DE2502473A1

DE2502473A1 - Unterdruckvergaser

Info

Publication number: DE2502473A1
Application number: DE19752502473
Authority: DE
Inventors: Pierre Gele; Bernard Laprade; Xavier Laprade
Original assignee: LAPRADE USINES SA; Societe Nationale des Petroles dAquitaine SA
Current assignee: LAPRADE USINES SA; Societe Nationale des Petroles dAquitaine SA
Priority date: 1974-01-30
Filing date: 1975-01-22
Publication date: 1975-08-14
Also published as: FR2259245B1; IT1031194B; US4000226A; FR2259245A1; GB1485543A; JPS5272030A; SE7500852L; NL7501103A

Description

Patentanwälte:

DipI.-lng.Tiedtke Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne

8 München 2

Bavariaring 4, Postfach 202403

Tel.:(0 89)539653-56 Telex: 524845 tipat cable address: Germaniapatent - München

München, den 22,Januar 1975 B 6380 / case YL/MCR-L 3257

Societe Nationale des Petroles c('Aquitaine
2 Courbevoie, Frankreich

und

Les Usines Laprade
64260 Arudy, Frankreich

Unterdruckvergaser

Bei Vergasern mit konstantem Unterdruck ist üblicherweise eine Ilauptdrosselklappe vorgesehen, auf die das Gaspedal einwirkt, sowie eine Sekundärdrosselklappe, die stromauf der Hauptdrosselklappe liegt und in die Schließstellung durch eine Kraft gebracht wird, die proportional zum Durchsatz und so ist, daß bei Normalfahrt der Unterdruck zwischen den beiden Drosselklappen etwa konstant bleibt; die Sekundärdrosselklappe steuert die Düsennadel für die Kontrolle des Durchsatzes an Brennstoff, der zwischen den beiden Drossel-

509833/0223

Deutsche Bank~(München) Kto. 51 61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 ' Pestscheel· (München) Kto. 67043-804

klappen in den Vergaser eintritt.

Daraus ergibt sich, daß für jeden Luftdurchsatz die Sekundärdrosselklappe eine festgelegte Stellung einnimmt und demzufolge die mit dieser mechanisch gekoppelte Düsennadel oder Dosiernadel ebenfalls eine einzige festgelegte Stellung für jede in den Vergaser eintretende Luftmenge einnimmt.

Die Arbeitsweise eines Motors hängt von zwei Parametern, der Geschwindigkeit und der Belastung_/ab; demzufolge kann ein und dieselbe Luftmenge oder ein und derselbe Luftdurchsatz sehr unterschiedlichen Betriebszuständen entsprechen. So kann die Luftmenge dieselbe sein für 1500 Umdrehungen/min und Vollast wie für 3000 Umdrehungen/min und Halblast oder 6000 Umdrehungen/min und Viertellast, usw.

Die Dosierniveaus für Brennstoff, die diesen unterschiedlichen Betriebsbedingungen am besten entsprechen, sind nicht dieselben.

Sofern man der Düsennadel oder Dosiernadel ein Profil gibt, welches eine Dosierung liefert (in Abhängigkeit von der Verschiebung der Hauptdrosselklappe unter der Wirkung des Luftdurchsatzes), die einen sehr geringen Gehalt an Kohlenoxyd CO für alle Teillasteinsatzbereiche und für alle Geschwindigkeiten unterhalb 4000 Umdrehungen/min

5098 33/0223

gewährleistet, erhält man eine wenig befriedigende Motorbetriebsweise beim Gasgeben und bei Vollastbetrieb, weil das Gemisch zu fettarm ist. Die Verteilung des Brennstoffs zwischen den Zylindern wird streuender; der Motor kann sich mit der vorhergehenden Fettigkeitsregulierung nicht begnügen,

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es Ziel der Erfindung, einen verbesserten Vergaser mit konstantem Unterdruck zu schaffen, der für jeden Luftdurchsatz zwei Dosierniveaus besitzt, von denen eines durch das Profil der Düsennadel oder Dosiernadel und deren Verstellung in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz unter der Wirkung der Sekundärdrosselklappe definiert ist und von denen das andere sich aus einer Direktsteuerung der öffnung der Düsennadel ergibt, wobei diese Steuerung einsetzt, wenn der Unterdruck im Änsaugkanal unter einen vorbestimmten Wert abfällt, welche Geschwindigkeit auch immer der Motor inne hat.

Für Teillasten soll das Dosierniveau dasjenige sein, das durch die Lage der Sekundärdrosselklappe bestimmt ist, die dem Luftdurchsatz und dem Profil der Düsennadel entspricht, während bei erhöhter Belastung die Dosierung erheblich vermehrt sein soll und einem gegenüber dem wirklichen Luftdurchsatz viel höheren Luftdurchsatz entspricht.

