DE2801409A1

DE2801409A1 - Vergaser fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2801409A1
Application number: DE19782801409
Authority: DE
Inventors: Rathindra Dutta; Gerd Rosemann; Josef Rosgen
Original assignee: Societe Industrielle de Brevets et dEtudes SIBE
Current assignee: Societe Industrielle de Brevets et dEtudes SIBE
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1978-07-27
Also published as: IT7847607A0; FR2377530B1; AR214351A1; IT1155763B; DE2801409C2; US4191149A; JPS5388421A; FR2377530A1; GB1559720A

Description

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Vergaser für Brennkraftmasehinen

Die Erfindung betrifft Vergaser für Brennkraftmaschinen, die mit einer Einrichtung versehen sind, die eine Regelung des Anreicherungsgrades des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases der Brennkraftmaschine gestattet.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Vergasern für Brennkraftmaschinen mit einem Schwimmerbehälter mit gleichbleibendem Stand und einer Einrichtung, die eine Regelung des in dem Schwimmerbehälter herrschenden Druckes auf einen Vert in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases der Brennkraftmaschine gestattet, wobei diese Einrichtung eine Quelle für einen zum Atmosphärendruck verschiedenen Druck und eine Sonde umfaßt, die von den Abgasen der Brennkraftmaschine umströmt wird und ein Signal in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases liefert.

Eine Einrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der US-PS 3 730 157 bekannt. Hierbei ist als Druckquelle entweder eine Unterdruckzone im Verhältnis zum Atmosphärendruck oder eine Pumpe vorgesehen, die Druckluft liefert.

Eine derartige Einrichtung gestattet die Erzeugung eines Druckes in der Atmosphäre des Schwimmerbehälters entweder mit einem Druckwert, der zwischen dem Atmosphärendruck und dem in der Unterdruckzone herrschenden Druck liegt, (wodurch die in die Zuleitung des Vergasers eingespeiste Brennstoffmenge zu verringern versucht wird und demzufolge das der Brennkraftmaschine gelieferte Gemisch verarmt wird)

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oder mit einem Druckwert, der zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck der von der Druckluftquelle gelieferten Luft liegt. Auf jeden EaIl gestattet eine derartige Einrichtung gegebenenfalls nicht die Erzeugung eines Druckes, der entweder höher als der Atmosphärendruck oder niedriger als der Atmosphärendruck ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Vergaser der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß seine Druckregeleinrichtung einen erweiterten Regelbereich besitzt, obgleich nur eine einzige Quelle benötigt wird, die einen vom Atmosphärendruck abweichenden Druckwert liefert.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Vergaser insbesondere dadurch aus, daß die Druckregeleinrichtung eine Luftdurchlaßleitung, die die Quelle und den Atmosphärendruck verbindet, ein Organ zur Erzeugung eines Druckabfalles, das in der Leitung angeordnet ist und in Abhängigkeit von dem von der Sonde gelieferten Signal arbeitet, und Mittel umfaßt, die mit dem Schwimmerbehälter verbunden sind, über der Leitung angeordnet sind und bei bestimmten Werten des Druckabfalles einen Druck liefern können, der außerhalb des Intervalls liegt, das zwischen dem Druck an der Quelle und dem Atmosphärendruck liegt.

Die Quelle kann einen höheren Druck als Atmosphärendruck haben, und die Mittel werden vorzugsweise von einer Verengung, wie zum Beispiel dem Hals einer Venturidüse, gebildet.

Die Quelle kann auch einen niedrigeren Druck als Atmosphärendruck haben (der stromabwärts von dem Hauptdrosselorgan des Vergasers herrschende Druck kann auch die Quelle bilden) und die Mittel können dann von einem Staurohr bzw. einem Pitot'sehen Rohr gebildet werden.

