DE2930737A1

DE2930737A1 - Gleichdruckvergaser

Info

Publication number: DE2930737A1
Application number: DE19792930737
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Günter 4040 Neuss Härtel
Original assignee: Bosch and Pierburg System OHG
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1979-07-28
Filing date: 1979-07-28
Publication date: 1981-03-12
Also published as: FR2462567B1; IT8049145A0; SE448900B; IT1127507B; US4359433A; GB2055428B; JPS5620746A; SE8005147L; JPS6151466U; JPS6245067Y2; FR2462567A1; GB2055428A; DE2930737C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichdruckvergaser mit einer unter Unterdruck stehenden Mischkammer, in die bedarfsabhängig Kraftstoff gesaugt wird, ferner mit einem unterdruckgesteuerten Luftventil stromauf der Mischkammer und mit einem fahrerbetätigten Drosselglied stromab der Mischkammer.

Bei bekannten Gleichdruckvergasern der genannten Art steuert das Luftventil auf mechanischem Wege, beispielsweise über eine hiermit verbundene Nadel, den freien Durchtrittsquerschnitt einer Kraftstoffdüse, aus der mittels des Unterdrucks in der Mischkammer in diese Kraftstoff eingesaugt wird. In der Mischkammer entsteht dann eine Luft-Kraftstoff-Emulsion. Es ist ferner bekannt, eine solche Emulsion nicht erst in der Miscliammer entstehen zu lassen, sondern bereits in diesem Zustand in die Mischkammer zu äugen. Es hat sich gezeigt, daß derartige Gleichdruckvergaser mit verschiedenen Problemen behaftet sind, die insbesondere bei nicht betriebswarmen Motor auftreten und sich beispielsweise bei den Abgasschadstoffen sowie dem Verbrauch ungünstig auswirken. Während einerseits die Emulsion in der Mischkammer teils zu unerwünschten Wandungsniederschlägen führt, ist andererseits eine rein mechanische Steuerung einer Kraftstoffzumessung nicht besonders gut geeignet, sämtlichen Betriebserfordernissen in völlig zufriedenstellender Weise gerecht zu werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gleichdruckvergaser der eingangs genannten Art mit vergleichsweise einfachen Mitteln so zu gestalten, daß er einen schadstoffsowie verbrauchsarmen Motorbetrieb auch in kritischen Betriebsphasen und eine vielseitigere Anpaßbarkeit der Kraftstoffzumessung an die verschiedenen Betriebserfordernisse ermöglicht.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Gleichdruckvergaser der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß aus

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durch ein elektronisch gesteuertes und/oder geregeltes Kraftstoff -Zumeßventil, durch einen Kanal zum Zuführen von Zerstäubungsluft und durch eine mit dem Zumeßventil und dem Kanal verbundene, zwischen dem Luftventil und dem Drosselglied in die Mischkammer mündende Kraftstoff-Zerstäuberdüse großer Zerstäubungsgüte mit einer zentrischen Zufuhr von Kraftstoff sowie konzentrischen Zerstäubungsluft bis zum Düsenaustritt und größen- sowie richtungsmäßig unterschiedlichen Geschwindigkeitsvektoren von Kraftstoff sowie Zerstäubungsluft am Düsenaustritt. Die elektronische Kraftstoffzumessung ist im Vergleich zu einer beispielsweise nadelgesteuerten Kraftstoffzumessung wesentlich leichter sowie vielseitiger durchzuführen und mit einfachen Eingriffen an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen. Auch können bei der elektronischen Kraftstoffzumessung außer einer Verknüpfung der zugeteilten Kraftstoffmenge zum Luftdurchsatz (durch Berücksichtigng der jeweiligen Position des Luftventils) zur Erhöhung der GenauigMt weitere Betriebsparameter berücksichtigt werden, wie der Differenzdruck am Luftventil, der Absolutdruck und die Temperatur am Vergasereinlaß. Die elektronische Kraftstoffzumessung ermöglicht ferner auch eine schadstoff- sowie verbrauchsmindernde Anpassung in kritischen Betriebsphasen, wie der Kaltphase. Gleichzeitig führt die hochgradige Kraftstoffzerstäubung in der Mischkammer zu einer derart feinen und großräumigen Kraftstoffnebelverteilung, daß die mit EmulsionajOei Gleichdruckvergasern auftretenden Nachteile insbesondere auch in Verbindung mit der elektronischen Kraftstoffzumessung praktisch vollständig vermieden werden. Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine bessere Gemischaufbereitung im Gemischbildner, eine günstigere Gemischverteilung auf die einzelnen Zylinder und eine gute zeitliche Gleichförmigkeit der Gemischzusammensetzung, und zwar unter vereinfachender Anwendung nur einer einzigen Zumeßstelle für den gesamten Betriebsbereich. Die gute Gemischaufbereitung erlaubt ein Verbrennen sehr magerer Gemische und verbessert den Instationärbetrieb bei verminderten

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Anforderungen an das Saugrohr. Mit dem erfindungsgemäßen Gleichdruckvergaser lassen sich nicht nur heutige, sondern auch wesentlich härtere zukünftige Abgas- und Verbrauchsvorschriften in befriedigender Weise erfüllen.

Vorzugsweise wird als Kraftstoff-Zerstäuberdüse eine solche mit einer ringförmig konzentrisch um den Kraftstoff erfolgenden Zufuhr von Zerstäubungsluft bis zum Düsenaustritt und einer dort erfolgenden einschnürenden Drosselung der Zerstäubungsluft benutzt. Eine solche aus der Einspritztechnik an sich bekannte Zerstäuberdüse (DE-AS 1 776 239) führt bei Gleichdruckvergasern zu einer wesentlich besseren Gemischaufbereitung und in Verbindung mit der elektronischen Kraftstoffzumessung zu günstigeren Betriebsverhältnissen.

Vorzugsweise mündet die Kraftstoff-Zerstäuberdüse von der Wandung schräg in die Mischkammer. Es erfolgt dann zweckmäßigerweise ein Verdampfen des auf die Wandung auftreffenden zerstäubten Kraftstoffs durch eine elektrisch und/oder mit Kühlwasser oder Abgas arbeitende Heizung für die Mischkammerwandung stromab des Luftventils bis über das Drosselglied hinaus. Diese Maßnahme ist vor allem im kalten Zustand von Vorteil, um ein Niederschlagen des Kraftstoffs auf der Mischkammerwandung zu vermeiden und eine noch günstigere Gemischaufbereitung zu erzielen. Das Verdampfen des Kraftstoffs ist wegen der vorherigen hochgradigen Zerstäubung und der damit zusammenhängenden Feinheit der Kraftstofftelichen schnell und energiearm durchzuführen. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich dann, wenn die Heizung vorzugsweise einen die Mischkammer umgebenden Ringraum zum Führen von Kühlwasser oder Abgas und/oder zum thermischen Isoliren der elektrisch zu beheizenden Wandung zwischen dem Ringraum sowie der Mischkammer aufweist. Im Falle einer derartigen Heizung kann im Kaltzustand, also bei kaltem Kühlwasser,

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ein elektrisches Benäzen der Wandung, beispielsweise mittels PTC-Elementen, durchgeführt werden, wobei der Ringraum frei von Kühlwasser ist. Im Warmzustand können demgegenüber die elektrische Beheizung abgeschaltet und das ausreichend wärme Kühlwasser als Heizmedium in den Ringraum eingeleitet werden. Auf diese Weise ergibt sich unter optimaler Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Energie eine stets einsatzbereite Wandbeheizung der Mischkammer, was in dieser Form wegen der nur einen, weiter stromauf liegenden Kraftstoff-Zerstäuberdüse problemlos möglich ist.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform befindet sich zwischen dem Zumeßentil und der Zerstäuberdüse ein Kraftstoff-Drosselventil mit einer mechanischen Steuerungsverbindung mit dem Luftventil. In diesem Fall erfolgt die wesentliche Kraftstoffeimessung über das veränderbare Drosselventil in Abhängigkeit von dem Luftdurchsatz, und die Funktion des zuvor genannten Kraftstoff-Zumeßventils kann sich dabei auf Korrektur- sowie Absperrmaßnahmen der Kraftstoffzumessung beschränken. Im Bedarfsfall können jedoch die beiden mechanisch und elektrisch angesteuerten Ventile auch gleichzeitig zur kontinuierlichen Kraftstoffzumessung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Parametern benutzt werden.

