DE3124835C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Hilfsvergaser für den Start von Brenn
kraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hilfsvergaser dienen zum besseren Starten von Verbrennungsmo
toren, insbesondere bei sehr tiefen Temperaturen. Zu diesem
Zweck wird aus einem separaten Brennstoffbehälter beim Star
ten zusätzlich ein Brennstoff-Luft-Gemisch in die Ansaugrohre
eingespritzt. Diese Hilfsvergaser werden beim Start durch
eine elektromagnetische Spule gesteuert, die von einer Batte
rie gespeist wird. Diese ist bei sehr niedrigen Temperaturen
(z. B. etwa -30°C bis -35°C) nicht störungsfrei funktions
fähig, da die an den Klemmen der Batterie verfügbare elektri
sche Energie bei diesen Temperaturen zu schwach ist (etwa 1/3
der bei normalen Temperaturen verfügbaren Energie), um eine
notwendige Erregung der elektromagnetischen Spule hervorzuru
fen.
Ein solcher Hilfsvergaser ist aus der US-PS 42 02 309 be
kannt. Bei diesen Vergasern wird beim Starten eine elektroma
gnetische Spule erregt, deren Kern einen Ventilstößel auf
weist, der im erregten Zustand das Rückschlagventil eines zu
satz-Kraftstoffbehälters betätigt, so daß ein zusätzliches
Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Verbrennungsmotor eingespritzt
wird.
Ein solcher Hilfsvergaser hat jedoch den Nachteil, daß
gleichzeitig mit dem Startvorgang, d. h. der Betätigung des
Anlassers, die elektromagnetische Spule erregt werden muß.
Dadurch entsteht ein sehr hoher momentaner Stromverbrauch.
Dieser kann insbesondere bei sehr tiefen, winterlichen Tempe
raturen und einer damit verbundenen starken Schwächung der
Batterie von dieser nicht mehr gedeckt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen durch
eine elektromagnetische Spule betätigten Hilfsvergaser zu
schaffen, der ein sicheres Starten des Motors auch bei sehr
tiefen Temperaturen und einer schwachen Batterie gewährlei
stet.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale das An
spruchs 1 gelöst.
Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich,
daß in einer ersten Betriebsstufe, in der der Anlasser des
Verbrennungsmotors nicht betätigt und somit kein Strom von
diesem verbraucht wird, durch Betätigen der elektromagneti
schen Spule, Brennstoff aus dem zusätzlichen Brennstoffbehäl
ter dosiert in einen Vorratsraum geleitet und in diesem unter
Druck gesetzt wird. In einem zweiten Bedienungsschritt kann
nur der Motor mittels des Anlassers gestartet werden, wobei
eine Erregung der elektromagnetischen Spule des Vergasers
nicht mehr notwendig ist, da die dosierte Kraftstoffmenge
durch Federkraft in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird.
Somit wird die Batterie sehr stark entlastet und ein sicheres
Starten auch bei schlechter Batterie ermöglicht.
Ein solcher Hilfsvergaser ist kompakt gebaut und benötigt in
folgedessen nur wenig Raum. Er kann deshalb in einem Raum re
lativ kleiner Abmessungen unter der Motorhaube untergebracht
werden oder sogar in oder unter dem Armaturenbrett eines
Kraftfahrzeuges, wie z. B. eines Lastkraftwagens. In letzte
rem Falle befindet sich der Hilfsvergaser unmittelbar im Be
tätigungsfeld des Fahrers, und es ist nicht mehr notwendig,
Übertragungsorgane zur Überbrückung von Entfernungen vorzuse
hen. Außerdem wird das Auswechseln des abnehmbaren Brenn
stoffbehälters erleichtert und schneller ermöglicht.
Weiterhin findet ein Verbrauch von elektrischer Energie für
die Erregung der elektromagnetischen Spule nur noch für das
Füllen der Kammer statt, während das Rückströmen der dosier
ten Menge Brennstoff lediglich unter dem Einfluß einer zwei
ten Rückstelleinrichtung stattfindet. Auf diese Weise erfolgt
die Entnahme von elektrischer Energie aus der Batterie, bevor
der zum Antrieb des Motors vorgesehene Starter in Betrieb ge
nommen wird. Es erfolgt also eine zeitliche Abstufung der En
ergieentnahme aus der Batterie, so daß ein Motor selbst bei
sehr tiefen Temperaturen gestartet werden kann, selbst wenn
nur etwa 1/3 der nominalen Energie der Batterie zur Verfügung
steht.