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Die zur Lieferung des Druckabfalls bzw. Druckverlusts bestimmte Einrichtung kann insbesondere von einem Schieber gebildet werden, der in Abhängigkeit von einem Signal betätigbar ist, das von der Sonde geliefert wird und der die Leitung durchströmende Luftmenge regelt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch einen Vergaser, bei dem die Druckregelung in dem Schwxmmerbehälter mit gleichbleibendem Stand durch eine Einrichtung erzielt wird, die einen Kompressor und eine Venturidüse umfaßt,

Figur 2 ist eine Figur 1 ähnliche Ansicht und zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die Druckregelung dadurch erzielt wird, daß man als Quelle den Abschnitt der Zuleitung stromabwärts von dem Hauptdrosselorgan des Vergasers verwendet,

Figur 3 zeigt ein schematisches Prinzip eines Schiebers, der für einen Vergaser nach den Figuren 1 und 2 bestimmt ist,

Figur 4- zeigt die durch den Schieber in Figur 3 in Abhängigkeit von dem Verstellweg des beweglichen Organs erzeugte Änderung des Druckabfalles,

Figur 5 ist eine Ausschnittsansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines Schiebers entsprechend Figur 3 und

Figur 6 ist eine Figur 4 ähnliche Ansicht und zeigt die Veränderungen des Druckabfalles bei der Ausführungsform des Schiebers nach Figur 5-

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Die Figuren 1 und 2 zeigen einen umgekehrten Vergaser, der eine Zuleitung 2 aufweist, die mit einem Hauptdrosselorgan 3 versehen ist, das von einer Klappe gebildet wird, die auf eine von dem Fahrer betätigbare Achse 4 aufgekeilt ist. Die Leitung 2 weist einen Lufteinlaß 5, der durch einen Luftfilter 6 geschützt ist, und eine Hauptventuridüse 7 auf, in die eine Hauptsprüheinrichtung 8 für ein Luft-Brennstoff-Gemisch mündet, die mit Brennstoff über einen Schwimmerbehälter 9 mit gleichbleibendem Stand gespeist wird. Der Schwimmerbehälter 9 enthält einen Schwimmer 10, der eine Schwimmernadel 11 am Brennstoffeinlaß derart betätigt, daß der Pegel des Brennstoffs ständig im wesentlichen auf dem Niveau N" bleibt. Der Schwimmerbehälter 9 selbst wird von Brennstoff von einem nicht dargestellten Vorratsbehälter mit Hilfe einer Pumpe 12 versorgt, die den Brennstoff in eine Leitung 13 abgibt, an deren mündungsseitigem Ende die Schwimmernadel 11 angeordnet ist.

Der Vergaser 1 versorgt die Einlaßleitung 20 einer Brennkraftmaschine, die beispielsweise mehrere mit 21 bezeichnete Zylinder umfaßt, an die eine Auslaßleitung 22 angeschlossen ist.

Eine Meßsonde 23 mit irgendeinem Aufbau ist in der Auslaßleitung 22 angeordnet und liefert ein elektrisches Signal, das für die Zusammensetzung der Abgase der Brennkraftmaschine charakteristisch ist. Dieses Signal wird in einer elektronischen Recheneinrichtung 24 verarbeitet, die ein Organ für einen Druckabfall befehligt und ansteuert, das von einem Schieber 25 gebildet wird, und das die in die Leitung 26 strömende Luftmenge regelt, die an einer Zwischenstelle mit der Atmosphäre des Schwimmerbehälters mit gleichbleibendem Stand über eine Leitung 27 verbunden ist, die mit einem kalibrierten Organ 28 versehen ist.

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Die Recheneinrichtung 24- ist zur Regelung des von dem Schieber 25 bestimmten Durchflußquerschnittes vorgesehen, die eine derartige Regelung gestattet, daß das von der Meßsonde 23 gelieferte Signal wieder auf einen vorbestimmten Vert zurückgebracht wird. Die Recheneinrichtung kann von einem sehr einfach ausgebildeten und an sich bekannten, analog arbeitenden Gerät gebildet werden, so daß eine nähere Erörterung und Beschreibung desselben entfallen kann.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Figur 1 wird die Leitung 26 mit Luft über einen Kompressor 29 versorgt und die Leitung mündet an ihrem anderen Ende über ein Organ 3^- zur Umgebung hin. In der Leitung 26 sind aufeinanderfolgend ein erstes kalibriertes Organ 31 » eine Venturidüse 30, an deren Hals die Leitung 27 einmündet, ein zweites kalibriertes Organ 32, der Schieber 35 und ein drittes kalibriertes Organ 33 angeordnet.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Druckregeleinrichtung beschrieben. Bei arbeitendem Kompressor baut sich die Druckdifferenz, die zwischen dem Ausgang und der unter Atmosphärendruck stehenden Einrichtung 34- herrscht, im wesentlichen zwischen den Druckabfällen beim Durchgang durch die Organe 31, 32 und 33 und den Schieber 35 auf. Wenn der durch den Regelschieber 25 freigelassene Durchflußquerschnitt im Verhältnis zu dem Durchlaßquerschnitt der kalibrierten Organe 31, 32 und 33 klein ist, tritt der Hauptdruckabfall beim Durchgang durch den Schieber 25 auf und der Druck unmittelbar stromabwärts von dem Organ 31 liegt in der Nähe des abgabeseitigen Druckes des Kompressors 29. Desweiteren sollte die Luftmenge in der Leitung 26 klein sein, was zur Folge hat, daß die Druckverminderung am Hals der Venturidüse ebenfalls nur geringfügig ist. Die Leitung 27 überträgt dann der Atmosphäre in dem