Besonders einfache bauliche Verhältnisse ergebao. sich dadurch, daß das Luftventil und/oder das Drosselglied klappenförmig ausgebildet sind. Da im Rahmen der vorliegenden Erfindung keine nadelgesteuerte Kraftstoffzumessung benutzt wird, wie sie bei Gleichdruckvergasern üblich ist, kann die baulich besonders einfache klappenförmige Ausbildung problemlos eingesetzt werden.

Vorzugsweise wird eine pneumatisch-mechanische Luftventil-Steuerung eingesetzt, um das Luftventil betriebsabhängig zu

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verstellen. Während an sich auch eine beispielsweise elektrische Steuerung hierfür denkbar ist, ist die pneumatischmechanische Ausbildung wegen einer ohnehin erfolgenden druckabhängigen Luftventil-Verstellung von Vorteil. Eine praktische Ausführungsform besitzt eine Membrandose mit eirs? an die Mischkammer angeschlossenen Unterdruckkammer, mit einer diese begrenzenden sowie von einer Druckfeder in der Unterdruckkammer beaufschlagten Membran, mit einer die Membran mit dem klappenförmigen Luftventil verbindenden Betätigungsstange und mit einer Steuerkammer an der zur Unterdruckkammer entgegengesetzten Seite der Membran. Dabei kann die Steuerkammer mit dem Vergasereintritt verbunden sein, und in diesem Fall wird das Luftventil stets in etwa so verstellt, daß sich unabhängig vom jeweiligen Luftdurchsatz in der Mischkammer in etwa derselbe Unterdruck einstellt. Stattdessen ist es jedoch auch möglich, daß die Steuerkammer betriebsabhängig entweder mit dem Vergasereintritt oder mit einer Steuereinhdt und einem Luftverdichter zu verbinden ist. In diesem Fall kann somit die Luftventil-Steuerung für bestimmte Betriebszustände übersteuert werden. Dieses ist wichtig, wenn beispielsweise die Druckfeder in der Unterdruckkammer der Luftventil-Steuerung härter ausgelegt wird, um in der Mischkammer einen größeren Unterdruck zu erzeugen und hierdurch eine für eine hochgradige Kraftstoffzerstäubung ausreichende Druckdifferenz in Kennfeldbereichen mit hohen Saugrohrunterdrücken vorzusehen. Wenn dann beim Öffnen des Drosselgliedes bzw. bei Vollast größere Luftdurchsätze erforderlich sind, kann zum Vermeiden einer zu starken Drosselung der Ansaugluft am Luftventil dessen Steuerung durch den Luftverdichter im Sinne eines weiteren öffnens des Luftventils übersteuert werden. Die sich daraus ergebende Verminderung der für eine hochwertige Kraftstoffzerstäubung erforderlichen Druckdifferenz wird für den Vollastbetrieb vorzugsweise durch weitere, noch zu erläuternde Maßnahmen Kompensiert, um eine stets gleichbleibende Qualität der Kraftstoffzerstäubung s icherzusteilen.

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Eine einfache Ausführungsform besitzt einen sich stromauf des Luftventils in den Vergasereintritt öffnenden Kanal für Zerstäubungsluft. Wenn dabei die in der Luftventil-Steuerung befindliche Druckfeder relativ weich ist, um auch bei Vollast ohne Übersteuerungsmaßnahmen keine zu starke Drosselung der Ansaugluft zu bewirken, ergibt sich für die Zerstäubungsluft zwischen dem Vergasereintritt und der Mündung der Zerstäuberdüse eine relativ begrenzte Druckdifferenz. In diesem Punkte günstigere Druckverhältnisse ergeben sich dann, wenn der Kanal für Zerstäubungsluft mit einem Luftverdichter verbunden wird. Wenn dieser ständig im Betrieb ist, können die Druckfeder in der Luftventil-Steuerung relativ wich ausgelegt und dennoch ausreichende Druckdifferenzen für die hochgradige Kraftstoffzerstäubung sichergestellt werden.

Noch günstigere Verhältnisse ergeben sich jedoch bei einer bevorzugten Ausführungsform dadurch, daß der Kanal für Zerstäubungsluft betriebsabhängig entweder mit dem Vergasereintritt oder mit einer Steuereinheit und einem Luftverdichter zu verbinden ist. Dabei ist es besonders zweckmäßig, eine Druckverbindung zwischen einer Kraftstoff-Schwimmerkammer und dem Kanal für Zerstäubungsluft herzustellen. In diesem Falle kann somit die Druckfeder in der Luftventil-Steuerung härter ausgelegt werden, was in Kennfeldbereichen großen Saugrohrunterdruckes einen Betrieb des Luftverdichters überflüssig macht. Erst bei höheren Luftdurchsätzen bzw. bei Vollast werden die Luftventil-Steuerung in der zuvor genannten Weise übersteuert und die Verminderung der zur Kraftstoffzerstäubung zur Verfügung stehenden Druckdifferenz durch den dann einsetzenden Betrieb des Luftverdichters kompensiert. Durch die ständige Druckverbindung zwischen dem Kanal für Zerstäubungsluft und der Kraftstoff-Schwimmerkammer wird ferner sichergestellt, daß auch für den Kraftstoff stets eine für eine wirksame Zumessung

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ausreichende Druckdifferenz vorliegt. Diese Ausführungsform mit einem Betrieb des Luftverdichters nur bei erhöhten Luftdurchsätzen in Verbindung mit einer Übersteuerung der Luftventil-Steuerung und einer Kompensation des Druckabfalls für die Kraftstoffzerstäubung hat sich als besonders leistungsfähig und energiesparend erwiesen.

Diese bevorzugte Ausführungsform ist ferner gekennzeichnet durch eine an den Ausgang eines Luftverdichters angeschlossene Steuereinheit mit einem Eingang, einem am Eingang befindlichen, in Schließrichtung federbeaufschlagten Ventil, einer hieran angrenzenden ersten Membrankammer mit einem Ausgang, einer die erste Membrankammer begrenzenden Membran, einer auf deren gegenüberliegenden Seite befindlichen zweiten Membrankammer mit einem an den Vergaserabschnitt stromab des Drosselgliedes angeschlossenen Steuereingang, einer in der zweiten Membrankammer angeordneten, die Membran in Öffnungseingriff mit dem Ventil vorspannenden Druckfeder und mit einem von der Membran gesteuerten Steuerglied für den Luftverdichter. Dabei kann das Steuerglied zweckmäßigerweise ein elektrischer Schalter zur Stromversorgung des Luftverdichters bei Unterdruckabfall in der zweiten Membrankammer sein. Ferner kann bei einer weiteren Ausführungsform eine gedrosselte Steuerverbindung zwischen der Mischkammer und der ersten Membrankammer der Steuereinheit vorhanden sein. Eine solche Steuereinheit stellt sicher, daß nur bei ausreichend weitem Öffnen des Drosselgliedes der Luftverdichter in Betrieb gesetzt und die erwähnten Ubersteuerungssowie Druckabfallkompensationsvorgänge durchgeführt werden, um die bei höherem Luftdurchsatz für die Kraftstoffzumessung sowie -zerstäubung nachteiligen Wirkungen der härteren Druckfeder in der Luftventil-Steuerung aufzuheben. Die genannte Steuereinheit kann an sich auch anders ausgebildet werden, beispielsweise als ein elektrisches Schaltventil mit entsprechenden Druckfühlern.