Eine solche besonders vorteilhafte Funktionsweise wird zwin
gend notwendig, wenn die Starteinrichtung des Motors derart
ausgelegt ist, daß sämtliche elektrischen Hilfseinrichtungen
(z. B. die Scheinwerfer eines Fahrzeuges) während des Startes
ausgeschaltet werden.
Andererseits wird der Einspritzdruck des Brennstoffes infolge
dessen, daß die Rückströmung der dosierten Brennstoffmenge
unter der Einwirkung der zweiten Rückstelleinrichtung er
folgt, in etwa bei jedem Betriebszustand auf dem gleichen
Wert gehalten und bleibt darüber hinaus von dem Füllungsgrad
unabhängig.
Aufgrund dieser vorbeschriebenen Merkmale wird ein schneller
Start des Motors unter sehr ungünstigen Temperaturbedingungen
gewährleistet, wobei gleichzeitig bei einem sich verlängern
den Startvorgang verhindert wird, daß sich die Batterie voll
ständig entladen kann.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird
ein einstellbarer Anschlag zur Begrenzung der Kolbenbewegung
vorgesehen. Auf diese Weise wird die Verwendung einer einzi
gen Vorrichtung für Motoren unterschiedlicher Leistung ermög
licht, wobei die beim Start eingespritzte vorgegebene Hilfs
brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Leistung des Motors
dadurch eingestellt werden kann, daß der Anschlag entspre
chend verstellt wird.
Vorteilhaft sind alle Dichtungen, die mit den durch die elek
tromagnetische Spule angetriebenen beweglichen Teilen in Be
rührung kommen, Lippendichtungen, wodurch in vorteilhafter
Weise die Reibungskräfte, die sich der Bewegung der hohlen
Stange entgegensetzen, und damit die verbrauchte elektrische
Energie der Batterie auf einem Minimum gehalten werden.
Außerdem sind solche Dichtungen besonders für die Ausstattung
von Vorrichtungen geeignet, die bei sehr tiefen Temperaturen
funktionieren müssen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung er
geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Diese zeigt:
Eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäß
ausgebildeten Hilfsvergaser.
In der Zeichnung ist zu erkennen, daß der erfindungsgemäße
Hilfsvergaser 1 ein Gehäuse 2 aufweist, in dessen mittlerem
Teil eine elektromagnetische Spule 3 aufgenommen ist, die in
nicht dargestellter Weise mit Anschlußklemmen 4 eines elek
trischen Speisekreises verbunden ist, der seinerseits an eine
elektrische Gleichstromquelle, wie z. B. eine nicht darge
stellte, wiederaufladbare Batterie angeschlossen ist.
Der bewegliche Spulenkern 5 wird von einer hohlen Kolben
stange 6 durchgriffen, die mit dem Kern fest verbunden ist
und beidseitig aus dem Kern herausragt.
Der untere Teil der Kolbenstange 6 greift in eine Gehäuseaus
sparung 7 ein, welche eine untere Öffnung aufweist, die die
Eingangsöffnung 8 des Vergasers bildet, sowie eine seitliche
Öffnung, die die Ausgangsöffnung 9 des Vergasers bildet.
Die Ausgangsöffnung 9 steht mit einer Verschlußeinrichtung in
Verbindung, die einerseits von einer ringförmigen Einschnü
rung 10 in der hohlen Kolbenstange 6 in deren unterem Bereich
gebildet ist und die andererseits von einer ringförmigen Lip
pendichtung 11 gebildet ist, welche die Kolbenstange umgreift
und zwischen der Ausgangsöffnung 9 und der Eingangsöffnung 8
angeordnet ist. Die Formen und Abmessungen der ringförmigen
Lippendichtung 11 bzw. der Einschnürung 10 sind dermaßen, daß
in der oberen Position oder der Einspritzposition oder der in
der Fig. 1 dargestellten Ruheposition (die nachfolgend noch
beschrieben wird) die Dichtung nicht gegen die Flanken der
Einschnürung 10 anliegt, so daß die Ausgangsöffnung 9 infol
gedessen mit der Gehäuseaussparung 7 in Verbindung steht.