Die Erfindung wird im übrigen durch die folgenden

509833/0223

-A-

Anordnungen weitergebildet:

die direkte Steuerung der Öffnung der Düsennadel ist von einem beweglichen Anschlag gebildet, der durch einen Elektromagnet gesteuert wird, der seinerseits durch die Membran eines Druckschalters betätigt wird, welcher dem Unterdruck ausgesetzt wird, der in dem Ansaugkanal herrscht;

die Direktsteuerung der Öffnung der Düsennadel ist von einem beweglichen Anschlag gebildet, der durch einen Elektromagnet gesteuert wird, der in Funktion tritt, wenn der öffnungsgräd der Hauptdrosselklappe einen vorbestimmten Wert überschreitet;

die Direktsteuerung ist von einem beweglichen Anschlag gebildet, der durch einen Elektromagnet betätigt wird, der in Funktion tritt, wenn der Öffnungsgrad der Hauptdrosselklappe einen vorbestimmten Wert überschreitet;

das Profil der Düsennadel wird so gestaltet, daß eine Dosierung nahe der Stöchiometrie für alle Teillastbereiche erreicht wird (entspricht Unterdrücken oberhalb etwa 250 g);

der Öffnungsgrad der Düsennadel durch Direktsteuerung wird so gewählt, daß für jegliche Motorgeschwindigkeit

509833/0223

eine praktisch konstante Dosierung für Vollgas erreicht wird _;

die Steuerung der Öffnung oder des Öffnens der Düsennadel.wird über die Steuerung des öffnens der Sekundärdrosselklappe bewirkt;

. die Öffnung der Sekundärdrosselklappe gemäß vorhergehendem Absatz liegt nahe der Maximalöffnung;

der Viert der Schwelle für den Unterdruck im Ansaugkanal, unterhalb dessen die Direktsteuerung für die Öffnung der Düsennadel einsetzt, hat die Größenordnung von 100 bis 250 g/cm²;

dieser Schwellenwert ist einstellbar.

509 8 3 3/0223

2502A73

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

• Fig. 1 zeigt einen mit erfindungsgemäßen Einrichtungen versehenen Vergaser;

Fig. 2 zeigt eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 3 und 4 zeigen zwei weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen;

Fig. 5 zeigt die mit Hilfe der Erfindung erhaltenen Dosierkurven.

Aus Fig. 1 ersieht man, daß der erfindungsgemäße Vergaser ein Vergaser mit konstantem Unterdruck ist, d.h. ein Vergaser, der eine Hauptdrosselklappe 1 aufweist, die über das Gestänge 7 durch das Gaspedal betätigt wird, sowie eine Sekundärdrosselklappe 2, z.B. eine exzentrische Drosselklappe, die bei 3 elastisch vorgespannt ist und (über die Transmission 18) die Bewegungen einer Düsennadel 4 steuert, die den Brennstoff dosiert, der bei 5 in den Vergaserkörper 6 eintritt.

Ein solcher Vergaser kann in der verschiedensten Weise ausgelegt werden und jegliche Einrichtungen aufweisen, die nicht zur Erfindung gehören. So kann man z.B. den Vergaser

509833/022 3

anpassen, der in der FR-PS 2 114 238 oder der französischen Patentanmeldung Nr. 73.23919 vom 29. Juni 1973 besenrieben ist.

Erfindungsgemäß besitzt dieser Vergaser für jede Luftdurchströmmenge zwei Dosierniveaus, von denen eines durch das Profil der Düsennadel 4 und deren Verschiebung in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz bei Teillastbetrieb unter dem Einsatz der Sekundärdrosselklappe 2 definiert ist, und. von denen das zweite Niveau sich aus einer Direktsteuerung der Dosiernadel 4 durch irgendein geeignetes.Mittel bei einem Abfall des Unterdrucks im Ansaugkanal 8 unter einen vorbestimmten Viert ergibt.

Dieser Druckabfall kann durch einen Druckfühler 9 mit Membran 10 gemäß Fig. 1 gemessen werden.

Bei dieser Ausführungsform wird die Membran 10 dem Unterdruck ausgesetzt, der in dem Gemischansaugkanal 8 herrscht, und durch eine Gegenhaltefeder 11 gestützt. Fällt der Unterdruck unter den gewählten Wert ab, beispielsweise

2
100 g/cm , drückt die Feder 11 auf die Membran 10, die dann auf den Kontakt 12 einwirkt, der einen Elektromagnet 13 steuert, der schlagartig arbeitet und dessen Kern 14 als Anschlag wirkt, der den Hebel 15 zurückstößt und dadurch die Drosselklappe 2 und die Dosiernadel oder Düsennadel 4 mitnimmt.

