DE3839163A1 - Vergaseranordnung - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vergaseranord
nung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Da aus Gründen des Umweltschutzes möglichst schadstoff
frei arbeitende Verbrennungsmotoren gewünscht sind,
lenkte sich in jüngster Zeit das Interesse in steigen
dem Maße auf die Steuerung des Verhältnisses des Luft/
Kraftstoff-Gemisches (nachfolgend als A/F bezeichnet)
bei Verbrennungsmotoren.
Um ein möglichst reines Abgas vom Verbrennungsmotor zu
erzielen, ist es nötig, die Kraftstoff/Luft-Mischung so
wirksam wie möglich zu verbrennen. Bereits seit geraumer
Zeit stellt es ein schwieriges Problem dar, das Mi
schungsverhältnis im Hinblick auf die verschiedenen Be
triebszustände des Motors zu steuern. Ein einfacher
Membranvergaser, wie er beispielsweise in Motorketten
sägen Anwendung findet, hat ein ungleichmäßiges Verhält
nis des A/F-Gemisches über den Drehzahlbereich (R/S) des
Motors. Abtastwerte eines Motors mit einem derartigen
Vergaser zeigen (Fig. 1), daß die Schwankung der Funk
tion A/F bezüglich des Wertes R/S erheblich ist. In
Fig. 1 sind die Werte von A/F als Bruchteil (0,94, 0,96,
0,98 usw.) bezogen auf den idealen Wert von A/F angege
ben, der auf den Wert 1 eingestellt ist. Die Werte
wurden bei einem Vergaser gemessen, der auf ein fettes
Gemisch eingestellt ist, so daß die Kurve in keinem
Punkt den Idealwert 1 erreicht. Verschiedene Einstel
lungen der Einstellschrauben des Vergasers zeigen je
doch, daß die Ungleichmäßigkeit der A/F-Verteilung nicht
beseitigt werden kann, so daß es nötig ist, eine andere
Einstellung in Abhängigkeit von Drehzahl und Last anzu
wenden.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegen
den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Vergaseranordnung so weiterzubilden, daß die Einstellung
des Luft/Kraftstoff-Gemisches weiter verbessert wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Vergaseranordnung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im kenn
zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merk
male gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vergaseranordnung wird das
Problem der Vergleichmäßigung der A/F-Funktion und der
Einstellung auf einen idealen Wert mittels eines Steuer
gerätes an dem Vergaser gelöst, das in Abhängigkeit von
Last und Drehzahl den sogenannten Differentialdruck
(p) in dem Vergaser steuert. Dieser Druck wird am
einfachsten definiert, indem ein Schwimmervergaser
(Fig. 2) betrachtet wird, bei dem einerseits ein Atmos
phärendruck in der Kammer und andererseits ein Unter
druck in der Venturiröhre durch den Vergaser herrscht.
Der Differentialdruck p ist die Differenz zwischen die
sen beiden Drucken. In Analogie hierzu hat ein Membran
vergaser gleichfalls einen Differentialdruck p, der
die Differenz zwischen dem auf der trockenen Seite der
Membran (Bezugsdruck) und dem Unterdruck darstellt.
Diese Anordnung arbeitet an einem Vergaser, der in
seiner Ausgangslage bei einem dem atmosphärischen Druck
entsprechenden Referenzdruck oder Bezugsdruck auf ein
fettes Gemisch (Kurve gemäß Fig. 1) eingestellt ist, bei
dem jedoch in verschiedenen Betriebszuständen aufgrund
des Einflusses der Anordnung ein verminderter
Bezugsdruck auftritt, d. h. ein Unterdruck auf der
Membrane oder in der Schwimmerkammer, so daß das Ver
hältnis A/F auf den gewünschten Idealwert ansteigt. Dies
wird durch Steuerung des Differentialdruckes p be
wirkt. Eine Vergaseranordnung, mit der diese Verbesse
rung unter den gegebenen Umständen gemäß der Erfindung
realisierbar ist, hat die in dem Patentanspruch 1 ange
gebenen Charakteristika.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter
ansprüche.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vergaseranordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 ein Diagramm des Luft/Kraftstoff-Ver
hältnisses (A/F) als Funktion der Dreh
zahl;
Fig. 2 einen Schwimmervergaser im Querschnitt;
Fig. 3 einen Membranvergaser mit einem An
schlußdiagramm für die Vergaseranord
nung;
Fig. 4 ein elektrisches Diagramm für die Anord
nung; und
Fig. 5 ein Spannungsdiagramm.
