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Verfahren zur Regelung bzw. Aussetzerregelung für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen
hie vorliegende I?rfindung lyezielit sich auf ein Verfahren zur Regelung bzw. Aussetzerregelung
für \lellrzvlietder-Breilnkraftmaschinen mit mehreren bzw. unterteiltem Vergaser
zur gruppenweisen Speisung der Zylinder über getrennte Geniischleitungen durch Veränderung
der Kraftstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Leistungsabgabe des Klotors.
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1n den bekannten bzw. bereits vorgeschlagenen Verfahren und Geräten
wird die Kraftstoffzufuhr in Abhängigkeit von der sich durch den Unterdruck im _lnsaugkriiinmer
anzeigenden Leistungsabgabe des -Motors von einem oder mehreren der @vliii@ler abgesIrerrt.
Hiiie solche Kraftstoftalisperrung wirkt so, d.aß eine oder mehrere Zylindergruppen
ohne Kraftstoffzufuhr bleiben, so daß dieselben keine Leistung mehr abgeben, jedoch
noch trockene Luft über die teilweise geschlossene Drosselklappe durch den Krümmer
ansaugen. Dies bedingt einen beträchtlichen Leistungsverlust infolge der Pumparbeit
und eine wesentliche Erhöhung der Gesamtreibungsverluste im Motor.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verminderung bzw. Vermeidung
dieser Nachteile. Es hat sich herausgestellt, daß es möglich ist, eine wesentliche
Kraftstoffersparnis dadurch zu erzielen, daß erfindungsgemäß die Luftzufuhr zu einer
Zylindergruppe ungedrosselt und ungesteuert
erfolgt, wobei die Kraftstoffteillastnadel
der betreffenden Zylindergruppe so arbeitet, daß diese Zylindergruppe entweder mit
Vollfüllung, d. h. \"ollast, oder mit Nullfüllung, d. h. vollständigem Aufhören
der Leistungsabgabe dieser Gruppe, arbeitet.
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Um eine Zylindergruppe ohne Drosselklappe betreiben zu können, muß
die Kraftstoffteillastnadel entweder ganz sperren oder vollständig öffnen, so daß
der Motor niemals mit einem Gemisch beschickt wird, welches bereits zu mager ist,
um fortlaufende Zündungen zu ermöglichen, welches jedoch noch genügendKraftstoff
enthält,um gelegentlicheRückzündungen im KrümTner bzw. Stoßen infolge von gelegentlichen
Zündungen im Zylinder hervorzurufen. Zur Erfüllung dieser Forderung wird die Kraftstoffteillastnadel
sowohl in Ab'hängig'keit vom Krümmerunterdruck als auch in Abhängigkeit von der
jeweiligen Stellung der Drosselklappe gesteuert und außerdem ein verbesserter Schnappmechanismus,
der die Nadel entweder ganz auf ihrem Sitz oder dieselbe ganz offen hält, vorgesehen.
Der Schnappmechanismus ist dabei so eingestellt, daß derselbe die Kraftstoffzufuhr
zur Hilfszylindergruppe dann auslöst, wenn der Unterdruck in dem zur Hauptzylindergruppe
führenden Ansaugkrümmer auf etwa ioo mm Quecksilber fällt, daß jedoch, wenn dieselbe
einmal eingesetzt hat, das Schnappventil offen bleibt und die Hilfszylindergruppe
in Tätigkeit hält, bis der Unterdruck im Hauptkrümmer auf etwa 3oo bis 400 mm Quecksilber
angestiegen ist. Dadurch wird der Fahrer in die Lage versetzt, im wesentlichen für
jedes benötigte Motordrehmoment eine entsprechende Drosselstellung einzustellen.
Wenn die Kraftstoffzufuhr zu den Hilfszylindern bei im wesentlichen demselben Krümmerunterdruek
einsetzen würde, bei welchem dieselbe abgesperrt wurde, müßte der Fahrer, insbesondere
beim Befahren von Steigungen, fortgesetzt die Drosselstellung verändern, um die
gewünschte Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten, weil der Motor sonst anfangen würde,
zwischen zwei Drehzahlen hin und her zu pendeln, die ge-; rüde unter und über der
Drehzahl liegen, die für die Erzeugung des zur Betätigung der Kraftstoffteillastnadel
erforderlichen Unterdrucks gebraucht wird.