B09833/0223

Ist die gewählte Unterdruckschwelle erreicht, öffnen die Drosselklappe 2 und die Düsennadel 4 plötzlich auf den gewählten Viert; ein solcher Viert liefert eine Gemischanreicherung, wie sie einem Vollastbetrieb entspricht.

Bei der Abwandlung nach Fig. 2 wird der Elektromagnet 13 durch das Gaspedal 16 zum Einsatz gebracht, das am Ende seines Stellwegs den Unterbrecher 17 schließt. Die Stellung des Pedals 16, die dem Schließen des Unterbrechers 17 entspricht, wird so gewählt, daß sie dem Schwellwert entspricht, der für den Unterdruck im Ansaugkanal gewählt ist: Für die großen öffnungen der Hauptdrosselklappe 1 ist diese Entsprechung ausreichend präzise.

Bei dem Beispiel nach Fig. 3 wirkt die pneumatische Einrichtung, die durch die Membran 10 eines Druckfühlers 9 gebildet wird, unmittelbar auf die Düsennadel 4 und die Drosselklappe 2; diese Membran ist bei 20 dem Druck im Ansaugkanal ausgesetzt, der durch die Leitung 21 übertragen wird, und bei 22 dem Druck, der stromauf des Vergasers herrscht und durch die Kanäle 23 und 24 übertragen wird. Als Gegenhalter für die Membran wirkt die Feder 25.

Ist bei Teillast der Unterdruck im Ansaugkanal höher als die gewählte Schwelle wird die Membran gegen die Kraft der Feder 25 nach links gezogen und die Anschläge 2 6 kommen nicht mit der Scheibe 27 in Berührung, die an dem Ende der Betätigungsstange 28 sitzt, die die Drosselklappe 2 betätigt. Die Drosselklappe 2 und die Düsen-

509 833/0223

nadel 4 öffnen sich daher proportional zum Luftdurchsatz gemäß der durch das Profil der Düsennadel 4 bestimmten Regelung.

Fällt der Unterdruck im Ansaugkanal unter den Wert der gewählten Schwelle, wird die Membran nach rechts zurückgedrückt und die Anschläge 26 kommen mit der Scheibe 27 in Berührung, wodurch das Öffnen der Drosselklappe 2 und der Düsennadel 4 veranlaßt wird.

Bei dem dargestellten Beispiel hat man außerdem den Druckfühler 9 mit einer Membranvorrichtung 29 für den Unterdruckausgleich im Vergaser kombiniert.

Bei einer solchen Vorrichtung wirkt die durch die Feder 31 gehaltene Membran 29 auf die Stange 28, wobei sie einerseits dem Druck stromauf des Vergasers und andererseits dem Druck zwischen den Drosselklappen 1 und 2 (über die Verbindung 30) ausgesetzt wird.

In diesem Fall kann die Scheibe 27 durch die Membran 29 getragen sein.

In allen Fällen bestimmt ein Anschlag 32 die für die Drosselklappe 2 und die Düsennadel 4 gewählte Maximalöffnung unter der Wirkung der Vorrichtung, die auf

509833/0223

den Unterdruck in der Ansaugleitung anspricht. Dieser Anschlag ist vorzugsweise einstellbar.

Die Fig. 4 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform und betrifft einen Doppelvergaser mit ständigem Unterdruck, wie er in der französischen Patentanmeldung Nr. 73.23919 vom 29. Juni 1973 beschrieben ist.

In dieser Figur sind die einander entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen wie in der Fig. 3 versehen und die Arbeitsweise ist dieselbe: Bei Teillast wird die Membran 10 gegen die Kraft der Feder 25 nach rechts gezogen, wobei die Anschläge 26 nicht die Scheibe 27 berühren, die auf dem Ende der Stange 28 sitzt, die die Düsennadel unter der Steuerung der Drosselklappe 2 betätigt. Die Drosselklappe 2 und die Düsennadel 4 öffnen sich somit proportional zum Luftdurchsatz entsprechend der Regelung, die durch das Profil der Düsennadel 4 definiert ist.

Wenn der Unterdruck im Vergaser unter den Schwellwert absinkt, wird die Membran 10 nach links gedruckt, die Anschläge 26 kommen mit der Scheibe 27 in Berührung, was das Öffnen der Drosselklappe 2 und der Düsennadel 4 zur Folge hat.

