DE3017689C2 - Leerlauf-Kraftstoffsystem für Vergaser - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Leerlauf-Kraftstoffsystem für Vergaser von Brennkraftmaschinen mit einer Mischkammer, welcher über eine Leerlaufdüse Kraftstoff aus einer Schwimmerkammer und Luft über eine Düse zugeführt wird, wobei die Mischkammer mit Austrittsbohrungen versehen ist, durch welche das Gemisch in den Leerlaufkanal gelangt.

Durch die Broschüre »Deutsche Vergasergesellschaft m.b.H. & Co. KG, Neuss, Zenith-Vergaser, 8/1974« ist eine Vergaserausführung bekanntgeworden, bei der die Leerlaufluft und die Brennstoffzufuhr in das Gemischrohr durch Unterdruck gefördert werden, um Kraftstoff-Luftgemisch in das Ansaugrohr zu fördern. Nach einer Variante wird die Leerlaufiuft durch Unterdruck durch den inneren Zylinder und das Kraftstoff-Luftgemisch durch den äußeren Zylinder in das Ansaugrohr gefördert. Wenn der Motor in den Leerlauf abgebremst wird, ergibt sich bei der Leerlaufkraftstoffzufuhr eine Zeitverzögerung, die sich auf den Motorbetrieb und die Abgaszusammensetzung nachteilig auswirkt.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen Vergaser der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Ansprechcharakteristik für die Kraftstoffzufuhr zur Erzielung eines gleichmäßigen Leerlaufbetriebes des Motors verbessert wird und gleichzeitig eine Verminderung der Schadstoffemission erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruchs.

Durch das erfindungsgemäße Leerlauf-Kraftstoffsystem wird ein Vergaser für Brennkraftmaschinen geschaffen, der die Ansprechcharakteristik ohne Zeitverzögerung beim Abbremsen des Motors in den Leerlauf verbessert und die Emission schädlicher Stoffe im Abgas erheblich vermindert.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Leerlauf-Kraftstoffsystems in einem Fallstromvergaser;

Fig. 2 ein vergrößerter Ausschnitt des Mischrohres nach F i g. 1 mit vergrößertem Durchmesser der Kraftstoffleitung (Stand der Technik);

Fig.3 ein vergrößerter Ausschnitt des Mischrohrs nach F i g. 1 mit erfindungsgemäß verkleinertem Durchmesser der Kraftstoffleitung;

F i g. 4 eine Grafik der Motordrehzahl, der HC- und der CO-Konzentration im Abgas, bezogen auf die Zeit, während des Betriebs des Leerlauf-Kraftstoffsystems.

Bei dem Leerlauf-Kraftstoffsystem nach F i g. 1

40

45

50

55 öffnen sich eine Teillastbohrung 11 und eine Leerlaufbohrung 12 nahe einer Drosselklappe 2 in Schließstellung, die in einer Saugleitung 1 drehbar gelagert ist Der Öffnungsquerschnitt der Leerlauibohrung 12 ist mit einer Stellschraube 13 änderbar.

Eine Hauptdüse 4 in der Schwimmerkammer 3 bemißt den Kraftstoff, der in eine Kraftstoff-Hauptleitung eingeleitet wird. Ein Teil der von der Hauptdüse 4 dosierten Kraftstoffmenge strömt durch eine Leerlaufdüse 5 in eine vertikale Kraftstoffleitung 6. Diese steht an ihrem Oberende mit einer Mischkammer 8 in Verbindung, die mehrere Gemischbohrungen 9 aufweist Eine Leerlauf-Luftdüse 7 öffnet sich in die Atmosphäre. Damit sind die Kraftstoffleitung 6 und die Leerlauf-Luftdüse 7 vertikal gegenüberliegend angeordnet

Die Mischkammer 8 steht über die Gemischbohrungen 9 mit einem Leerlaufgemischkanal 10 in Verbindung, der an seinem Oberende eine weitere Leerlauf-Luftdüse 15 aufweist Das Unterende des Leerlaufgemischkanals 10 steht mit der Teillastbohrung 11 und der Leerlaufbohrung 12 in Verbindung.

