses mündet, sowie einen zweiten Einlaßkanal aufweist, der vorzugsweise als Seiteneinlaßkanal ausgebildet ist und in der ebenen Innenfläche eines Gehäuseseitenteils an solcher Stelle mündet, daß diese bei der Drehung des Kolbens als erster Einlaßkanal erreicht wird, wobei durch diesen ersten Einlaßkanal ein verhältnismäßig fe^Mes Luft-/ Brennstoff-Gemisch zugeführt wird und durch den zweiten Einlaßkanal lediglich Luft geführt wird, so daß sich in der Brennkammer des Motors schließlich eine derartige Schichtladung ergibt, daß der vordere Bereich der Brennkammer mif einem verhältnismäßig fetten Luft-/Brennstoff-Gemisch gefüllt ist, wohingegen der hintere Bereich der Brennkammer im wesentlichen mit Luft gefüllt wird. Durch eine derartige Schichtladung wird die vollständige Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer erleichtert und es wird die Möglichkeit geschaffen, daß mit einem höheren Gesamt-Luft-/ Brennstoff-Verhältnis gearbeitet werden kann, wodurch der Brennstoffverbrauch und die Schadstoffemission verringert werden können.

In Verbindung mit diesem Drehkolbenmotor mit Schichtladung ist ein Vergaser vorgeschlagen worden, der ein erstes Liefersystem, das ein Luft-/Brennstoff-Gemisch liefert, sowie ein zweites Lieiersystem umfaßt, welches lediglich Luft führt. Diese beiden Liefersysteme haben in Anlehnung an eine Konstruktion eines bekannten Vergasers mit Zusatzbrennstoffzuführungseinrichtung, wit er beispielsweise aus der DE-OS 21 18 095 hervorgeht, jeweils eine eigene Drosselklappe, die zur Steuerung des den Motor zugeführten Gesamt-Luft7Brennstoff-Gemischs miteinander gekoppelt sind. Allerdings führt bei diesem vorgeschlagenen Vergaser lediglich das erste Zuführsystem bzw. das Hauptansaugsystem ein Luft-/Brennstoff-Gemisch, wohingegen das zweite Liefersystem lediglich Luft führt.

Es wurde ferner vorgeschlagen, in das die beiden Drosselklappen verbindende Gestänge eine spezielle Zeitsteuerungseinrichtung einzufügen, damit die Drosselklappe des zweiten Liefersystems gegenüber der Drosselklappe des ersten Liefersystems mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung geöffnet wird, so daß auf diese Weise beim Beschleunigen des Motors bzw. Kraftfahrzeugs kurzzeitig ein fetteres Luft-/Brennstoff-Gemisch geliefert wird, um das Beschleunigungsverhalten des Motors zu verbessern.

Der vorstehend beschriebene Drehkolbenmotor mit Schichtladung arbeitet zwar im normalen Drehzahlbereich und unter den im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs auftretenden Lastbedingungen befriedigend: er weist jedoch den Nachteil auf, daß beim Betrieb mit sehr niedriger Drehzahl und niedriger Last nur sehr wenig Brennstoff zugeführt werden kann, so daß die Gefahr besteht, daß der Motor in diesem Betriebszustand unregelmäßig arbeitet. Beim Betrieb des Motors mit niedriger Drehzahl und geringer Last ist im Leerlaufbetrieb ferner die Abgastemperatur beträchtlich niedriger, so daß die weitere Schwierigkeit auftritt, daß beispielsweise ein zur Reinigung der Abgase von unverbrannten Abgasbestandteilen, wie z. B. von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid, vorgesehener Reaktor, nicht auf seiner optimalen Betriebstemperatur gehalten werden kann, so daß der Reaktor in diesem Betriebszustand des Motors mit einem schlechten Wirkungsgrad arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser für einen Drehkolbenmotor mit Schichtladung zu schaffen, der dafür sorgt, daß der Drehkolbenmotor bei Aurrechterhaltung des Schichtladeprinzips auch bei niedriger Drehzahl und geringer Last gleichmäßig arbeitet und daß die Abgastemperatur in allen Betriebszuständen des Motors exakt überwacht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch das zweite Obergangs- und Leerlaufsystem wird allmn im Leerlaufbetrieb des Motors zusätzlich der Brennstoff in die normale Brennstoffversorgungsleitung eingespeist, so daß in diesem speziellen Betriebszustand der Lauf des Motors stabilisiert und die Abgastemperatur angehoben werden kann. In allen anderen Betriebszuständen des Motors ist dieses zweite Obergangs- und Leerlaufsystem außer Funktion gesetzt, so daß der erfindungsgemäße Vergaser oberhalb einer bestimmten Drehzahl des Motors, wenn der Lauf des Motors durch das Schichtladeprinzip stabil gehalten werden kann, ohne Zusatzeinrichtung auskomrr t