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Schwimmerbehälter 9 mit gleichbleibendem Stand einen plötzlich höheren Druck als At Biosphären druck, was sich in einer höheren gelieferten Brennstoffmenge auswirkt, wodurch das Gemisch angereichert wird, das der Zuleitung zur Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Wenn im Gegensatz hierzu die von dem Regelschieber 25 freigelassene Durchlaßöffnung plötzlich bedeutender als die Durchlaßöffnungen der kalibrierten Organe 32, 33 und insbesondere 31 ist, nimmt die Luftmenge in der Leitung zu. Demzufolge nimmt der am Hals der Venturidüse 30 herrschende Druck ab und es kann sogar ein Unterdruck in Bezug zu dem Atmosphärendruck auftreten, wenn die Venturidüse und die kalbrierten Organe sowie der Schieber korrekt entsprechend dimensioniert sind. Dieser durch die Leitung 27 zur Atmosphäre des Schwimmerbehälters 9 übertragene Unterdruck hat eine Verringerung der Brennstoffmenge zur Folge, die von der Haupteinsprüheinrichtung 8 geliefert wird, so daß das der Brennkraftmaschine gelieferte Gemisch verarmt.

Hieraus läßt sich entnehmen, daß durch die Befehligung des Schiebers 25 über die Sonde 23 in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases der Brennkraftmaschine der Anreicherungsgrad des Gemisches, das der Brennkraftmaschine geliefert wird, in großen Bereichen ausgehend von einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck im Schwimmerbehälter 9 bis zu einem niedrigeren Druck als Atmosphärendruck ermöglicht wird.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Figur 2 verbindet die Leitung 26 eine Zone mit Atmosphärendruck mit einem Leitungsabschnitt der Zuleitung stromabwärts von dem Hauptdrosselorgan 3·
Aufwärts am stromabwärtigen Weg der Luft sind ein Schieber

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25, ein erstes kalibriertes Organ 42, ein Staurohr bzw. eine Pitot'sehe Röhre 36, ein zweites kalibriertes Organ 43 und eine Kammer 41 zur Dämpfung der Pulsierungen angeordnet. Der endseitige Zweig 40 der Leitung 26 zwischen der Kammer 41 und der Zuleitung 2 weist entsprechend der dargestellten Ausführungsform einen kleineren Querschnitt als der restliche Teil der Leitung auf.

Der Innenraum des Staurohres 36 ist mit der Atmosphäre im Schwimmerbehälter 9 mit gleichbleibendem Stand über eine Leitung 27 verbunden, die mit einem kalibrierten Organ versehen ist. Dieser Innenraum liegt in dem Luftstrom in der Leitung 26 derart, daß er dem dynamischen Druck ausgesetzt ist, der von dem Luftstrom bei dem Durchgang durch die Leitung 26 erzeugt wird. Die Funktionsweise einer derartigen Vorrichtung ist ähnlich jener zuvor beschriebenen. Wenn der der Luft durch den Schieber 25 ausgesetzte Öffnungsquerschnitt im Verhältnis zu den Öffnungsdurchlässen der kalibrierten Organe 42 und 43 klein ist, bildet sich in dem Schwimmerbehälter mit gleichbleibendem Stand über die Leitung 27 ein vergrößerter Unterdruck, der sich dem in der Zuleitung 20 herrschenden annähert. Der Anreicherungsgrad des der Brennkraftmaschine 1 über die Zuleitung gelieferten Gemisches ist demzufolge minimal.