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Die erwähnte pneumatische Gestaltung ist jedoch im vorliegenden Fall bautechnisch einfacher.

Zum Zwecke einer einfachen Luftführung zeichnet sich eine weitere praktische Ausführungsform durch ein Rückschlagventil aus, dessen erster Anschluß mit dem Vergasereintritt, dessen zweiter Anschluß mit dem Ausgang der Steuereinheit und dessen dritter Anschluß mit der Steuerkammer der Luftventil-Steuerung und mit dem Kanal für die Zerstäubungsluft verbunden sind, mit einem Absperrorgan zum Absperren des ersten Anschlusses im Öffnungszustand des Ventils der Steuereinheit. Wenn dabei zwischen der Mischlanmer und der ersten Membrankammer der Steuereinheit, eine gedrosselte Siaierverbindung vorhanden ist, ist es ferner bevorzugt, daß das Absperrorgan den zweiten Anschluß des Rückschlagventils im Schließzustand des Ventils der Steuereinheit absperrt. Im Falle eines Fehlens der gedrosselten Steuerverbindung zwischen der Mischkammer und der ersten Membrankammer der Steuereinheit ist es dagegen bevorzugt, daß das Absperrorgan den zweiten Anschluß des Rückschlagventils im Schließzustand des Ventils der Steuereinheit freigibt bzw. nicht verschließt. Ein solches Rückschlagventil ist einfach aufgebaut sowie preiswert und ermöglicht eine wirksame Ventilsteuerung für die Betriebszustände ohne und mit Eingriff des Luftverdichters. Dabei wird das Rückschlagventil immer so betätigt, daß der Luftventil-Steuerung und dem Kanal für die Zerstäubungsluft die entsprechenden Drücke zugeleitet werden, nämlich bei ausgeschaltetem Luftverdichter der Druck vom Vergasereintritt und bei angeschaltetem Luftverdichter bzw. bei hohem Luftdurchsatz oder geöffnetem Drosselglied ein auf dem Betrieb des Luftverdichfers beruhender erhöhter Druck.

Vorzugsweise ist eine elektronische Steuerzentrale mit einem oder mehreren Betriebsparameter-Eingängen und einem mit einer

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Ventilsteuerung für die Kraftstoffzumessung verbundenen Ausgang vorhanden. Diese Steuerzentrale kann beispielsweise im wesentlichen in Form eines Mikroprozessors ausgebildet sein und selbst in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern sowie gespeicherten Kennfeldbedingungen eine schnelle und leistungsfähige Funktionssteuerung der Kraftstoffzumessung in kontinuierlicher und/oder getakteter Weise vornehmen.

Eine andere energiesparende Ausführungsform zeichnet sich vorzugsweise durch einen rein pneumatisch arbeitenden Luftverdichter in Form einer durch Saugrohr-Druckschwankungen angetriebenen Kolbenpumpe mit Rückschlagventilen an Pumpenein- und -ausgängen aus. In diesem Fall ist keine gesonderte elektrische En-ergieversorgung für den Luftverdichter erforderlich, und es wird lediglich die ohnehin zur Verfügung stehende Druckschwankungsenergie in besonders wirksamer Weise ausgenutzt, um die bei erhöhtem Luftdurchsatz erforderlichen Ubersteuerungs- und Druckabfallkompensationsfuktionen durchzuführen.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Gleichdruckvergasers mit einer Kraftstoff-Zerstäuberdüse, einer Beheizung der Mischkammerwandung, einer direkten Entnahme der Zerstäubungsluft aus dem Vergasereintritt und einer elektronisch beeinflußten Kraftstoffzumessung,

Fig. 2 eine der ersten Ausführungsform weitgehend entsprechende zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichdruck-

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vergasers mit einer mechanischen Steuerverbindung zwischen einem Luftventil und einem zusätzlichen, verstellbaren Drosselglied zwischen der Zerstäuberdüse und einem Kraftstoff-Zumeßventil,

Fig. 3 eine der ersten Ausführungsform weitgehend entsprechende dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichdruckvergasers mit einem ständig laufenden Luftverdichter für die Zerstäubungsluft und

Fig. 4 und 5 vierte und fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichdruckvergasers mit einem betriebsabhängig geschalteten Luftverdichter.

In den verschiedenen Figuren sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen belegt. Demgemäß besitzt ein Gleichdruckvergaser einen Vergasereintritt 1 und ein diesen stromab begrenzendes, im vorliegenden Fall klappenförmiges, verstellbares Luftventil 2. Stromab vom Luftventil 2 befindet sich eine Mischkammer 3, die an ihrem stromabwärts gelegenen Ende von einem im vorliegenden Fall klappenförmigen, vom Fahrer zu betätigenden Drosselglied 4 begrenzt wird. Stromab vom Drosselglied 4 wird der Gleichdruckvergaser an ein nicht dargestelltes Motor-Saugrohr angeschlossen.

In der Nähe des Luftventils 2 befindet sich eine von der Wandung schräg in die Mischkammer 3 mündende Kraftstoff-Zerstäuberdüse Dieser wird Kraftstoff aus einer Schwimmerkammer 6 zugeführt, die einen Schwimmer 7 aufweist und über eine Kraftstoffleitung 8 mit Kraftstoff versorgt wird. Die Schwimmerkammer 6 hat oberhalb des Kraftstoffniveaus eine zum Druckausgleich dienende Öffnung 9, die bei den Ausführungsformen aus den Figuren 1, 2 sowie 3 in den Vergasereintritt 1 und bei den Ausführungsformen aus den Figuren 4 sowie 5 aus noch näher zu erläuternden Gründen

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in einen Kanal 16 für die Zuführung von Zerstäubungsluft mündet. Am unteren Austrittsbereich der Schwimmerkammer 6 befindet sich eine Kraftstoffdüse 10, die bei der Ausführungsform aus Figur 2 fehlen kann. Der Kraftstoffdüse 10 ist ein bewegliches Drosselorgan 11 in Form eines Schafts mit einer Kegelspitze funktionsmäßig zugeordnet. Das Drosselorgan 11 ist mit einer elektrischen Ventilsteuerung 12 verbunden, die kontinuierlich oder taktend arbeiten kann und über ihre elektrischen Steuerungsanschlüsse + sowie - von einem Ausgang A einer elektrischen Steuerzentrale 13 angesteuert wird. Die Steuerzentrale 13 kann mehrere Eingänge E₁, Ep, E^ für verschiedene zu berücksichtigende Betriebsparameter haben. Normalerweise ist ein Hauptparameter von dem jeweiligen Luftdurchsatz, also von der Position des Luftventils 2, abhängig (nicht bei Fig. 2). Weitere Betriebsparameter, wie der Differenzdruck am Luftventil 2 sowie der Absolutdruck und die Temperatur am Vergasereintritt, können zur Erhöhung der Genauigkeit ebenfalls von der Steuerzentrale 13 berücksichtigt werden. Bei allen Ausführungsformen kann die Steuerzentrale 13 gegebenenfalls auch weitere Eingangsinformationen verarbeiten, wie die Drehzahl, den Saugrohrdruck, den Öffnungswinkel sowie die Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselgliedes 4, die Zusammensetzung des Motorenabgases, die Laufunruhe des Motors und dergleichen mehr.