Die allgemeine Bauweise der Anordnung gemäß der Erfin
dung ist in Fig. 3 gezeigt, die eine Querschnittsdar
stellung der Anordnung zeigt. Ein Vergasergehäuse 10
eines Membranvergasers hat einen Strömungskanal 11 mit
einem Venturirohr 12, einer Drossel 13 und einem Choke
14. Ein Einlaßende des Kanales ist mit einem Luftfil
ter 15 verbunden. Das Auslaßende ist mit einer Verbin
dungsröhre 16 des Motors verbunden. Der untere Teil des
Gehäuses 10 enthält eine Luftkammer 17 und eine Kraft
stoffkammer 18, die durch eine Membran 19 getrennt sind.
Diese arbeitet in der üblichen Art eines Einlaßventiles
20 für den Kraftstoff, der durch Kanäle 21 und eine
Röhre 22 von einer Pumpe zufließt. Von der Kraftstoff
kammer fließt der Kraftstoff durch Kanäle 23, 24 und die
Nadelschraube 25, 26 zu einem Paar von Düsen 27, 28 in
der Seitenwand des Kanales 11. Dies ist eine übliche
Anordnung eines Membranvergasers und muß daher nicht
detailliert erläutert werden.
Nachfolgend wird der spezielle Teil der Anordnung, der
zu den Zusätzen des Membranvergasers gehört, beschrie
ben. Diese Zusätze oder zusätzlichen Teile stehen in
Beziehung zu einem Druckauslaß 29 in der Röhre 16 mit
einer Verbindung zu einer Röhre 30, einem Druckregler
31, einem magnetischen Ventil 32, einer Ausgleichs
öffnung 33 und einer Verbindung zu der Luftkammer 17.
Während des Betriebes entsteht ein Unterdruck, der in
Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl in der Röhre
erscheint. Der Druckregler begrenzt den Unterdruck auf
einen Wert, der in geeigneter Weise in Abhängigkeit von
dem gewünschten Steuerbereich des Luft/Kraftstoff-
Gemisches sowie in Abhängigkeit von dem Druckabfall in
der Venturiröhre gewählt ist. In dem gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel hat dieser eine ähnliche Konstruktion wie
der Membranmechanismus in dem Vergaser. Dementsprechend
hat er zwei Kammern 34, 35, die durch eine Membran 36
getrennt sind, die ein Lufteinlaßventil steuert. Die
erste Kammer 34 ist mit atmosphärischem Druck durch eine
Öffnung 37 in der Wand der Kammer beaufschlagt. Die
andere Kammer 35 wird über die Röhre 30 mit dem begrenz
ten Unterdruck beaufschlagt, der durch das Einlaßventil
und die Membran erzeugt wird. Der Unterdruckwert wird
durch die Elastizität der Membran und durch die Kraft
der auf diese wirkenden Feder 38 festgelegt. Die Feder
widersteht dem Atmosphärendruck auf der Membran zusammen
mit dem Unterdruck und der Elastizität. Sobald der Un
terdruck eine Änderungstendenz aufweist, reagiert die
Feder und damit das Einlaßventil über einen Hebel 39,
wodurch verzögerungsfrei Änderungstendenzen des Unter
druckes ausgeglichen werden. Diese wird ferner dem
Magnetventil 32 zugeführt, das einen elektromagnetisch
gesteuerten Ventilkörper 40, eine Spule 41 mit elektri
schen Anschlüssen 42, 43 sowie ein Ventilgehäuse 44
aufweist. Der Ventilkörper wird durch eine Feder 45 be
einflußt, die das Ventil geschlossen hält, wenn die
Spule stromlos ist. Zwischen dem Ventil und dem Vergaser
liegt die Ausgleichsöffnung 33, die einen atmosphäri
schen Druck zu der Kammer 17 zuführt, wenn das Ventil
geschlossen ist. In diesem Fall arbeitet der Vergaser in
seiner ursprünglichen Art, als wenn die zusätzlichen
Teile 29 bis 32 nicht existieren würden (Charakterisitk
gemäß Fig. 1).