Wenn jedoch im Gegensatz hierzu der Schieber 25 der von der äußeren Umgebung herkommenden Luft einen vergrößerten Querschnitt entgegensetzt, strömt in der Leitung 26 eine beträchtliche Luftmenge. Diese Luft übt in dem Innenraum des Staurohres 36 einen erhöhten dynamischen Druck aus, der zum Ausgleichen des Druckabfalles beim Durchgang durch den Schieber 25 und das Organ 42 sowie darüberhinausgehend ausreicht. Der über die Leitung 27 dem Schwimmerbehälter übertragene Druck kann einen Wert annehmen, der höher als Atmosphärendruck ist. Durch diesen Druck wird eine größere

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Brennstoffmenge in der Zuleitung 2 mitgenommen, so daß der Brennkraftmaschine ein angereichertes Gemisch geliefert wird.

Eine Ausführungsform des Schiebers 25 und seines Steuerkreises, ausgehend von dem von der Sonde 23 gelieferten Signal ist schematisch in Figur 3 gezeigt.

Der Schieber umfaßt ein Gehäuse 46 mit einer öffnung für den Lufteinlaß 47 und einem Auslaß 48. Eine bewegliche Einrichtung 51, die von einer zwischen zwei schalenförmigen Gebilden eingelassenen Membrane gebildet wird, unterteilt das Gehäuse in eine einlaßseitige Kammer und eine auslaßseitige Kammer. Die schalenförmigen Gebilde werden von einer öffnung in der Mitte durchzogen und arbeiten mit einem Schaft 56 zusammen, der in einer verstellbaren Lage in dem Gehäuse festgelegt ist, und der in ein konisch ausgebildetes Ende 56a übergeht. Die bewegliche Einrichtung ist zwischen zwei Elektromagneten 54 und 55 angeordnet, die einander gegenüberliegen. Jeder Elektromagnet umfaßt eine Einrichtung aus weichem magnetischem Material und eine Spule. Federn 53 suchen die bewegliche Einrichtung 51 in einer mittigen Lage zwischen den beiden Elektromagneten in Ruhe zu halten. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform werden die schalenförmigen Gebilde in ihrer Ruhestellung durch die Federn 53 in eine Position zurückgezogen, in der die Mittelöffnung um den zylindrischen Abschnitt des Schaftes 56 zu liegen kommt. Selbst bei Schwingungen der beweglichen Einrichtung um ihre Ruhestellung mit geringer Amplitude ergeben sich keine nennenswerten Änderungen des Koeffizienten des Druckverlustes (Zone a in Figur 4).

Die in Figur 3 gezeigte Recheneinrichtung 24 basiert auf dem Schwellenwertprinzip und gestattet keine kontinuier-

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liehe Regelung. Sie umfaßt ein Glied 60 mit doppelter Schwelle, das das Abgabesignal der Sonde 23 erhält. Wenn dieses Signal einer Zusammensetzung mit näherungsweise stöchiometrischein Verhältnis entspricht, liefert das Glied 60 kein Abgabesignal. Wenn das von der Sonde 23 gelieferte Signal eine Zusammensetzung mit unter dem stöchiometri sehen Verhältnis liegenden Gemischverhältnis bei Überschreitung eines ersten Schwellenwertes aufzeigt, gibt das Glied 30 über den Ausgang 61 ein Signal ab, das verstärkt wird und an die Wicklung des Elektromagneten 54 angelegt wird. Die bewegliche Einrichtung 51 wird angezogen, bis die schalenförmigen Gebilde aus magnetischem Material gegen die ortsfeste Einrichtung anliegen. Der Druckverlust wird hierbei durch den Punkt A in Figur 4 dargestellt. Das mit dem Schieber erreichbare Druckgefälle ist maximal der Druck am Hals der Venturidüse (vgl. Figur 1) und •der Druck in dem Schwimmerbehälter'9'steigt an. Die der Brennkraftmaschine gelieferte Brennstoffmenge vergrößert sich und es wird versucht, eine Zusammensetzung mit stöchiometrischem Gemischverhältnis wiederum zu erzielen. Wenn andererseits die Zusammensetzung über dem stöchiometrischen Gemischverhältnis liegt, wird am Ausgang 62 des Gliedes bei Überschreitung eines Schwellenwertes ein Signal abgegeben und dem Elektromagneten 55 geliefert, der die Mittelöffnung in den schalenförmigen Gebilden in Verbindung mit dem konischen Abschnitt 56a bringt, was durch den Arbeitspunkt B in Figur 4 dargestellt ist. Somit baut sich in dem Schwimmerbehälter mit gleichbleibendem Stand ein Unterdruck auf und die der Brennkraftmaschine zugeführte Brennstoffmenge vermindert sich.