Diese Ausgestaltung ist mit einer Reguliermembran oder Ausgleichsmeinbran 29 kombiniert, die durch die Feder gehalten wird, welche über die Hebel 33 und 34 auf die Stange

509833/0223

28 einwirkt. Diese Membran 29 wird einerseits über den Kanal 24, 23 dem Druck stromauf .desVergasers und andererseits über den Kanal 30 dem Druck zwischen den Drosselklappen 1 und 2 ausgesetzt.

Die Scheibe 27 wird durch die Membran 29 getragen.

Der einstellbare Anschlag 32 bestimmt die für die Drosselklappe 2 gewählte maximale Öffnung beim Einsatz der Membran 10.

Die Fig. 5 verdeutlicht die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Vergasers.

Auf den ordinaten ist der CO-Gehalt des Abgases eingetragen, und zwar als Repräsentativwert des Brennstoffdürchsatzes gegenüber dem Luftdurchsatz und dementsprechend der Dosierung.

Auf den Abszissen ist die Motorgeschwindigkeit in Umdrehungen/min eingetragen.

Die Kurve A ist die Dosierkurve, wie sie für den Einsatz des Fahrzeugs mit gleichbleibender Geschwindigkeit (Straßenbelastung) bei Teillast gesucht wird.

Die Kurve B ist die Dosierkurve bei Vollgas in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit.

&09833/0.223

2502A73

Man sieht, daß die Kurve A eine Anreicherung für die Verlangsamung zeigt, und anfängt, sich bei etwa 4000 Umdrehungen/min an die Kurve B anzuschließen, welches mit Bezug auf die Luftverunreinigungsprobleme der maximal in Betracht gezogene Bereich ist. Oberhalb dieses Wertes wird das Gemisch notwendigerweise für die Erzielung der Maximalgeschwindigkeit (6000 Umdrehungen/min bei diesem Beispiel) mit einer Vollgasdosierung angereichert.

Erfindungsgemäß ist das Profil der Düsennadel 4 so ausgelegt, um die so gewählte Kurve Λ zu ergeben. Wenn jedoch (bei v/elcher Geschwindigkeit auch immer) der Druck in der Ansaugleitung unter den Wert der gewählten Schwelle abfällt (auf Touren kommen, Steigungen, Beschleunigungen), wird das Gemisch plötzlich angereichert, wobei die Gemischdosierung oder Gemischzufuhr einer Kurve C folgt (entspricht der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 3) oder einer Kurve D (entspricht der Vorrichtung gemäß den Fig. 3 und 4) und sich wieder an die Kurve B anschließt.

übersteigt der Unterdruck im Ansaugkanal von neuem den gewählten Schwellenwert, kehrt die Dosierung von neuem von der Kurve B zur Kurve A zurück entsprechend der Strecke C bzw. D' in Fig. 5.

Man sieht, daß der Vergaser nach der Erfindung es gestattet, nach Wahl zwei unterschiedliche Dosierungen zu

509833/0223

erhalten, und zwar eine, die die korrekt möglichste Dosierung gegen Luftverunreinigung ist (Kurve A) und eine Dosierung für Vollast, die unabhängig von der Geschwindigkeit nutzbar ist (Kurve B).

Es wurde als Wert für die Schwelle zum übergang von der Kurve A zur Kurve B 100 g angenommen. In der Praxis kann dieser Schwellwert zwischen 100 g und 250 g liegen, wobei dieser Wert vorzugsweise einstellbar ist.

Der Hub des Anschlags 14 oder der Stange 28 wird so gewählt, daß er unabhängig von der Geschwindigkeit dem Betrieb bei Vollgas gerecht wird, d.h. einer Kurve B nahe der Horizontalen.

Genauer gesagt wird die Dosierung bei Vollgas (Kurve B) durch den Motorbedarf zur Gewährleistung der maximalen Leistung bestimmt. Mit Rücksicht auf die Gleichförmigkeit des Gemisches entspricht dies einer Brennstoffmenge, die etwas größer ist als diejenige, die theoretisch für den Verbrauch der Gesamtluft notwendig ist (die maximale Leistung v/ird in der Tat nur erhalten, wenn die Gesamtmenge an Sauerstoff genutzt wird).

Die Praxis zeigt, daß diese Maximalleistung etwa 15 % mehr als die notwendige theoretische Menge an Brennstoff erfordert. Die dieser Leistung entsprechende Öffnung der Drosselklappe ist bedingt durch den Luftdurchsatz durch den

509 83 3/0223

Bereich der Drosselklappe, sowie durch die Abmessung der Drosselklappe. Vorzugsweise wird der voll geöffnete Zustand vermieden, da in diesem Fall die Sensibilität der Drosselklappe unter dem Einfluß der Luftgeschwindigkeit Null wird.