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Bei Mehrzylindermaschinen mit zwei getrennten Zylindergruppen, deren
durch zwei getrennte Ansaugkrümmer erfolgt, ist es üblich, die beiden Krümmer über
einen geteilten Vergaser mit Gemisch zu beschicken, welcher zwei Drosselklappen
und zwei Sätze von Venturilufttricntern, Düsen und Beschleunigungspumpen, jedoch
nur einen Lufteintritt und eine Startklappe besitzt. Es hat sich herausgestellt,
daß eine solche Anordnung, wenn eine der Drosselklappen weggelassen wird und die
dazugehörige Vergaserkammer zeitweise trocken betrieben werden soll, keine guten
Ergebnisse zeitigt. Dagegen hat sich herausgestellt, daß ein besseres Arbeiten durch
vollständige Trennung der Lufteinlässe und der beiden Mischkanäle erzielt wird.
Der Betrieb während 'des Anfahrens und Anwärmens wird darüber hinaus durch die Verwendung
getrennter Startklappen, die über zwei verschiedene Steuermechanismen betätigt werden,
noch wesentlich günstiger.
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Die Erfindung wird an Hand folgender Beschreibung und der Zeichnung
besser verständlich, in welchen Fig. i ein Schema eines Vergasers, der Ansaugkrümmer
und einesTeiles eines :@chtzvlindermotors zeigt, Fig. z ein Schnitt eines die Erfindung
verkÖrpernden Vergasers und Ansaugkrümmers ist, Fig. 3 ein Schnitt ist, der eine
Kraftstoffteillastnadel in geschlossener Stellung zeigt, Fig. 4 ein Schnitt ist,
in welchem eine Kraftstoff -teillastrradel in offener Stellung dargestellt ist,
Fig. 5 ein Schnitt ist, in welchem eine Kraftstoffteillastnadel in offener Stellung
dargestellt ist, jedoch im Begriffe, durch die Wirkung des Unterdrucks geschlossen
zu werden, Fig. 6 ein Schnitt durch den automatischen Startklappenmechanismus für
die mit einer Drosselfklappe versehene Vergaserkammer ist, Fig. 7 ein Schnitt durch
den automatischen Startklappenmechanismus für die Vergaserkammer ohne Drosselklappe
ist.
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Die Bezugsziffer i bezeichnet ein aus einem Gußstück bestehendes Vergasernauptgehäuse,
welches auf einem nach oben ragenden Flansch 2 eines geteilten Ansaugkrümmers aufgesetzt
ist, der sich in die neiden Zweige 3 und .4 aufteilt, die jeweils zu der inneren
bzw. äußeren Zylindergruppe eines Achtzylindermotors führen, der allgemein mit 5
bezeichnet ist. Es wird bemerkt, daß der hier abgebildete Motor ein Achtzylinderreihenmotor
ist, dessen vier Mittelzylinder als getrennte Gruppe mit um je 18o Kurbelgrade gegeneinander
versetzten Zündzeitpunkten arbeiten, während die restlichen vier Zylinder eine zweite
Gruppe bilden, deren Arbeitstakte um jeweils gleiche Kurbelwinkel zwischen denjenigen
der anderen vier Zylinder eingeschoben sind.
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Der Vergaser ist mit einer Kraftstoffkammer 6 ausgestattet, die einer
herkömmlichen Bauart mit gleichbleilyendem Kraftstoffspiegel entspricht, wobei derselbe
mit Hilfe eines allgemein mit 7 bezeichneten Schwimmermechanismus konstant gehalten
wird. Es wird bemerkt, daß die Kraftstoffkammer von einer beliebigen Bauart sein
kann und daß, wenn nötig, der Kraftstoff auch unter Druck stehen 'kann.
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Der Kraftstoff gelangt von der Schwimmerkammer über eine kalibrierte
Hauptdüse 8, deren Durchgang mittels einer Teillastnadel 9 gesteuert wird, zu einem
gegabelten Kanal, welcher zur Hauptspritzdüse io bzw. zum Leerlaufdurehlaß i i führt.