Die kalibrierten öffnungen 63 und 64, die in der beweglichen Einrichtung und in dem Gerät des Elektromagneten 55 vorgesehen sind, ermöglichen eine Einstellung und Adjustierung des Druckabfalles bzw. Druckverlustes in ihren

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durch, den Schieber veränderbaren Stellungen.

Die Rech.eneinrich.tung 23 kann selbstverständlicherweise auch von einer analog arbeitenden Recheneinrichtung gebildet werden und sie gibt den Elektromagneten Steuerströme ab, deren Stärke von dem Ausmaß des Gemischverhältnisses über oder unter dem stöchlometrischen Gemischverhältnis abhängig ist, das der Brennkraftmaschine eingespeist wird. Integrations- oder Differenziationsglieder können zur Verbesserung der Stabilität auf an sich bekannte Weise zusätzlich zugeschaltet werden.

Bei einigen Anwendungsfällen kann es von Vorteil sein, daß man eine durchgehende Linie bei der Veränderung des Druckverlustes in Abhängigkeit von dem Weg der beweglichen Einrichtung 51 hat. Hierzu reicht es aus, wenn man der Nadel 56 eine derartige Position gibt, daß sich ihr_;endseitiger konischer Abschnitt an der Stelle der beweglichen Einrichtung 51 in Ruhe befindet, was in Figur 5 angedeutet ist. Die Kurve der Veränderungen des Koeffizienten des Druckverlustes in Abhängigkeit von dem Weg der beweglichen Einrichtung 51 ist dann wie in Figur 6 gezeigt ausgebildet.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

München 2 Bräuhausstraße 4 Telefon Sammel-Nr. 225341 - Telegramme Zumpat -Telex 529979

Case D.832
6/DE

SOCIETE INDUSTRIELLE DE BREVETS ET D¹ETUDES S.I.B.E. Neuilly-sur-Seine,Frankreich

Patentansprüche

Vergaser für eine Brennkraftmaschine mit einem Schwimmerbehälter mit gleichbleibendem Stand und einer Einrichtung zum Regeln des in dem Schwimmergehäuse herrschenden Druckes in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases der Brennkraftmaschine, die eine Quelle für einen zum Atmosphärendruck unterschiedlichen Druck und eine Sonde umfaßt, die in dem Abgasstrom eingetaucht ist, und ein Signal in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Abgase liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregeleinrichtung eine Luftdurchlaßleitung, die die Quelle und den Atmosphärendruck verbindet, ein Organ zur Erzeugung eines Druckabfalles, das in der Leitung angeordnet ist und in Abhängigkeit von dem von der Sonde (23) gelieferten Signal arbeitet, und Mittel (30) umfaßt, die mit dem Schwimmerbehälter verbunden sind, über der Leitung angeordnet sind und bei bestimmten Werten des Druckabfalles einen Druck liefern können, der außerhalb des Intervalls liegt, das zwischen dem Druck an der Quelle und dem Atmosphärendruck liegt.
2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich

net, daß die Quelle (29) einen größeren Druck als 809830/0715

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. Atmosphärendruck hat, und daß die Mittel von einer Verengung (30) der Leitung gebildet werden, die mit dem Schwimmerbehälter verbunden ist.
3. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle einen niedrigeren Druck als Atmosphärendruck hat, und daß die Mittel von einem Staurohr (Pitot'sehe Röhre) (36) gebildet werden, dessen Innenraum mit dem Schwimmerbehälter verbunden ist.

4·. Vergaser nach Anspruch 3» dadurch gekennzeich net, daß die Quelle für Unterdruck von der Zone der Zuleitung (2) gebildet wird, die stromabwärts von dem Hauptdrosselorgan (3) liegt.

5· Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Druckabfalles von einem Schieber (25) gebildet wird, der in Abhängigkeit von dem von der Sonde (23) gelieferten Signal steuerbar ist, und der die die Leitung durchströmende Luftmenge regelt.

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