Die Kraftstoff-Zerstäuberdüse 5 besitzt einen zentralen Kraftstoff kanal 14 und eine diesen konzentrisch ringförmig umgebende Luftdrosselstelle 15 eines ringförmigen Luftkanals, der mit einem Kanal 16 zum Zuführen von Zerstäubungsluft verbunden ist. Der Kanal 16 führt bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 sowie 2 zu dem Vergasereintritt 1, bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 zu einem Luftverdichter 31 und bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 4 sowie 5 zu einem Rückschlagventil bzw. 58. Die über den Kanal 16 zugeführte und an der Luft-

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drosselstelle 15 geschwindigkeitserhöhend und umlenkend (einschnürend) gedrosselte Zerstäubungsluft sorgt für eine hochgradige, schräg in die Mischkammer 3 erfolgende Kraftstoffzerstäubung des zugemessenen Kraftstoffs.

Alle Ausführungsformen haben eine Heizung 17 im Bereich der Mischkammerwandung stromab der Kraftstoff-Zerstäuberdüse 5. Die Heizung 17 besitzt einen die Mischkammer 3 umgebenden Ringraum 18, der im Warmzustand des Kühlwassers von diesem durchströmt werden und im Kaltzustand des Kühlwassers leer sein kann, um eine thermisch gut isolierte elektrische Beheizung der Ringwandung zwischen dem Ringraum 18 und der Mischkammer 3 vorzugsweise mit PTC-Elementen vornehmen zu können. Die Heizung stellt sicher, daß der auf die Wandung der Mischkammer 3 auftreffende felsteerstäubte Kraftstoffnebel schnell und energiesparend verdampft werden kann, um eine weitere Verbesserung der Gemischaufbereitung zu erzielen.

Alle Ausführungsformen besitzen ferner eine Luftventil-Steuerung, 19 mit einer Membrandose 20. Eine Unterdruckkammer 21 ist über eine Leitung 22 gedrosselt mit der Mischkammer 3 verbunden. In der Unterdruckkammer 21 befindet sich eine gegen eine Membran 23 drückende Druckfeder 24, und die Membran 23 ist über eine Betätigungsstange 25 mit dem Luftventil 2 verbunden, um dieses betriebsabhängig verstellen zu können. An der zur Unterdruckkammer 21 entgegengesetzten Seite der Membran 23 befindet sich eine Steuerkammer 26, die im Falle der Figuren 1 bis 3 über eine freie Durchführung 27 für die Betätigungsstange 25 mit dem Vergasereintritt 1 strömungsmäßig verbunden ist, während bei den Ausführungsformen aus den Figuren 4 und 5 diese direkte Strömungsverbindung fehlt.

Bei der Ausführungsform aus Figur 2 besteht eine unmittelbare mechanische Steuerungsverbindung 28 zwischen dem Luftventil 2

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und einem verstellbaren Drosselventil 29 im Kraftstoffkanal 15. Die Steuerungsverbindung 28 ist vorzugsweise so ausgeführt, daß in erster Näherung ein proportionaler Zusammenhang zwischen Luftdurchsatz und zugeteilter Kraftstoffmenge entsteht. In diesem Fall kann sich die Funktion der Ventilsteuerung 12 und des Drosselorgans 11 auf Korrektur- und Absperrmaßnahmen der Kraftstoffzumessung beschränken. Aus diesem Grunde kann die Kraftstoffdüse 10 der übrigen Ausführungsformen bei Figur 2 fehlen, da die eigentliche Kraftstoffzumessung im Bereich des Drosselventils 29 erfolgt. Wenn es jedoch erwünscht ist, können auch zwei hintereinandergeschaltete, von unterschiedlichen Betriebsparametern abhängige Kraftstoffzumeßvorgänge durchgeführt werden.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 3 bis 5 besitzt ein Luftverdichter 31 einen Eingang 30, einen Verdichterantrieb 32 sowie einen hierzu gehörigen elektrischen Eingang 33 und einen Ausgang 3A-. Über den Eingang 30 angesaugte Luft wird vom Luftverdichter 31 unter Druck gesetzt und am Ausgang 34 als Zerstäubungsluft abgegeben. Diese wird gemäß Figur 3 direkt in den Kanal 16 geleitet und gemäß den Figuren 4 sowie 5 einer Steuereinheit 36 zugeführt.

Die Steuereinheit 36 der vierten und fünften Ausführungsform enthält einen Eingang 37 mit einem im Eingangsbereich befindlichen Ventil 38, das von einer Druckfeder 39 in Ventilschließrichtung vorgespannt ist und einen Schaft 40 aufweist, der etwas in eine an das Ventil 38 angrenzende erste Membrankammer 41 ragt. Diese weist einen Ausgang 42 auf und ist von einer Membran begrenzt. Auf der zur ersten Membrankammer entgegengesetzten Seite der Membran 43 ragt ein mit dieser verbundener Stößel 44 in eine zweite Membrankammer 45, die über einen Steuereingang 46 strömungsmäßig mit dem Vergaserabschnitt stromab des Drossel-

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gliedes 4 verbunden ist. In der zweiten Membrankammer 45 befinden sich eine die Membran 43 beaufschlagende Druckfeder und ein elektrischer Schalter 48, der durch entsprechenden Öffnungseingriff des Stößels 44 eine zum -Pol des elektrischen Eingangs 33 des Verdichterantriebes 32 führende Masseleitung unterbrechen kann. Das Öffnen des elektrischen Schalters 48 erfolgt immer dann, wenn in der zweiten Membrankammer 45 an ausreichender Unterdruck vorliegt und somit die Membran 43 unter Verspannung der Druckfeder 47 verlagert ist. Wenn sich dagegen die Membran 43 bei abfallendem Unterdruck in der zweiten Membrankammer 45 in Richtung zum Ventil 38 bewegt, werden der elektrische Schalter 48 geschlossen und der Verdichterantrieb 32 in Gang gesetzt, da die +Klemme des elektrischen Eingangs 33 bereits beim Einschalten der Zündung an Spannung gelegt wurde.

Bei der Ausführungsform aus Fig. 4 weist die erste Membrankammer 41 der Steuereinheit 36 eine gedrosselte Steuerverbindung 49 mit der Mischkammer 3 auf. Der Ausgang 42 der ersten Membrankammer 41 führt über eine Leitung 55 zu einem doppelseitig wirkenden Rückschlagventil 50 mit einem ersten Anschluß 51, der wie der Eingang 30 des Luftverdichters 31 über eine Leitung mit dem Vergasereiniritt 1 verbunden ist, ferner mit einem zweiten Anschluß 52, der an die Leitung 55 angeschlossen ist, und mit einem dritten Anschluß 53, der über eine Leitung 56 einerseits mit dem Kanal 16 und über eine Abzweigung 57 mit der Steuerkammer 26 verbunden ist. Das Rückschlagventil 50 besitzt ein nicht näher bezeichnetes kugelförmiges Absperrorgan, das je nach den vorliegenden Druckverhältnissen die ersten und zweiten Anschlüsse 51, 52 wechselseitig verschließen kann.

Bei der Ausführungsform aus Figur 5 besteht keine direkte Strömungsverbindung zwischen der ersten Membrankammer 41 der Steuereinheit 36 und der Mischkammer 3. Der Ausgang 42 der ersten

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Membrankammer 41 führt über eine Leitung 55 zu einem Rückschlag-r ventil 58 mit einem ersten Anschluß 51, der wie der Eingang des Luftverdichters 31 über eine Leitung 54 mit dem Vergasereintritt 1 verbunden ist, ferner mit einem zweiten Anschluß 52, der mit der Leitung 55 verbunden ist, und mit einem dritten Anschluß 53» der über eine Leitung 56 einerseits mit dem Kanal 16 und andererseits über eine Abzweigung 57 mit der Steuerkammer 26 verbunden ist. Das Rückschlagventil 58 besitzt ein nicht näher bezeichnetes kugelförmiges Absperrorgan, das je nach den vorliegenden Druckverhältnissen einerseits den ersten Anschluß abdichten und andererseits an einem nicht bezeichneten mittleren Anschlag im Bereich des zweiten Anschlusses 52 unter strömungsmäßiger Freigabe aller Anschlüsse 51,52,53 zur Anlage gebracht werden kann.