Die Hauptspritzdüse mündet in einen üblichen Venturinebenlufttriclfter 12, während
der Leerlaufkanal an der Kante der Drossefklappe 13 mündet, wie dies allgemein bei
Fallstromvergasersystemen üblich ist. Die Drosselklappe ist mit der Teillastnadel9
über ein in einer Richtung wirk-
sames Verbindungsgestänge 15 verbunden; die |
'l.'eillastnadel, die normalerweise von einer Feder in |
einer oberen, fettem Gemisch entsprechenden |
Stellung gehalten wird. wird mittelbar durch den |
unterhalb der Drosselklappe herrschenden, über |
einen mit 17 bezeiclinetenKanal zugeführten-Unter- |
druck nach unten gezogen. Diese Bauart ist in der |
Bachwelt bekannt; weitere Einzelheiten derselben |
können aus der Patentbeschreibung Nr. Re. 21 61o |
von F. W. C 1 o e d y und Miterfindern entnommen |
werden. I?ine zusammen mit der Drosselklappe be- |
tätigte lieschleutiigungspuml)e 18 dient der Zufuhr |
einer zus:itzlichen Kraftstoffmenge über die |
1'unilxeii(Iiisc 19. |
Der Vergaser, soweit derselbe bis jetzt be- |
schrieben wurde, liefert Kraftstoff zu einem Misch- |
ratini 20. welcher mit den äußeren Ansaugkrüm- |
inern 4 verl)unden ist; infolgedessen wird die |
äußere Zylindergruppe .-f während des Motorbetrie- |
lies fortlaufend mit Kraftstoff beliefert. Zum Star- |
ten dient eine Startklappe 2 i, d,ie im Luftansaugrohr |
außermittig auf einer Welle 22 befestigt ist, die mit |
einem automatischen Startklappenmechanismus ge- |
koppelt ist, wobei bemerkt wird, daß die Stellung |
der Starrklappe von drei Hauptfaktoren bestimmt |
wird, nämlich der Temperatur, dem Grad der Luft- |
strömung über der Startklappe und dem Unter- |
druck hinter der Drosselklappe. |
Die innere Zylindergruppe B wird über einen |
:@lisclir<itiin 23 mit Gemisch beschickt, welcher |
einen Venturilufttrichter 2.4 aufweist, der ähnlich |
Jeni Venturilufttrichter ]in l\Iischraum 2o aus- |
gebildet ist. Dieser Mischraum wird aus der |
gleichen Sclitviininerkaininer 6 wie der Raum 20 |
finit Krrtftstoff beliefert, jedoch ititermittiert die |
Kraftstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Motor- |
leistung. In dem Raum 23 befindet sich keine |
I )rosselkl<<1>lic und kein Leerlaufdurchlaß. Diese |
Vergaserseite arbeitet entweder mit Vollfüllung |
bei weit offener Drosselstellung oder trocken, ohne |
daß überhaupt Kraftstoff zugeführt wird. |
Der der Hauptspritzdüse 24a zugeführte Kraft- |
stoff wird durch die Hauptdüse 25 geregelt, wobei |
die Stellung der Teillastnadel in Abhängigkeit vom |
Unterdruck und der jeweiligen Drosselklappen- |
s:tellung gesteuert wird. lein Unterdruckkolben 26, |
der normalerweise mittels einer Feder 27 in seiner |
oberen Lage gehalten wird, kann durch den unter- |
halb der Drosselklappe herrschenden, über einen |
mit der Kanalmündung 17 in Verbindung stehen- |
den Kanal zugeführten Unterdruck abwärts bewegt |
werden. Die Teillastnadel der Hauptdüse 25 hat |
einen Schaft 28, an dessen oberem Ende sich ein |
Schlitz 29 befindet, der seinerseits mit einem |
Schaft 3o des Kolbens 26 über einen Querzapfen31 |
verl>tinden ist. Ein Finger 32, welcher auf eitlem |
Hebel 33 befestigt ist. greift unter den Quer- |
zapfen 3t; der Hebel 33 ist bei 3:1 schwenkbar
am |
X'crgasergeh;iuse angebracht, so daß der Finger 32, |
wenn dieDrosselklappe 13 geöffnetwird, nach oben |
schwingt. |
Der 'Ceillastna(lelschaft 28 ist durchbohrt, so |
<laß eine Feder 35 in ihn eingehängt werden kann, |
die, wie bei 36 und 37 angedeutet, so gebogen ist, daß sie über einen Vorsprung
38 so hinübergleiten kann, daß die Nadel entweder in ihrer unteren Stellung oder
in ihrer oberen Stellung festgehalten wird, wobei die abgebogenen Teile 36 und 37
verschieden hoch liegen und diese Anordnung es praktisch unmöglich macht, daß das
ventilkegelartig ausgebildete Stück der Teillastnadel eine Lage einnimmt, in welcher
dasselbe nahe, jedoch nicht ganz auf seinem Sitz ist. Die Nachgiebigkeit der Feder
27 trägt dazu bei, die Schnappwirkung zu erhöhen, so daß dieses Teillastnadelventil
von seinem Sitz nicht abgehoben werden kann, außer, wenn genügend Kraft ausgeübt
wird, um dasselbe vollständig zu öffnen.
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Um die Kraftstoffentnahme sofort beginnen zu lassen, wenn das Teillastnadelventil
25 geöffnet wird, ist ein Zylinder 39, welcher einen Schwimmkolben .4o enthält,
unten an derHauptspritzdüse24a angebracht. Der Kolben wird normalerweise mit Hilfe
einer Feder 41 in seiner oberen Lage gehalten, er kann jedoch durch den unterhalb
der Drosselklal)pe im Mischraum 2o herrschenden, über einen bei .43 mündenden Kanal
42 zugeführten Unterdruck nach unten gezogen werden. Der Kolben 40 ist mit einer
sich in beiden Richtungen erstreckenden Packung versehen, wie dies aus der Abbildung
ersichtlich ist, so daß derselbe in beiden Richtungen dicht hält und außerdem in
beiden Richtungen etwas Reibung hat. Durch diese Anordnung ist die Bewegung des
Kolbens 4o im wesentlichen mit der Tätigkeit des Teillastnadelventils 25 synchron.