Wenn sich dagegen die Kolbenstange in ihrer ganz angehobenen
Stellung befindet (Dosierstellung), dann liegt die Lippen
dichtung (11) gegen die Kolbenstange (6) an und unterbricht
auf diese Weise die Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung
(9) und der Gehäuseaussparung (7).
Die Eingangsöffnung S mündet in eine Kammer 12 ein, die zur
Aufnahme des Kopfstückes eines abnehmbaren Behälters 13 dient
(der in der Zeichnung nur schematisch angedeutet ist). Die
Befestigung des Behälters am Vergaser kann auf beliebige be
kannte Weise erfolgen.
Der Behälter 13 enthält einen geeigneten Flüssigbrennstoff,
der von einem Treibgas druckbeaufschlagt ist, welches seiner
seits nicht mit dem Flüssigbrennstoff chemisch reagiert. Vor
zugsweise handelt es sich um eine Aerosolmischung, welche von
einer Butan-Propan-Verbindung (Brennstoff) und Stickstoff
(Treibgas) gebildet ist.
An seinem oberen Teil weist der Behälter 13 eine Öffnung auf,
in welcher ein Rückschlag 14 angeordnet ist (von welchem le
diglich der äußere Teil mit dem Betätigungsfinger in der Zeichnung
zu erkennen ist).
Im übrigen ist zu erkennen, daß koaxial zur Kolbenstange 6
zwischem dem unteren Ende des Kerns 5 und demjenigen Gehäuse
teil, welcher die Aussparung 7 begrenzt, eine Feder 15 ange
ordnet ist.
An seinem oberen Ende sitzt die Kolbenstange 6 in einem Teil,
welches die Form einer Glocke 16 aufweist und in einer Kammer
17 sitzt, die gegenüber den oberen Teilen des Gehäuses 2 ab
gedichtet und abgegrenzt ist.
Das glockenförmige Teil 16 besitzt Öffnungen 18, über welche
die Stange 6 mit der Kammer 17 verbunden ist. Diese Öffnungen
18 sind derart am unteren Ende des glockenförmigen Teiles 16
angeordnet, daß der Hilfsbrennstoff von dem Treibgas aus dem
Behälter herausgedrückt werden kann, wenn sich die Vorrich
tung in ihrer senkrechten Funktionsstellung befindet.
In der Kammer 17 ist ein Kolben 19 angeordnet, welcher von
einer Feder 20 druckbeaufschlagt ist und in eine Position ge
drückt wird, in welcher das Kammervolumen der Kammer 17 ein
Minimum ist.
Im oberen Gehäuseboden 21 befindet sich ein Anschlag 22, wel
cher die Verschiebung des Kolbens auf einen vorgegebenen Wert
begrenzt. Der Anschlag 22 ist in beliebiger Weise einstell
bar: Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der An
schlag z. B. mit Hilfe von Rastnuten einstellbar. Zu diesem
Zweck ist der Anschlag als Achse ausgebildet, der mit Ring
nuten 23 versehen ist, in welche ein Sperrstück 24 eingreift.
An den Enden der Stange 6 und zwischen dem Kolben und der Ge
häusewandung sind Dichtungen vorgesehen: Damit die Reibungs
kräfte und die von der Batterie für die Funktion des Ver
gasers abzugebende elektrische Energie auf einem Minimum ge
halten werden, sind die Dichtungen von Lippendichtungen ge
bildet, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Darüber
hinaus gewährleisten solche Dichtungen, die z. B. aus
"Rilsan" gebildet sind, ihre Funktion bei Temperaturen unter
etwa -30°C bis -35°C, was bei Ringdichtungen nicht der Fall
wäre.
Die Funktionsweise des in der Zeichnung dargestellten Hilfsver
gasers ist folgendermaßen.
In der Ruhestellung nehmen die Teile die in der Zeichnung darge
stellte Lage ein.