Wenn das Ventil 32 geöffnet ist, wirkt der Unterdruck
von dem Druckregler auf den Vergaser. Ein bestimmter
Teil des Unterdruckes geht aufgrund der Tatsache ver
loren, daß die Luft durch die Öffnung 33 zutritt, wobei
jedoch dieser Verlust vernachlässigt werden kann. Eine
Möglichkeit zu vollständigen Vermeidung dieses Verlustes
besteht in einem Zweiwegventil anstelle des gezeigten
Einwegventiles 32. Dieses Zweiwegventil würde dann in
seiner Ruhestellung die Ausgleichsöffnung 33 offenhal
ten und während des Betriebes geschlossen halten.
Wenn das Magnetventil durch Strompulse mit einer vorbe
stimmten Länge aktiviert wird, beeinflußt das Verhältnis
zwischen der Zeitdauer in der geöffneten und der Zeit
dauer in der geschlossenen Lage das Ausmaß des Unter
druckes, der dem Vergaser zugeführt wird. Die Röhre 30,
das Volumen des Luftkanales 17 und der Druckausgleich 33
tragen dazu bei, das Pulsen des Unterdruckes zu dämpfen,
so daß der Differentialdruck p nunmehr als Funktion
der Länge der Strompulse betrachtet werden kann. Durch
Steuern des Differentialdruckes mittels einer Treiber
schaltung (Fig. 4) für die Strompulse mit einer sich än
dernden Länge ist es möglich, ein ideales Mischungsver
hältnis für die Luft/Kraftstoff-Mischung über den
gesamten Drehzahlbereich zu erzielen (Fig. 1, gestri
chelte Linie). Jeder Motor hat jedoch seine individuel
len Eigenschaften, die die Gleichförmigkeit beeinträch
tigen. Die Anpassung eines Vergasers mit den neuen zu
sätzlichen Teilen 29 bis 33 auf einen bestimmten Motor
kann ohne Probleme dank der Tatsache ausgeführt werden,
daß der Steuerbereich von wenigstens ±10% innerhalb
der Luft/Kraftstoff-Funktion keine weiteren Maßnahmen
als die Variation der Pulslänge für das Ventil erfor
dert.
Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung gleichfalls auf
einen Schwimmervergaser angewendet werden. Die in diesem
Fall erforderlichen Änderungen bestehen darin, daß die
zusätzlichen Teile mit der Schwimmerkammer und nicht mit
der Luftkammer 17 verbunden sind.
Fig. 4 ist ein grundsätzliches Diagramm der Treiber
schaltung, die das magnetische Ventil 22 betätigt. An
der Eingangsseite eines Mikroprozessors 46 ist eine
einzige Quelle 47 angegeben, die auf der Grundlage der
Drehzahl (Zündfrequenz), der Last oder dgl. einen Ist-
Wert für den Betriebszustand des Motors erzeugt. In der
Zeichnung ist die Bezeichnung eines geeigneten Mikropro
zessors angegeben, der auch die geeignete Kapazität für
die Zündsteuerung des Motors und dgl. aufweist. In
dessen Speicher sind Werte für die Ausgangssignale in
Abhängigkeit von diesen Eingangssignalen von der Quelle
47 gespeichert. Ein Steuersignalpegel läuft dann auf
einem Draht 48 zu einem Vergleicher 49. Dieser hat einen
weiteren Eingang 50, der eine dreiecksförmige Spannung
von einem Dreieckswellengenerator empfängt, dessen Fre
quenz die Pulsrate festlegt, die das Magnetventil 32
beeinflußt. Zwischen dem Vergleicher und dem Magnetven
til ist eine Treibereinheit 52, die die Rechteckpulse
verstärkt, die von dem Vergleicher stammen. Dieser ver
gleicht den Steuersignalpegel auf dem Draht 48 mit der
Dreiecksspannung an dem Eingang 50 und erzeugt in Abhän
gigkeit hiervon Rechtecksignale, die dem Eingang 53 der
Treibereinheit zugeführt werden. Durch Erhöhen des
Steuersignalpegels wird die Pulslänge erhöht. Dies ist
in Fig. 5 dargestellt, in der ein Pegel a zu der Puls
länge v führt, wobei ein erhöhter Pegel b zu einer er
höhten Pulslänge z führt. Wenn der Signalpegel die
Dreiecksspannung übersteigt, ändert die Pulsspannung
sich zu einer konstanten Spannung. Die Aufgabe der
Treibereinheit liegt in der Versorgung des Magnetven
tiles mit einer ausreichenden Pulsspannung für das
Bewerkstelligen der Einschalt/Ausschalt-Funktion, die
bereits erwähnt worden ist.