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Drehkolbenmotors, der nach dem Schichtladungsprinzip arbeitet;

Fig.2 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des Vergasers für diesen Drehkolbenmotortyp und

F i g. 3 eine F i g. 2 ähnliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Vergasers.

Zunächst wird auf F i g. 1 eingegangen, die einen Drehkolbenmotor zeigt, der nach dem Schichtladur.gsprinzip arbeitet und bei dem der erfindungsgemäße Vergaser angewendet wird. Der Drehkolbenmotor umfaßt einen Gehäusemantel 2 mit einer trochoidischen Mantellaufbahn !.dessen entgegengesetzte offene Ende von Gehäuses^itenteilen 4 verschlossen sind, die jedes eine ebene Innenfläche 3 haben und zusammen mit dem Gehäusemantel ein Gehäuse bilden, in dem ein dreieckiger Läufer bzw. Kolben 5 so angeordnet ist, daß er um eine Exzenterwelle 9 rotieren kann, wobei Eckendichtleisten 6 in den Eckenbereichen des Kolbens über die »rochoidische Mantellau-fbahn 1 gleiten, während Axialdichtleisten 7 in den Stirnflächen des Kolbens über die ebenen Innenflächen 3 der Seitenteile gleiten. Ein innenverzahntes Hohlrad 8 des Läufers kämmt mit einem Ritzel 10 das am Seitenteil 4 befestigt ist. Jede der drei Kolbenflanken 11 des Kolbens 5 weist eine Mulde ? 2 auf. Im einen Bereich 13 der kurzen Achse des Gehäuses befinden sich Zündkerzen 14. und im anderen Bereich 15 der kurzen Achse des Gehäuses befinden sich ein Atslaßkanal 16 sowie ein Einlaßkanal 17. Der Auslaßkanal 16 und der Einlaßkanal 17 münden in der Mantellaufbahn. In Drehrichtung des Kolbens hinter dem Manteleinlaßkanal 17 befindet sich ein weiterer Einlaßkanal 18. der als Selteneinlaßkanal in der Innenfläche des Seitenteils 4 mündet. Der Manteleinlaßkänäl 17 und der Seiteneinlaßkanal 18 sind über eine Saugleitung 19 bzw. eine Saugleitung 20 mit einem Vergaser 21 verbunden. Bei diesem Drehkolbenmotor mit Schichtladung wird durch den Einlaßkanal 17 zunächst ein Luft-Brennstoff-Gemisch in eine Arbeitsbzw. Brennkammer A eingebracht, die von der trochoidischen Mantellaufhahn und einer der gekrümmten Kolbenflanken 11 mit der darin befindlichen Mulde 12 begrenzt wird. Wenn dann die zugehörige Axialdichtleiste 7 den Seiteneinlaßkanal 18 passiert hat, so daß dieser offen liegt, wird durch den Seiteneinlaßkanal 18 Luft zugeführt Aufgrund der Drehung des Läufers wird das zunächst zugeführte Luft-Brennstoff-Gemisch mitgerissen, so daß es im wesentlichen den vorderen Bereich der Brennkammer füllt, während die durch den Seiteneinlaßkanal 18 zugeführte Luft im wesentlichen den hinteren Bereich der Brennkammer füllt, so daß sich eine Schichtladung mit vorne fettem und hinten magerem Gemisch ergibt Diese Schichtladung wird dann verdichtet und von der Zündkerze 14 gezündet, so daß der Verbrennungstakt eingeleitet wird. Wie bereits erwähnt wurde, ist der Verbrennungsablauf mit fettem Gemisch im vorlaufenden Bereich und magerem Gemisch im nachlaufenden Bereich günstiger als bei gleichmäßiger Ladung oder Ladung mit magerem Gemisch im vorderen Bereich und fetterem Gemisch im hinteren Bereich, und zwar wegen der besonderen Art der Flammenausbreitung bei einem solchen Drehkolbenmotor.