Um den maximalen Hub zu nutzen, wählt man die maximale öffnung der Drosselklappe und damit den maximalen Luftdurchsatz so, daß sie einen Winkel von etwa 75 bis mit Bezug auf die Vergaserachse in Höhe der Drosselklappe entspricht.

Die Drosselklappenöffnung 2 unter der direkten Steuerung nach den Fig. 1, 3 und 4 sollte in der gleichen Größenordnung oder etwas geringer als die Maximalöffnung sein.

Einer der Vorteile der Erfindung liegt darin, daß sie das Weglassen der Pumpe für das Auftourenkommen gestattet, die vollständig unnötig wird, da die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung herbeigeführte plötzliche Anreicherung ausreicht, um die besagten Drehzahlerhöhungen zu gewährleisten.

Der erfindungsgemäße gegen Luftverunreinigung ausgelegte Kfz-Vergaser umfaßt für jeden Luftdurchsatz zwei Dosierungsniveaus, wobei das eine durch das Profil der Dosiernadel und deren Verschiebung in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz unter der Wirkung der Sekundärdrosselklappe

509833/0223

bestimmt wird und das andere die Folge einer Direktsteuerung der Dosiernadel ist, deren Steuerung bei Abfall des Unterdrucks im Ansaugkanal unter einen vorbestimmten Wert unabhängig von der jeweiligen Motordrehzahl wirksam wird.

5 0 9 8 3 3/0223

Claims

Patentansprüche

(K/Vergaser mit konstantem Unterdruck, dadurch gekennzeichnet, daß er für jeden Luftdurchsatz zwei Dosierniveaus (A; B) besitzt, von denen das eine durch das Profil der Dosiernadel (4) und deren Verstellung in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz unter der Wirkung der Sekundärdrosselklappe.. (2) definiert ist und das andere sich aus einer Direktsteueruhg der Öffnung der Dosiernadel und der Öffnung der Sekundärdrosselklappe ergibt, wobei diese Steuerung bei jeglicher Geschwindigkeit einsetzt, wenn der Unterdruck im Ansaugkanal (8) unter einen vorbestimmten Wert abfällt.
2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Steuerung von einem beweglichen Anschlag (14) gebildet wird, der durch einen Elektromagnet (13) betätigt wird, der seinerseits durch die Membran eines Druckfühlers gesteuert wird, welcher dem Unterdruck in der Ansaugleitung (8) ausgesetzt wird.
3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Steuerung von einem beweglichen Anschlag (14) gebildet ist, der durch einen Elektromagnet

(13) betätigt wird, welcher in Funktion tritt, wenn der öffnungswert der Hauptdrosselklappe (1) einen vorbestimmten Wert überschreitet.

509833/0223
4. Vergaser nach einem oder mehreren- der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Steuerung von einem beweglichen Anschlag (26) gebildet ist, der durch den Druckunterschied zwischen der stromauf der Sekundärdrosselklappe (2) gelegenen Seite und dem Ansaugkanal (8) gesteuert wird, wobei der bewegliche Anschlag (26) auf die Membran (29) eines zweiten Druckfühlers einwirkt, der auf der einen Seite dem Unterdruck zwischen der Hauptdrosselklappe (1) und der Sekundärdrosselklappe (2) und auf der anderen Seite dem Druck ausgesetzt wird, der stromauf des Vergasers herrscht, wobei die Membran mechanisch an die Sekundärdrosselklappe (2) angeschlossen ist.
5. Vergaser nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Dosiernadel (4) so gewählt ist, um für alle Teillasten eine Dosierung nahe der Stöchiometrie zu erreichen.
6. Vergaser nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsgrad der Dosiernadel (4) unter der Direktsteuerung so gewählt ist, daß für jegliche Geschwindigkeit des Motors eine praktisch konstante Dosierung für Vollgas erreichbar ist.
7. Vergaser nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungssteuerung der Düsennadel (4) über die Öffnungssteuerung der Sekun-

509833/0223

därdrosselklappe (2) erfolgt.
8. Vergaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Sekundärdrosselklappe unter der Direktsteuerung nahe der Maximalöffnung liegt.
9. Vergaser nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Schwelle für den Unterdruck im Ansaugkanal (8), unterhalb dessen die Direktsteuerung für das Öffnen der Düsennadel einsetzt, in der Größenordnung von 100 bis 250 g liegt.
10. Vergaser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich-,net, daß dieser Wert der Schwelle einstellbar ist.

509833/0223