Die Steuereinheit 36 stellt eine Kombination eines Druckschalters und eines Druckreglers dar. Durch diese Zusammenfassung werden der technische Aufwand reduziert und die Genauigkeit der Arbeitspunkte (Schaltposition und Druckregelposition der Membran 43) dadurch erhöht, daß nur eine Druckfeder 47 und eine Membran 43 in leicht unterschiedlichen Hubstellungen verwendet wird.

Es folgt nunmehr eine Funktionsbesclieibung der einzelnen Gleichdruckvergaser in der Reihenfolge der Figuren 1 bis 5. Hierbei ist jedoch zu bemerken, daß die jeweils später beschriebenen Gleichdruckvergaser im wesentlichen nur hinsichtlich ihrer funktionsmäßigen Unterschiede zu den vorherigen Gleichdruckvergasern erörtert werden.

Gemäß Figur 1 wird der vom Verbrennungsmotor über das Saugrohr (nicht dargestellt) angesaugte Gemischstrom je nach Stellung des Drosselgliedes 4 zugemessen. In der Mischkammer 3 entsteht durch den Strömungsvorgang ein Unterdruck, der über die Leitung 22 in die Unterdruckkammer 21 der Luftventil-Steuerung 19 gelangt.

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Die Druckfeder 24 läßt die Membran 23 in Ruhestellung so ausweichen, daß das Luftventil 2 über die Betätigungsstange 25 geschlossen wird. Die Steuerkammer 26 befindet sich über die Durchführung 27 in Druckausgleich mit dem Vergasereintritt 1. Der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 steigt im Betrieb so weit an, bis die Kraft aus der Druckdifferenz an der Membran

23 einen Wert erreicht, der zum Gleichgewicht mit der Kraft der Druckfeder 24 führt. Beim Übersteigen der Kraft aus der Druckdifferenz wird die Membran 23 gegen die Kraft der Druckfeder

24 so weit ausweichen, bis das Luftventil 2 in der Drosselwirkung so weit nachläßt, daß sich wiederum an der Membran 23 ein Kräftegleichgewicht einstellt. Bei vorgegebenem Kraftverlauf der Druckfeder 24 über ihre Einspannlänge ist die Position des Luftventils 2 jeweils ein Maß für den Luftdurchsatz des Vergasers.

Die sich jeweils am Luftventil 2 einstellende Druckdifferenz addiert mit der Druckdifferenz aus der geodätischen Höhe des Kraftstoffes in der Schwimmerkammer 6 bezogen auf die Austrittsstelle des Kraftstoffes an der Zerstäuberdüse 5 ergibt die Förderenergie bei der Zumessung des Kraftstoffes durch die Ventilsteuerung 12. Die mit Hilfe des Drosselorgans 11 in der Kraftstoffdüse 10 erfolgende Kraftstoffzumessung kann durch Veränderung des freien Durchtrittsquerschnittes oder bei getaktetem Betrieb durch Veränderung der Öffnungszeiten erfolgen. Die die Ventilsteuerung 12 ansteuernde elektronische Steuerzentrale 13 kann neben einer Reihe anderer Eingangsparameter insbesondere auch die Information über die jeweilige Position des Luftventils 2 (Drehwinkelgeber auf der Welle des Luftventils 2 oder Hubgeber an der Membran 23, beide nicht dargestellt) verarbeiten. Damit ist über die elektronische Steuerzentrale 13 eine einfache Verknüpfung der zugeteilten Kraftstoffmenge zum Luftdurchsatz möglich. Zur Erhöhung der Genauigkeit können außer der Position des Luftventils 2 auch zusätzlich der hieran an-

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stehende Differenzdruck sowie der Absolutdruck und die Temperatur am Vergasereinlaß gemessen und der Steuerzentrale 13 zur Verarbeitung zugeführt werden.

Zum Aufbereiten des Kraftstoffes gelangt Luft aus dem Vergasereintritt 1 über den Kanal 16 als Bypass zum Luftventil 2 zur Zerstäuberdüse 5. Der von dieser in feinsten Nebel zerstäubte Kraftstoff gelangt, sofern er nicht direkt von der Ansaugluft mitgeführt wird, auf die Wand der Mischkammer 3. Diese Wand wird in der beschriebenen Weise mit Hilfe von Abgas, Motorkühlwasser und/oder PTC-Elementen beheizt, so daß die flüssigen Kraftstoffpartikel schnell verdampfen.

Im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform aus Figur 2 wurde bereits erläutert, daß sich diese von der ersten Ausführungsform im wesentlichen nur durch die Steuerungsverbindung

28 zwischen dem Luftventil 2 und dem verstellbaren Drosselventil

29 unterscheidet. Insoweit ergeben sich auch keine prinzipiellen Funktionsunterschiede.

Bei der dritten Ausführungsform aus Fig. 3 wird die Luft für die Zerstäubung ds Kraftstoffes nicht mehr direkt dem Vergasereintritt 1 entnommen, sondern dem ständig laufenden Luftverdichter 31 zugeführt. Die verdichtete Luft gelangt dann zum Kanal 16, wodurch stets ein ausreichender Druck für die Kraftstoffzerstäubung mittels der Zerstäuberdüse 5 sichergestellt werden kann, ohne daß aus diesem Grunde der Druckabfall am Luftventil 2 durch entsprechend harte Auslegung der Druckfeder 24 erhöht werden muß. Die härtere Auslegung der Druckfeder 24 hätte an sich den Nachteil, daß bei Vollast eine verstärkte Drosselung der angesaugten Luft am Luftventil 2 erfolgt. Dieses kann zu einem für den erwünschten Betrieb unzureichenden Luftdurchsatz und einer verminderten Füllung der Zylinder führen. Diese Nachteile werden

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mittels der nach Figur 3 ständig verdichteten Zerstäubungsluft vermieden, da die Druckfeder 24 weich ausgelegt werden kann.

Bei den vierten und fünften Ausführungsformen aus den Figuren 4 und 5 wird mit Hilfe der Steuereinheit 36 der Verdichterantrieb 32 nur in den Kennfeldbereichen angesteuert, in denen keine ausreichende Druckdifferenz für die Zerstäubung des Kraftstoffes an der Zerstäuberdüse 5 zur Verfügung gestellt werden kann. In Kennfeldbereichen mit großen Saugrohrunterdrücken wird durch geeignete Auslegung der Druckfeder 24 in der Mischkammer 3 der Druck so weit abgesenkt, daß gegenüber dem Druck im Vergasereintritt 1 ausreichend Druckenergie für die Zerstäubung des Kraftstoffes zur Verfügung steht. In diesem Fall gelangt die Zerstäubungsluft aus dem Vergasereintritt 1 über die Leitung 54, das doppelseitig wirkende Rückschlagventil 50 (Figur 4) oder das Rückschlagventil 58 (Figur 5) und die Leitung 56 in den Kanal 16. Der freie Querschnitt der Durchführung 27 (Figuren 1 bis 3) ist durch die Führungshülse 35 verschlossen, und die Belüftung der Steuerkammer 26 erfolgt über die Abzweigung 57 der Leitung 56. Gleichzeitig gelangt die Zerstäubungsluft aus dem Kanal 16 über die zum Druckausgleich dienende Öffnung 9 in die Schwimmerkammer 6.