In Fig.2 ist eine erste Ausführu.igsform des Vergasers 21 dargestellt Dieser Vergaser umfaßt ein erstes Saugrohr 22 und ein zweites Saugrohr 23 die parallel zueinander verlaufen. Das erste Saugrohr 22 ist Bestandteil eines Gemischliefer- bzw. -Versorgungssystems und liefert an die mit dem Saugrohr 22 verbundene Saugleitung 19 ein Luft-Brennstoff-Gemisch. Dagegen ist das zweite Saugrohr 23 Bestandteil eines Luftliefer-bzw. -Versorgungssystems, das lediglich Luft an die daran angeschlossene Saugleitung liefert, in F i g. 2 sind die zwei Saugrohre 22 und 23 zur Vereinfachung der Darstellung mit einem gewissen Abstand voneinander dargestellt; es versteht sich jedoch, daß diese zwei Saugrohre bei praktisch ausgeführten Vergasern dicht beieinander verlaufen. Die Saugrohre 22 und 23 weisen jeweils einen Lufteinlaß 24 bzw. 24' und einen Lufttrichter 25 bzw. 25' auf und werden jeweils von einer Drosselklappe 26 bzw. 26' gesteuert. Die Drosselklappe 26 ist mit einer Kurvenscheibe 27 verbunden, und die Drosselklappe 26' ist mit einem Hebel 28 verbunden, der als Kurvenabtaster dient und an der Kurvenscheibe 27 anliegt, so daß dadurch die Verstellung der Drosselklappe 26' mit der Verstellung der Drosselklappe 26 gekoppelt is·. Das erste Liefersystem, d. h. das Gemischliefersystem mit dem Saugrohr 22, umfaßt ferner eine Schwimmerkammer 29, aus der Brennstoff zu einer Spritzdüse 30 gelangt, die ungefähr an der engsten Stelle in den Lufttrichter 25 mündet und über einen Brennstoffkanal 33 mit einer Hauptdüse 31 mit der Schwimmerkammer verbunden ist. Dem Brennstoffkanal 33 ist ferner ein Luftdüse 32 zugeordnet. Der Vergaser umfaßt ferner ein her!:önimiiches Übergangs- und Leerlaufsystem mit einer Übergangs- bzw. Langsamlaufaustrittsbohrung 34. die nahe der geschlossenen Drosselklappe 2t» mündet, einem Leerlaufkanal 38. zu dem eine Leerlaufdüse 35. eine Spardüse 36 sowie zwei Leerlaufluftdüsen 37 gehören, und einer Leerlaufaustrittsbohrung 40, die stromab der Langsamlaufaustrittsbohrung 34 angeordnet ist und mit einer Reguliersehraube 39 versehen ist.

Zusätzlich zu diesem herkömmlichen Übergangsbzw. Langsamlauf- und Leerlaufsystem weist der Vergaser 21 ein zweites Übergangs- bzw. Langsamlaufund Leerlaufsystem ruf, das eine zweite Leerlaufaustrittsbohrung 41, die nahe der ersten Leerlaufaustrittsbohrung 40 mündet, sowie eine zweite Übergangs- bzw.

Langsamlaufaustrittsbohriing 42 umfaßt, die nahe der ersten Langsamlaufausirittsbohrung 34 mündet, wobei diese zweiten Austrittsbohrungen über einen zweiten Leerlaufkanal 46 mit Brennstoff gespeist werden. Das in Fig. 2 dargestellte zweite Langsamlauf- und Leerlaufsystem liegt in einer anderen Schnittebene als das erste Langsamlauf- und Leerlaufsystem und ist lediglich zur Vereinfachung der Zeichnung in derselben Schnittebene dargestellt. Bei einem praktisch ausgeführten Vergaser befinden sich die zweiten Austrittsbohrungen 42 und 41 nahe den ersten Austrittsbohrungen 34 und 40. Auch der zweite Leerlaufkanal 46, über den die zweiten Austrittsbohrungen 42 und 41 mit Kraftstoff versorgt werden, kann sich dicht beim Leerlaufkanal 38 des ersten Langsamlauf- und Leerlaufsystems befinden. Die in F i g. 2 rechts vom Saugrohr 22 dargestellte Schwimmerkammer 29, die das zweite Langsamlauf-und Leerlaufsystem mit Brennstoff versorgt, wie dies noch ausführlicher erläutert werden wird, ist identisch mit der in Fig. 2 links vom Saugrohr 22 dargestellten Schwimmerkammer 29.