Wenn die elektromagnetische Spule 3 durch Schließen des
Stromkreises mit Strom versorgt wird, dann zieht der Kern 5
die Stange 6 in ihre untere Endlage (Dosierstellung), wobei
die Feder 15 komprimiert wird. Die Stange 6 beaufschlagt den
Betätigungsfinger des Rückschlagventils 14 des Behälters 13
und das Gemisch tritt unter Druck in die Gehäuseaussparung 7
ein, strömt durch die hohle Kolbenstange 6 und gelangt über
die Öffnungen 18 in die Kammer 17.
Unter dem Einfluß des Gemischdruckes, der größer ist als die
Federkraft der Feder 20, bewegt sich der Kolben in der Kammer
nach oben, bis er gegen den Anschlag 22 zur Anlage kommt.
Die Fülldauer der Kammer 17 ist variabel und hängt einerseits
von der Position des Anschlages 22 ab und andererseits von
dem Gemischdruck. Zum Beispiel liegt diese Fülldauer typi
scherweise zwischen 2 und 5 Sekunden.
Der Kraftfahrer startet also den Motor zur gleichen Zeit, zu
welcher er den elektrischen Stromkreis für die Spule 3 unter
bricht. Der Kern 5 wird unter der Einwirkung der Feder 15 in
seiner Ausgangsposition gehalten, in welcher die hohle Stange
6 ihre in der Fig. 1 gezeigte Lage einnimmt. Das Rückschlag
ventil 14, welches nicht mehr von der Stange 6 beaufschlagt
wird, kehrt in seine Schließstellung zurück und verschließt
den Behälter 13.
Die Ausgangsöffnung 9 steht erneut mit der Gehäuseaussparung
7 in Verbindung, so daß das in der Kammer 17 enthaltene Ge
misch, welches von der Federkraft der Feder 20 beaufschlagt
ist, über die Öffnungen 18, die hohle Stange 6 und die Gehäu
seaussparung 7 zur Ausgangsöffnung 9 zurückströmen kann, von
wo es über eine mit der Ausgangsöffnung 9 verbundene Leitung
zu einer Einspritzvorrichtung gelangt (nicht dargestellt).
Claims (4)
1. Hilfsvergaser für den Start von Brennkraftmaschinen mit
einem Behälter, in dem zusätzlicher Kraftstoff in flüs
siger Form unter dem Druck eines gegenüber dem flüssi
gen Kraftstoff inerten Gases gelagert ist, mit Einrich
tungen zum Zuführen des zusätzlichen Treibstoffes aus
dem Behälter durch eine Einspritzvorrichtung in den Mo
tor, wobei der Behälter austauschbar ist und eine Aus
trittsöffnung mit einem Rückschlagventil besitzt, das
eine schließende Grundstellung einnimmt, wobei der Be
hälter am unteren Teil des Hilfsvergasers angeordnet
ist, der eine elektronische Spule zum Steuern des Öff
nens und Schließens des Rückschlagventiles aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaser in seiner
Funktionsstellung in der angegebenen Reihenfolge von
unten nach oben die folgenden Teile aufweist:
eine untere Kammer (17), die in Verbindung mit der Aus trittsöffnung (12) des Behälters (13) steht,
eine bewegliche hohle Stange (6), deren unteres Ende in die untere Kammer (7) einmündet, wobei die hohle Stange (6) fest mit einem Kern (5) der elektromagnetischen Spule (3) verbunden und durch diese Spule aus einer er sten Stellung, die eine Ruhestellung darstellt, in der ein oberes Ende des Rückschlagventiles (14) des Behäl ters (13) nicht betätigt wird, in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der das untere Ende der hohlen Stange (6), die Öffnung (12) des Behälters (13) Öffnend, auf das Rückschlagventil (14) einwirkt,
eine Eintrittsöffnung am unteren Ende der hohlen Stange (6) zur Aufnahme von Brennstoff aus der Öffnung (8) des Behälters (13), wenn die hohle Stange (6) ihre zweite Stellung einnimmt,
eine Austrittsöffnung (9), die von der unteren Kammer (7) wegführt und an deren oberen Bereich vorgesehen ist, Verschlußelemente zum wahlweisen Abschließen der Verbindung zwischen der unteren Kammer (7) und der Aus trittsöffnung (9), wobei das untere Ende der bewegbaren hohlen Stange (6) Teil der Elemente zum Steuern des Ab schließens ist,
eine erste Rückstelleinrichtung (15) zum Rückführen der hohlen Stange (6) aus ihrer zweiten Stellung in ihre erste Stellung, wenn die elektromagnetische Spule (3) nicht erregt ist,
ein in einem geschlossenen Raum beweglich gelagerter Kolben (19), der in den Raum eine obere Kammer (17) mit veränderlichem Volumen abgrenzt, in die das obere Ende der rohrförmigen Stange (6) einmündet,
und eine zweite Rückstelleinrichtung (20), die derart auf den Kolben (19) einwirkt, das das variable Volumen der oberen Kammer (17) auf einem Minimum gehalten wird, wenn der Vergaser nicht in Funktion ist, wobei alle oben erwähnten Teile (mit Ausnahme der Austrittsöffnun gen (9) des Hilfsvergasers) koaxial zueinander angeord net sind.