Gemäß Figur 4 wird der Mischkammerdruck im Unterschied zu Figur 5 zusätzlich über die gedrosselte Steuerverbindung 49 in die erste Membrankammer 41 der Steuereinheit 36 geleitet. Die Membran 43 der Steuereinheit 36 wird in Ruhestellung durch die Kraft der Druckfeder 47 ausgelenkt und in Anschlagstellung mit dem Schaft 40 des Ventils 38 gebracht, wodurch dieses gegen die Kraft der Druckfeder 39 öffnet. Beim Auslenken der Membran 43 wird der elektrische Schalter 48 mit Hilfe einer nicht bezeichneten Druckfeder geschlossen, und es erfolgt eine Inbetriebnahme des Luftverdichters 31 mit Hilfe des Verdichteran-

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triebs 32. Die vom Luftverdichter 31 geförderte Druckluft gelangt zur Steuereinheit 36 und am geöffneten Ventil 38 vorbei in die erste Membrankammer 41. Von dort pflanzt sich der Druckanstieg über die Leitung 55 fort, wodurch das Absperrorgan des Rückschlagventils 50 in die den ersten Anschluß 51 verschließende Endposition gelangt. Der Druckanstieg kann sich somit in die Steuerkammer 26 der Luftventil-Steuerung 19 und in den Kanal 16 für die Zerstäubungsluft sowie in die Schwimmerkammer 6 fortpflanzen. Aufgrund der Drosselstellen an der Zerstäuberdüse 5 und an der Steuerverbindung 49 schreitet der Druckanstieg in der ersten Membrankammer 41 so weit fort, bis die auf die Membran 43 einwirkende, druckdifferenzbedingte Kraft im Gleichgewicht mit der Kraft der Druckfeder 47 steht. Bei im Betrieb befindlichen Motor hängt die Funktion des Luftverdichters 31 von der Druckdifferenz am Drosselglied 4 ab, welche in der genannten Weise auf die ersten und zweiten Membrankammern 41, 45 übertragen wird. Bei Differenzdrücken, die die Kraft der Druckfeder 47 überschreiten, wird die Membran 43 gegen AnscHäge 59 in der zweiten Membrankammer 45 gedrückt. Zuvor sorgt der Stößel 44 der Membran 43 für ein Öffnen des elektrischen Schalters 48. Damit wird der Verdichterantrieb 32 abgeschaltet, und das Ventil 38 wird durch die Druckfeder 39 in Schließstellung gehalten. Beim Unterschreiten der Druckdifferenz, welche ausreicht, die Membran 43 gegen die Kraft der Druckfeder 47 auf die Anschläge 59 zu drücken, werden zunächst der Schalter 38 geschlossen und der Luftverdichter 31 zum Anlaufen gebracht. Beim weiteren Abfallen der Druckdifferenz zwischen den ersten und zweiten Membrankammern 41, 45 weicht die Membran 43 durch die Kraft der Druckfeder 47 weiter aus, wodurch das Ventil 38 so weit geöffnet wird, daß durch den Druckanstieg in der ersten Membrankammer 41 der Differenzdruck ausreichend ist, um mit der Kraft der Druckfeder 47 im Gleichgewicht zu stehen. Mit zunehmend weiterer öffnung des Drosselgliedes 4 steigt der

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Druck unterhalb desselben und in der zweiten Membrankammer 45 weiter an, wodurch sich als Gegenkraft der Druck in der ersten Membrankammer 41 um den gleichen Betrag erhöht. In gleichem Umfang erhöht sich über die Leitungen 55 sowie 56 und die Abzweigung 57 auch der Druck in der Steuerkammar 26. Dadurch erfolgt ein Auslenken der Membran 23 gegen die Kraft der Druckfeder 24, wodurch das Luftventil 2 weiter geöffnet wird und damit die entstehenden Drosselverluste praktisch entfallen. Der erhöhte Druck in dem Kanal 16 stellt eine ausreichende Zerstäubung des zugeteilten Kraftstoffes sicher. Da der erhöhte Druck über die Öffnung 9 auch auf die Schwimmerkammer 6 einwirkt, ergibt sich ferner eine ausreichende Druckdifferenz für die Zumessung des Kraftstoffes auch bei nahezu atmosphärischem Druck in der Mischkammer 3.

Demgemäß ermöglicht die vierte Ausführungsform (wie auch die fünfte Ausführungsform) einerseits durch kräftige Dimensionierung der Druckfeder 24 eine ausreichende Druckdifferenz für die Zerstäubung des Kraftstoffes an der Zerstäuberdüse 5 und für die Zumessung des Kraftstoffes, ohne andererseits bei Vollast eine zu starke Drosselung der Ansaugluft am Luftventil 2 auf sich nehmen zu müssen.

Die Verminderung des Druckabfalles am Luftventil 2 bei voll geöffnetem Drosselglied 4 kann an sich durch die Wahl der Druckfeder 47 beliebig erfolgen. Vorzugsweise wird die Kraft der Druckfeder 47 jedoch so gewählt, daß die Druckdifferenz an der Membran 43 (bei Stellung der Membran 43 in Regelposition, das heißt in Berührungskontakt mit dem Schaft 40) kleiner als am Luftventil 2 ist. Bei voll oder nahezu voll geöffnetem Drosselglied 4 wird die Druckdifferenz an der Membran 43 dadurch aufrechterhalten, daß die Steuereinheit 36 als Konäfcant-Differenzdruckregler arbeitet. Der am E.ngang 37 anstehende Druck wird in der ersten Membrankammer 41 nur so weit wirksam, bis sich art der Membran 43 ein Kräftegleichgewicht einstellt.

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Da bei Vollast die Druckdifferenz am Drosselglied 4 entfällt, baut sich in der Membrankammer 41 automatisch ein Überdruck auf, der die Kraft der Druckfeder 47 kompensiert. Dieser Überdruck gelangt in die Steuerkammer 26, wodurch die Druckdifferenz an der Membran 23 aus dem Gleichgewicht gerät und somit die Membran 23 gegen die Kraft der Druckfeder 24 so weit bewegt wird, bis der Druckanstieg in der Steuerkammer 26 einen gleich großen Druckanstieg in der Unterdruckkammer 21 hervorgerufen hat, und zwar aufgrund des verminderten Druckabfalles an dem mit der Membran 23 gekoppelten Luftventil 2. Da die Kraft der Druckfeder 47 auf eine kleinere Druckdifferenz als die Kraft der Druckfeder 24 ausgelegt ist, bleibt das Luftventil 2 jeweils so weit geschlossen, daß noch eine kleine Drosselung der Ansaugluft erhalten bleibt. Bei sich änderndem Luftdurchsatz (Verhältnis 1 : 6 bei einer Drehzahländerung von 1000 auf 6000 Umdrehungen pro Minute) paßt sich die Position des Luftventils 2 automatisch dem jeweiligen Luftdurchsatz an. Aus diesem Grunde bleibt auch im Vollastbereich eine Zuordnung der Position des Luftventils 2 zum Luftdurchsatz erhalten. Diese Zuordnung ist für die Zumessung des Kraftstoffes von Vorteil. Bei Überdruck steigt der Druck in der Mischkammer 3 und über den Kanal 16 sowie die Öffnung 9 in der Schwimmerkammer 6 um den gleichen Betrag an, wodurch die Druckdifferenz an der Kraftstoff zumeßstelle bzw. an der Kraftstoffdüse 10 erhalten bleibt.

Es ist beachtenswert, daß sich mit zunehmender Entdrosselung am Luftventil 2, aufgrund der kleineren Druckdifferenz, größere Öffnungsquerschnitte für den jeweiligen Luftdurchsatz einstellen, welche einem höheren Luftdurchsatz bei normaler Druckdifferenz am Luftventil entsprechen. Wenn der proportionale Zusammenhang zwischen der Position des Luftventils 2 (freier Querschnitt) zum Luftdurchsatz als Bemessung für die Kraftstoffmenge beibehalten

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wird, ohne die Druckdifferenz am Luftventil 2 als Korrekturgröße zu berücksichtigen, wird das Ansauggemisch mit zunehmender Entdrosselung am Luftventil 2 angereichert. Dieses ist in einem Umfang bis ca. 30% erwünscht, da bei Teillast möglichst mager (ca. 20% Luftüberschuß) und bei Vollast im Hinblick auf eine volle Leistungsausbeute reich (ca. 10% Luftmangel) gefahren wird. Die Anreicherungswirkung von 30% würde mit 30% vergrößertem freien Querschnitt am Luftventil 2 erreicht, wodurch sich ein Abbau der Drosselwirkung von (1,3 = 1,69) ca. 70% ergeben würde. Wenn diese Entdrosselung in speziellen Fällen nicht ausreicht, dürfte die Einführung des Differenzdruckes als Korrekturgröße bei der Kraftstoffzumessung erforderlich sein.