Der zweite Leerlaufkanal 4P weist ähnliche Elemente wie der Leerlaufkanal 38 des ersten Langsamlauf- und Leerlaufsystems auf, nämlich eine zweite Leerlaufdüse 51, zwei zweite Leerlaufluftdüsen 44, eine zweite Spardüse 45 sowie eine zweite Regulierschraube 43. Im Gegensatz zum Leerlaufkanal 38 des ersten Langsamlauf- und Leerlaufsystems weist jedoch der Leerlaufkanal 46 des zweiten Langsamlauf- und Leerlaufsystems ferner ein Steuerventil 47 auf, das wahlweise den Leerlaufkanal sperren kann. Bei dem Steuerventil 47 handelt es sich vorzugsweise um ein Magnetventil, das elektrisch von einer elektronischen Steuereinrichtung 48 betrieben wird, die über einen Zündschalter 49 von der Batterie 50 des Kraftfahrzeugs mit Energie versorgt wird. Die Steuereinrichtung 48 wird von einer ersten Fühleinrichtung 52 mit einer ersten Information gespeist, die die Drehzahl des Motors betrifft. Bei dieser ersten Information kann es sich um das Ausmaß der öffnung der Drosselklappe 26 handeln, wenn die Fühleinrichtung bzw. der Motordrehzahlfühler 52 so ausgebildet ist, daß er die Drehstellung der Drosselklappe feststellen kann. Alternativ kann die erste Information der Ansaugunterdruck sein, wenn die Fühleinrichtung 52 eine Einrichtung zum Messen des Ansaugunterdruckes ist. Ferner wird die Steuereinrichtung 48 von einer zweiten Fühleinrichtung 53 mit einer zweiten Information gespeist, die die Temperatur des Abgases des Motors betrifft. Bei dieser zweiten Fühleinrichtung bzw. Abgastemperaturfühler 53 kann es sich um einen Thermostaten handeln, der feststellen kann, ob die Abgastemperatur des Motors oberhalb oder unterhalb eines bestimmten Wertes liegt. Je nach den von den Fühleinrichtungen 52 und 53 gelieferten Informationen steuert die Steuereinrichtung 48 das Steuerventil 47 in der Weise, daß dieses geschlossen ist und die Brennstoffströmung bzw. die Gemischströmung im zweiten Leerlaufkanal 46 unterbricht, wenn die Drehzahl des Motors oberhalb eines bestimmten niedrigen Wertes liegt und wenn die Abgastemperatur oberhalb eines bestimmten Wertes liegt Dies heißt mit anderen Worten, daß das Steuerventil 47 geöffnet ist und Brennstoff- bzw. Gemischströmung durchläßt, wenn der Motor in einem bestimmten Drehzahlbereich mit Leerlaufdrehzahl oder Langsamlaufdrehzahl arbeitet und/oder wenn die Abgastemperatur des Motors , unterhalb des bestimmten Wertes liegt.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Wenn der Motor nach dem Aufwärmen unter mittlerer oder hoher Last arbeitet, erzeugt das erste in Liefersystem, zu dem das erste Saugrohr 22, die Spritzdüse 30, der Brennstoffkanal 33 usw. gehören, ein Luft-Brennstoff-Gemisch, das über die Saugleitung 19 dem Mantcleinlaßkanal 17 zugeführt wird, während das zweite Liefersystem, das das zweite Saugrohr 23 umfaut, ι-, lediglich Luft über die Saugleitung 20 zum Seiteneinlaßkanal 18 liefert. Während dieses Betriebszustandes wird auch eine geringe Brennstoffmenge aus dem herkömmlichen Langsamlauf- und Leerlaufsystem angesaugt, zu , dem die Langsamlaufaustrittsbohrung 34, die Leerlaufaustrittsbohrung 40, der Leerlaufkanal 38 usw. gehören. Aufgrund dieses kontinuierlichen Betriebs des herkömmlichen Langsamlauf- und Leerlaufsystcms erfolgt der Übergang vom Betrieb des Motors mit mittlerer oder hoher Last zum Langsamlauf oder Leerlauf gleichmäßig und fließend. Während des Betriebs unter mittlerer oder hoher Last wird das zweite Langsamlauf-und Leerlaufsystem, das die Leerlaufaustrittsbohrung 41, die Langsamlaufaustrittsbohrung 42, den Leerlaufkanal 46, das Steuerventil 47 usw. umfaßt, vom jo Steuerventil 47 gesperrt gehalten, die Brennstoff- bzw. Gemischströmung im Leerlaufkanal 46 unterbindet. Es wird daher verhindert, daß das zweite Langsamlauf- und Leerlaufsystem die Brennstoffmenge zu stark erhöht.