eine untere Kammer (17), die in Verbindung mit der Aus trittsöffnung (12) des Behälters (13) steht,
eine bewegliche hohle Stange (6), deren unteres Ende in die untere Kammer (7) einmündet, wobei die hohle Stange (6) fest mit einem Kern (5) der elektromagnetischen Spule (3) verbunden und durch diese Spule aus einer er sten Stellung, die eine Ruhestellung darstellt, in der ein oberes Ende des Rückschlagventiles (14) des Behäl ters (13) nicht betätigt wird, in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der das untere Ende der hohlen Stange (6), die Öffnung (12) des Behälters (13) Öffnend, auf das Rückschlagventil (14) einwirkt,
eine Eintrittsöffnung am unteren Ende der hohlen Stange (6) zur Aufnahme von Brennstoff aus der Öffnung (8) des Behälters (13), wenn die hohle Stange (6) ihre zweite Stellung einnimmt,
eine Austrittsöffnung (9), die von der unteren Kammer (7) wegführt und an deren oberen Bereich vorgesehen ist, Verschlußelemente zum wahlweisen Abschließen der Verbindung zwischen der unteren Kammer (7) und der Aus trittsöffnung (9), wobei das untere Ende der bewegbaren hohlen Stange (6) Teil der Elemente zum Steuern des Ab schließens ist,
eine erste Rückstelleinrichtung (15) zum Rückführen der hohlen Stange (6) aus ihrer zweiten Stellung in ihre erste Stellung, wenn die elektromagnetische Spule (3) nicht erregt ist,
ein in einem geschlossenen Raum beweglich gelagerter Kolben (19), der in den Raum eine obere Kammer (17) mit veränderlichem Volumen abgrenzt, in die das obere Ende der rohrförmigen Stange (6) einmündet,
und eine zweite Rückstelleinrichtung (20), die derart auf den Kolben (19) einwirkt, das das variable Volumen der oberen Kammer (17) auf einem Minimum gehalten wird, wenn der Vergaser nicht in Funktion ist, wobei alle oben erwähnten Teile (mit Ausnahme der Austrittsöffnun gen (9) des Hilfsvergasers) koaxial zueinander angeord net sind.
2. Hilfsvergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein einstellbarer Anschlag (22) vorgesehen ist, mit
welchem die Bewegung des Kolbens (19) begrenzbar und
das maximale Volumen der oberen Kammer (17) einstellbar
ist.
3. Hilfsvergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung zum Abschließen der Ver
bindung zwischen der unteren Kammer (7) und der Aus
trittsöffnung (9) eine Lippendichtung (11) umfaßt, die
mit der hohlen Stange (6) und einer ringförmigen Ein
schnürung (10) der hohlen Stange (6) derart zusammen
wirkt, daß die Lippendichtung (11) in der ersten Stel
lung der hohlen Stange (6) gegen diese abdichtet, wobei
die Einschnürung (10) einen kleineren Durchmesser auf
weist als der Innendurchmesser der Lippendichtung (11).
4. Hilfsvergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das obere Ende der hohlen Stange
(6) mit einer Abdeckkappe (16) überdeckt ist, deren un
terer Bereich mit der oberen Kammer (17) veränderlichen
Volumens zusammenwirkt.
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