Die fünfte Ausführungsform aus Figur 5 ist gegenüber derjenigen aus Figur 4 in der genannten Weise nur geringfügig geändert, indem die gedrosselte Steuerverbindung 49 aus Figur 4 entfallen und das doppelseitige Rückschlagventil 50 aus Figur 4 durch das Rückschlagventil 58 aus Figur 5 ersetzt sind. Die Ausführungsform aus Fig. 5 erfordert zur Funktionserfüllung eine Bemessung der Druckfeder 47 auf einen höheren Differenzdruck an der Membran 43 im Vergleich zu dem durch die Kraft der Druckfeder 24 bestimmten Differenzdruck an der Membran 23. Beim Einleiten des Druckes vom Vergasereintritt 1 über das Rückschlagventil in die Steuerkammer 26 entspricht der Differenzdruck an der Membran 23 auch dem Differenzdruck am Luftventil 2. Bei voll geöffnetem Drosselglied 4 übersteigt die Kraft der Feder 47 die auf die Membran 43 einwirkende Kraft aus der Druckdifferenz, wodurch die Membran 43 ausweicht und das Ventil 38 so weit öffnet, bis sich an der Membran 43 eine Druckdifferenz einstellt, die zum Kräftegleichgewicht mit der Druckfeder 47 führt. Der Überdruck in der ersten Membrankammer 41 führt dazu, daß das

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Absperrorgan des Rückschlagventils 58 dessen ersten Anschluß verschließt. Der Überdruck pflanzt sich ferner in die Steuerkammer 26 und in den Kanal 16 sowie die Schwimmerkammer 6 fort. Der Überdruck in der Steuerkammer 26 führt zum Druckanstieg in der Mischkammer 3 und in der Unterdruckkammer 21, bis an der Membran 23 ein Kräftegleichgewicht mit der Druckfeder 24 vorliegt. Bei voll geöffnetem Drosselglied 4 übersteigt jeweils der Überdruck die Kraft der Druckfeder 24, so daß die Membran bei dieser Ausführungsform bis zum Anschlag gegen die Kraft der Druckfeder 24 ausweicht und das Luftventil 2 voll öffnet. Bei leichter Drosselung des Ansaugluftstromes an dem Drosselglied 4 fällt aufgrund des Unterdruckes stromab des Drosselgliedes 4, welcher sich in die zweite Membrankammer 45 fortpflanzt, der sich für das Kräftegleichgewicht in der ersten Membrankammer 41 einstellende Überdruck um den gleichen Betrag geringer aus, so daß ein stufenloser Übergang für die Regelung des Überdruckes und damit der Drosselwirkung am Luftventil 2 gegeben ist.

Bei der Ausführungsform nach Figur 5 ist bei Vollast die Zuordnung der Position des Luftventils 2 zum Luftdurchsatz auf-gehoben. Die Kraftstoffbemessung kann in diesem Betrieb sbereich mit ausreichender Genauigkeit nach der Motordrehzahl erfolgen. Bei Betriebspunkten sehr nahe der Vollast, also im Bereich kleiner Differenzdrücke am Luftventil 2, können diese Werte zusätzlich als Korrekturgröße für die Kraftstoffbemessung herangezogen werden. Die Druckdifferenz an der Kraftstoffzumeßstelle bleibt wie bei der Ausführungsform nach Figur 4 bis zum vollen Öffnen des Luftventils 2 erhalten. Bei weiter ansteigendem Druck durch entsprechende Dimensionierung der Druckfeder 47 kann hierdurch die gewünschte Anreicherungswirkung bei voll geöffnetem Drosselglied 3 auf einfache Weise erzielt werden, da bei sonst unveränderten Parametern die Druckdifferenz an der Kraftstoffzumeßstelle ansteigt.

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Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 muß somit ein Kompromiß zwischen dem zur Verfügung stehenden Zerstäubungsdruck und der Zylinderfüllung vorgenommen werden, indem die Druckfeder 24 auf eine mittlere Härte eingestellt wird. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 kann die Druckfeder 24 weich ausgebildet werden, da der Zerstäubungsdruck in allen Betriebsbereichen von dem ständig laufenden Luftverdichter erzeugt wird. Im Unterschied hierzu ist es dagegen bei den Ausführungsformen aus den Figuren 4 und 5 möglich, die Druckfeder 24 weich auszubilden und dennoch den Luftverdichter nur im Vollastbereich zu betreiben, um die notwendige Zylinderfüllung zu erreichen. Zu diesem Zweck wird die Luftventil-Steuerung 19 nur in bestimmten Kennfeldabschnitten, nämlich im Vollastbereich, durch Überdruck übersteuert, der gleichzeitig auch als Druck für die Zerstäubung und die Kraftstoffzumessung herangezogen wird. Ein ständiger Betrieb des Luftverdichters ist somit bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 4 und 5 nicht erforderlich.

Wie es in Fig. 1 lediglich beispiels-haft für diese Ausführungsform dargestellt ist, wird eine gute thermische Isolierung zwischen der beheizten Mischkammer 3 und der Schwimmerkammer 6 duch eine geeignete Materialeinschnürung im gegenseitigen Verbindungsbereich erzielt. Außerdem ist der Kraftstoffkaaal 14 möglichst kurz und mit einem freien Zufluß von der Schwimmerkammer 6 ausgebildet, um eine Dampfblasenbildung im Kraftstoffkanal 14 sowie Dampfblasenansammlung an der Zuteilungsstelle möglichst weitgehend zu vermeiden. Gemäß Fig. 1 ist ferner der Mischkammerdurchmesser in verschiedenen Mischkammerabschnitten unterschiedlich, und zwar im vorliegenden Fall im Bereich des Luftventils 2 kleiner als im übrigen Bereich. Die Wahl der Mischkammerdurchmesser und der genauen Anordnung sowie Lage der Zerstäuberdüse 5 sollte so erfolgen, daß eine weitgehend gleiche Verteilung der Kraftstofftröpfchen auf der beheizten

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Mischkammerwandung erzielt wird. Die Maßnahmen sind auch bei den weiteren Ausführungsformeη anwendbar.

Die Lage der Mischkammer 3 kann gemäß der zeichnerischen Darstellung vertikal sein. Die Mischkammer kann jedoch auch horizontal (nicht dargestellt) angeordnet werden, wobei sich die Schwimmerkammer unterhalb, seitlich oder oberhalb der Mischkammer befindet.

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Claims

Dn.-ing. Reimar König · Dipl.-Ing. Klaus Bergen Cecilisnallee 7B A Düsseldorf 3O Telefon 45SODB Patentanwälte

27. Juli 1979 32 865 B

Bosch und Pierburg System oHG, Leuschstraße 1, 4040 Neuss 13

"Gleichdruckvergaser" E&entansprüche;

Gleichdruckvergaser mit einer unter Unterdruck stehenden Mischkammer, in die bslarfsabhängig Kraftstoff gesaugt wird, ferner mit einem unterdruckgesteuerten Luftventil stromauf der Mischkammer und mit einem fahrerbetätigten Drosselglied stromab der Mischkammer, gekennzeichnet durch ein elektronisch gesteuertes und/oder geregeltes Kraftstoff-Zumeßventil (10,11,12), durch einen Kanal (16) zum Zuführen von Zerstäubungsluft und durch eine mit dem Zumeßventil (10,11,12) und dem Kanal (16) verbundene, zwischen dem Luftventil (2) und dem Drosselglied (4) in die Mischkammer (3) mündende Kraftstoff-Zerstäuberdüse (5) großer Zerstäubungsgüte mit einer zentrischen Zufuhr von Kraftstoff sowie konzentrischen Zerstäubungsluft bis zum DUsenaustritt und größen- sowie richtungsmäßig unterschiedlichen Geschwindigkeitsvektoren von Kraftstoff sowie Zerstäubungsluft am Düsenaustritt C

2. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kraftstoff-Zerstäuberdüse (5) mit einer ringförmig konzentrisch um den Kraftstoff erfolgenden

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Zufuhr von Zerstäubungsluft bis zum Düsenaustritt und einer dort erfolgenden einschnürenden Drosselung der Zerstäubungsluft.

3. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine von der Wandung der Mischkammer (3) schräg in diese mündende Kraftstoff-Zerstäuberdüse (5).

4. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 3, gekennzeichnet durch eine elektrisch und/oder mit Kühlwasser oder Abgas arbeitende Heizung (17) für die Wandung der Mischkammer (3) stromab des Luftventils (2) bis über das Drosselglied (4) hinaus.

5. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung (17) einen die Mischkammer (3) umgebenden Ringraum (18) zum Führen von Kühlwasser oder Abgas und/oder zum thermischen Isolieren der elektrisch zu beheizenden Wandung zwischen dem Ringraum (18) sowie der Mischkammer (3) aufweist.

6. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, geken nzeichnet durch ein zwischen dem Zumeßventil (10,11,12) und der Zerstäuberdüse (5) angeordnetes Kraftstoff-Drosselventil (29) mit einer mechanischen Steuerungsverbindung (28) mit dem Luftventil U).

7. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftventil (2) und/oder das Drosselglied (4j klappenförmig ausgebildet sind.

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8. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine pneumatisch-mechanische Luftventil-Steuerung (19).

9. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Membrandose (20) mit einer an die Mischkammer (3) angeschlossenen Unterdruckkammer (21), mit einer diese begrenzenden sowie von einer Druckfeder (24) in der Unterdruckkammer (21) beaufschlagten Membran (23), mit einer die Membran (23) mit dem klappenförmigen Luftventil (2) verbindenden Betätigungsstange (25) und mit einer Steuerkammer (26) an der zur Unterdruckkammer (21) entgegengesetzten Seite der Membran (23).

10. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (26) mit dem Vergasereintritt (1) verbunden ist.

11. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (26) betriebsabhängig entweder mit dem Vergasereintritt (1) oder mit einer Steuereinheit (36) und einem Luftverdichter (31) zu verbinden ist.

12. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen sich stromauf des Luftventils (2) in den Vergasereintritt (1) öffnenden Kanal (16) für Zerstäubungsluft.

13. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 11, gekennzeichnet durch einen mit einem Luftverdichter (31) verbundenen Kanal (16) für Zerstäubungsluft.

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14. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen betriebsabhängig entweder mit dem Vergasereintritt (1) oder mit einer Steuereinheit (36) und einem Luftverdichter (31) zu verbindenden Kanal (16) für Zerstäubungsluft.

15. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Druckverbindung (9) zwischen einer Kraftstoff-Schwimmerkammer (6) und dem Kanal (16) für Zerstäubungsluft.

16. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 15, gekennzeichnet durch eine an den Ausgang (34) eines Luftverdichters (31) angeschlossene Steuereinheit (36) mit einem Eingang (37), einem am Eingang (37) befindlichen, in Schließrichtung federbeaufschlagten Ventil (38), einer hieran angrenzenden ersten Membrankammer (41) mit einem Ausgang (42), einer die erste Membrankammer (41) begrenzenden Membran (43), einer auf deren gegenüberliegenden Seite befindlichen zväten Membrankammer (45) mit einem an den Vergaserabschnitt stromab des Drosselgliedes (4) angeschlossenen Steuereingang (46), einer in der zweiten Membrankammer (45) angeordneten, die Membran (43) in Öffnungseingriff mit dem Ventil (38) vorspannenden Druckfeder (47) und mit einem von der Membran (43) gesteuerten Steuerglied für den Luftverdichter (31).

17. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied ein elektrischer Schalter (48) zur Stromversorgung des Luftverdichters (31 ) bei Unterdruckabfall in der zweiten Membrankammer (45) ist.

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18. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine gedrosselte Steuerverbindung (49) zwischen der Mischkammer (3) und der ersten Membrankammer (41) der Steuereinheit (36).

19. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (50,58), dessen erster Anschluß (51) mit dem Vergasereintritt (1), dessen zweiter Anschluß (52) mit dem Ausgang (42) der Steuereinheit (36) und dessen dritter Anschluß (53) mit der Steuerkammer (26) der Luftventil-Steuerung (19) und mit dem Kanal (16) für die Zerstäubungsluft verbunden sind, mit einem Absperrorgan zum Absperren des ersten Anschlusses (51) im Öffnungszustand des Ventils (38) der Steuereinheit (36).

20. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan den zweiten Anschluß (52) des Rückschlagventils (50) im Schließzustand des Ventils (38) der Steuereinheit (36) absperrt.

21. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan den zweiten Anschluß (52) des Rückschlagventils (58) im Schließzustand des Ventils (38) der Steuereinheit (36) freigibt bzw. nicht verschließt.-

22. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuerzentrale (13) mit einem oder mehreren Betriebsparameter-Eingängen (E^,Ep,E_n) und einem mit einer Ventilsteuerung (12) für die Kraftstoffzumessung verbundenen Ausgang (A).

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23. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch einen rein pneumatisch arbeitenden Luftverdichter in Form einer durch Saugrohr-Druckschwankungen angetriebenen Kolbenpumpe mit Rückschlagventilen an Pumpenein- und -ausgängen.

24. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch eine
thermisch weitgehend isolierte Verbindung zwischen der beheizten Mischkammer (3) und der Schwimmerkammer (6).

25. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine weitgehend materialeingeschnürte
Verbindung zwischen der Mischkammer (3) und der Schwimmerkammer (6).

26. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch einen zum Vermeiden einer Dampfblasenausbildung und -ansammlung kurzen Kraftstoffkanal (14) zwischen der Schwimmerkammer
(6) und der Mischkammer (3) mit einem freien Zufluß von
der Schwimmerkammer (6).

27. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet durch unterschiedliche Mischkammer-Durchmesser im Bereich des Luftventils (2) und/oder des Drosselgliedes (4) und/oder ds
dazwischen befindlichen Mischkammerabschnitts.

28. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine zu einer weitgehend gleichen Verteilung der Kraftstofftröpfchen auf der beheizten Mischkammerwandung führenden Wahl der Mischkammer-Durchmesser und

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der genauen Anordnung der Zerstäuberdüse (5), wie deren Abstand zum Luftventil (2) und Winkellage sowie Positionierung ihrer Austrittsöffnung in bezug auf die Mischkammer (3).

29. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zu einem in erster Annäherung proportionalen Zusammenhang zwischen Luftdurchsatz und zugeteilter Kraftstoffmenge führende Steuerungsverbindung (28).

30. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 29, gekennzeichnet durch eine an den Ausgang (3A-) eines Luftverdichters (31 ) angeschlossene, eine Kombination von einem Druckschalter und einem Druckregler bildende Steuereinheit (36) mit einer Druckfeder (47) und einer Membran (43) in zum Schalten und Druckregeln leicht unterschiedlichen HubStellungen.

31. Gleichdruckvergaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch eine vertikale Lage der Mischkammer (3).

32. Gleichdruckverga-ser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch eine horizontale Lage der Mischkammer und durch eine unterhalb, seitlich oder oberhalb derselben angeordneten Schwimmerkammer .

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