Die gespeicherten Werte in dem Mikroprozessor bewirkten
eine programmierte Charakteristik der Luft/Kraftstoff-
Funktion ohne eine genaue Steuerung in Abhängigkeit von
möglichen Schadstoffen, die in den Abgasen vorliegen
können. Als eine Variation des Systems kann dieses
jedoch mit einer sogenannten Lambda-Sonde 57 in dem
Auspuff des Motors vervollständigt sein, welche einen
i-Signalpegel erzeugt, der nach einer Transformation das
Signal aus dem Draht 48 ersetzen kann. Auf diese Weise
wird eine Rückkopplung in dem Auspuffsystem des Verga
sers mit der Aufgabe der Steuerung des Luft/Kraftstoff-
Verhältnisses in Abhängigkeit mit dem momentanen Sauer
stoffüberschuß in dem Auspuffsystem erzeugt. Derartige
Abänderungen können auch für Motoren ohne einen Mikro
prozessor verwendet werden.
Claims (10)
1. Vergaseranordnung mit einem Vergasergehäuse, das
einen Strömungskanal (11) aufweist, in dem eine
Drossel (13) und eine Venturiröhre (12) angeordnet
sind, mit einer Kraftstoffkammer (18), von der eine
Verbindung sich zu wenigstens einer Düse erstreckt,
die in dem Strömungskanal liegt, und mit einer
Luftkammer (17), die neben der Kraftstoffkammer
angeordnet ist und eine Verbindung zu einer Bezugs
druckquelle aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bezugsdruckquelle einen Druckauslaß (29) in dem Strömungskanal (11) oder in dessen Verlängerung (16) sowie einen Druckregler (31) aufweist, der mit dem Auslaß mittels einer Komponente (32) für eine Einschalt/Ausschalt-Steuerfunktion bezüglich des Bezugsdruckes bis zu der Verbindung zu der Luft kammer, und
daß die Komponente (32) für die Einschalt/Ausschalt- Steuerfunktion an einer veränderlichen Zuführanord nung angebracht ist, mittels der das Mischungsver hältnis A/F des Vergasers gemäß einer Charakteristik gesteuert wird, die für die Zuführanordnung vorge sehen ist.
daß die Bezugsdruckquelle einen Druckauslaß (29) in dem Strömungskanal (11) oder in dessen Verlängerung (16) sowie einen Druckregler (31) aufweist, der mit dem Auslaß mittels einer Komponente (32) für eine Einschalt/Ausschalt-Steuerfunktion bezüglich des Bezugsdruckes bis zu der Verbindung zu der Luft kammer, und
daß die Komponente (32) für die Einschalt/Ausschalt- Steuerfunktion an einer veränderlichen Zuführanord nung angebracht ist, mittels der das Mischungsver hältnis A/F des Vergasers gemäß einer Charakteristik gesteuert wird, die für die Zuführanordnung vorge sehen ist.
2. Vergaseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet,
daß eine Öffnung (33) zu der Umgebung zwischen der
Komponente für die Einschalt/Ausschalt-Funktion und
der Luftkammer vorgesehen ist.
3. Vergaseranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet,
daß die Komponente für die Einschalt/Ausschalt-
Funktion ein Magnetventil ist.
4. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckregler (31) eineKonstantdruckregler
ist.
5. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführanordnung ein elektrischer Pulsgenera
tor (49, 51, 52) mit einstellbarer Pulslänge ist.
6. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftstoffkammer und die Luftkammer mittels
einer Membran (19) getrennt ist und daß demzufolge
der Vergaser ein Membranvergaser ist.
7. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftstoffkammer und die Luftkammer eine
Schwimmerkammer bilden und daß demzufolge der Ver
gaser ein Schwimmervergaser ist.
8. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Charakteristik der Zuführanordnung in einem
elektronischen Speicher abgespeichert ist, dessen
Eingang mittels eines Codes für die Zündfrequenz
(R/S) oder den Sauerstoffüberschuß (Lambda) versorgt
wird und dessen Ausgang einen Signalpegel zu einem
Vergleicher (49) zuführt, der zusammen mit dem
Dreieckswellengenerator (51) und einer Treiberein
heit (52) den elektrischen Pulsgenerator bildet.
9. Vergaseranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet,
daß eine sogenannte Lambda-Sonde (54) mit dem
Eingang des Speichers verbunden ist.
10. Vergaseranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet,
daß eine Signalwelle (47) für eine Transformation
der Zündfrequenz in einem Code mit dem Eingang des
Speichers verbunden ist.
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