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Um einen guten Kaltstart zu gewährleisten, ist eine Startklappe .44
exzentrisch auf einer Welle 45 im Luftansaugröhr des Mischraumes 23 befestigt und
außerdem eine Thermostatspirale vorgesehen, welche die Startklappe bei niedriger
Temperatur schließt. Diese Startklappe arbeitet unabhängig von dein Unterdruck unterhalb
der Drosselklappe und wird nur durch die direkte Wirkung des Luftstromes entgegen
der Wirkung des Thermostats in ihre offene Stellung bewegt. Die Heizvorrichtung
zur Anwärmung des Thermostats ist nicht dargestellt.
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Im Betrieb wird die Maschine auf allen .acht Zylindern finit Höchstfüllung
der Mittelzylindergruppx gestartet; sohald die Maschine sich bescheunigt, er'hö'ht
sich der Unterdruck in den äußeren Ansaugkrümmern 4 auf etwa 3oo bis doo min Quecksilber,
was ausreicht, um den Kolben 26 entgegen der Wirkung der Feder 27 nach unten zu
ziehen und die Kraftstoffzufuhr von der Teillastnadel25 her abzuriegeln. Der Motor
läuft darin mit der äußeren Zylindergruppe weiter, welche über den Mischraum 20
mit Gemisch beschickt wird.
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Es ist klar, daß im Start die Drosselklappe 13 genügend weit geöffnet
werden kann, ohne daß das 'l'eill.istnadelventil 25 von dem Finger 32 angehoben
wird: wenn jedoch der Fahrer die Drosselklappe bis auf eitle Stellung, die etwa
,einem Drittel der Vollfüllung entspricht, aufdreht, öffnet sich
(las
Teillastnadelventil25 ohne Rücksicht auf den L-titerdruck, der am Ausgang des Jliscliraumes
23 herrscht: Nachdem das Teillastnadelventi125 einmal geöffnet wurde, bleibt dasselbe
offen, bis der C'titerdruck sich auf etwa 300 bis 400 mm Quecksilber erhöht
hat, so daß der Fahrer die Drosselklappe auf nahezu Leerlaufstellung zurück-Z, kann,
ohne daß die Zylindergruppe B al)-gestellt wird. Diese Anordnung macht es also möglicli,
eitre Drosselstellung zu wählen, in welcher innerhalb des Drehzahlbereichs des Motors
praktisch jedes Drehmoment hergestellt werden kann.
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Wenn das Teillastnadelventil 25 einmal geschlossen ist, wird es sich
nicht wieder öffnen, bevor der Unterdruck unterhalb der Drosselklappe 13 « ieder
auf etwa ioo mm Quecksilber abgesunken ist, so daß es möglich ist, innerhalb eines
ziemlich weiten Drehzahlbereichs auf vier Zylindern zu fahren. und der Fahrer somit
in die Lage versetzt \\-ird, ein Höchstmaß an Kraftstoffeinsparung zu erreichen.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen Einzelheiten des Startl;lal>l>ensteuerungsmeclianismus.
Wie in F ig. 6 zu sehen, ragt die Startklappenwelle 22 in ein Gehäuse 47 hinein
und dreht einen Arm 48, welcher eine axial vorragende Lippe 49 aufweist; eine kurvenförmige
Verlängerung derselben hält einen (nicht bezeichneten) Kolben, der in einem Zylinder
51 gleitet, wie dies in dem erwähnten Patent Coffy beschrieben ist. Zylinder 5i
hat über einen Kanal 52 (Fig. 6) Verbindung mit dem Unterdruck unterhalb der Drosselklappe
13. Eine Thermostatspirale 53, die im Gehäuse befestigt ist, ist in der Mitte fest
und mit ihrem freien Außenende um die Lippe 49 Herumgeschlungen, so daß sie die
Startklappe bei niedriger Temperatur in Richtung zur geschlossenen Stellung hin
verdreht. Über eitle Bohrung 54 kann die `'Wärme eintreten. Die in Fig. 7 dargestellte
Steuerung besteht nur aus einer Tliertnostatspirale 55 in einem Gehäuse 46, die
in der Nlitte auf der Startklappenwelle 43 befestigt ist. Das Außenende der Spirale
ist um einen Zapfen 56 an der Gehäusewandung geschlungen. Wärme wird über einen
Stutzen 57 zugeführt,