Wenn der Motor im Leerlauf oder Langsamlauf j5 arbeitet, so wird dieser Betriebszustand von der Fühleinrichtung 52 festgestellt, woraufhin die Steuereinrichtung 48 das Steuerventil 47 öffnet. Das zweite Langsamlauf-und Leerlaufsystem ist dann funktionsfähig und iiefert eine zusätzliche Brennstoffmenge, so daß zeitweilig das Gesamt-Luft-Brennstoff-Verhältnis verringert wird, so daß stabiler Langsamlaufbetrieb oder Leerlaufbetrieb gewährleistet ist.

Wenn die Abgastemperatur unterhalb des bestimmten Wertes liegt, so wird dies von der Fühleinrichtung 53 festgestellt. Dieser Zustand kann unabhängig von der Drehzahl des Motors auftreten, obwohl niedrige Abgastemperatur, außer wenn der Motor kalt ist, in der Regel nur bei Langsamlauf oder Leerlauf auftritt. Bei einer Abgastemperatur unterhalb des vorgegebenen so Wertes wird somit unabhängig von der Drehzahl des Motors durch die Fühleinrichtung 53 die Steuereinrichtung 48 so angesteuert, daß sie das Steuerver'll 47 öffnet. Auch unter diesen Bedingungen Iiefert daher das zweite Langsamlauf- und Leerlaufsystem eine zusätzliehe Brennstoffmenge, so daß zeitweilig das Luft-Brennstoff-Verhältnis verringert wird, was wiederum zur Folge hat, daß die Abgastemperatur des Motors oberhalb eines bestimmten Wertes gehalten wird, der erforderlich ist damit mittels eines thermischen Reaktors eine ausreichende Reinigung des Abgases ausgeführt werden kann, und zwar insbesondere, wenn Zusatzluft eingeblasen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vergaser für einen Drehkolbenmotor mit Schichtladung, mit einem Hauptansaugsystein, das über eine Drosselklappe gesteuert ist und ein s Obergangs- sowie Leerlaufsystem aufweist, das eine für Langsamlauf und Leerlauf ausreichende Brennstoffmenge liefert und dem ein Zusatzansaugsystem zugeordnet ist, dessen Drosselklappe funktionell mit derjenigen des Hauptansaugsystems gekoppelt ist, gekennzeichnet durch ein in das Hauptoder Zusatzansaugsystem (22,25,26 bzw. 23,25', 26') eingegliedertes zweites Obergangs- und Leerlaufsystem (41 bis 46,51) für zusätzliche Brennstoffzufuhr zur Stabilisierung des Motorlaufs und zur Erhöhung der Abgastemperatur, welches ein Steuerventil (47) aufweist, das die zusätzliche Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Abgastemperatur und einem weiteren Motorparameter unterbricht, wenn entsprechend vorbestimmte Werte überschritten werden und umgekehrt.

2. Vergraser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Abgasiemperanir als erstem Motorparameter als zweiter Motorparameter die Motordrehzahl oder der Ansaugunterdruck oder die Drosselklappenstellung zugrunde liegt

3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Obergangs- und Leerlaufsystem (41 bis 46, 51) über ein zweites Saugrohr (23) mit einem Manteleinlaßkanal (17) und einem in Drehrichtung diesem nachgeschalteten Seiteneinlaßkanal (18) mit dem Brennraum (A) des Motors in V. rbindung steht.