Dieses Leerlauf-Kraftstoffsystem arbeitet wie folgt:

Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 2 ist gering, wenn die Brennkraftmaschine mit Niedrigdrehzahl läuft, so daß in der Leerlauf- und in der Teillastbohrung 12 und 11 ein Unterdruck erzeugt wird. Infolgedessen werden Krartstoff und Luft durch die Leerlaufdüse 5 und die '^eerlauf-Luftdüsen 7,15 angesaugt Der von der Leerlaufdüse 5 dosierte Kraftstoff steigt in der Kraftstoffleitung 6 nach oben und vermischt sich mit der Luft, die durch die Leerlauf-Luftdüse 7 in die Mischkammer 8 angesaugt wird. Das Gemisch wird durch die Gemischaustrittsbohrungen 9 in feine Ströme unterteilt, bevor es in die Leerlaufgemischleitung 10 gelangt Das Kraftstoff-Luftgemisch wird durch die Luft der weiteren Leerlauf-Luftdüse 15 weiter emulgiert und durch die Leerlaufbohrung 12 und die Teillastbohrung 11 in die Saugleitung 1 gesaugt.

Bei einem herkömmlichen Vergaser beträgt die Höhendifferenz Λ zwischen dem Kraftstoffspiegel 17 in der Schwimmerkammer 3 und der Mischkammer 8 bis zu 12 mm oder mehr, wie aus F i g. 1 hervorgeht, so daß es eine gewisse Zeit dauert, bis der Kraftstoff von der Kraftstoffleitung 6 in die Mischkammer 8 steigt, wenn der Durchmesser der Kraftstoffleitung 6 groß gewählt ist.

F i g. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch den Vergaser nach F i g. 1 im Bereich der Mischkammer, wobei der Durchmesser der vertikalen Kraftstoffleitung — entsprechend dem Stand der Technik — groß ist. Im Leerlaufbetrieb steigt der angesaugte Kraftstoff bis zur Höhe der Strichpunktlinie in der Mischkammer 8, und der zentrale Teil der Kraftstoffsäule wird durch die durch die Leerlauf-Luftdüse 7 gesaugte Luft abwärtsgedrückt. Infolgedessen strömt das Kraftstoff-Luftgemisch in Form eines Zweiphasenstroms, wobei der zentrale Teil hauptsächlich durch Luft gebildet ist, während der Kraftstoff den peripheren Film bildet, der eine hohe Stabilität des Motorlaufs ohne Schwankungen sicherstellt.

Wenn der Motor beschleunigt wird, nimmt der dynamische Druck der Luft durch die Leerlauf-Luftdüse 7 zu, so daß der Kraftstoff in der vertikalen Kraftstoffleitung 6 zentral eingedrückt wird, wie durch die Vollinie deutlich gemacht ist. Die Folge ist, daß sich der Kraftstoff in Form eines Flüssigkeitsfilms längs der Wandung der Kraftstoffleitung 6 stromauf bewegt. Ein

Gleichgewicht zwischen Kraftstoff-Filmströmung und -verbrauch wird aufrechterhalten, wenn die Motordreh- ?ahl konstantgehalten wird. Wenn der Motor in den Leerlauf abgebremst wird, steigt der Kraftstoff in der vertikalen Kraftstoffleitung 6 bis zur Höhe der Strichpunktlinie, bevor die Motordrehzahl vermindert wird. Dadurch ergibt sich bei der Leerlaufkraftstoffzufuhr eine Zeitverzögerung.

Fig.4 zeigt die Motordrehzahl, die HC- und die CO-Konzentration in den Motorabgasen bei Einsatz des Leerlauf-Kraftstoffsystems nach Fig. 1 über die Zeit, und zwar im Fall eines kleinen Durchmessers der Kraftstoffleitung 6 (vgl. die Vollinienkurven) und im Fall eines großen Durchmessers der Kraftstoffleitung 6 (vgl. die Strichlinienkurven).

Wenn der Durchmesser der vertikalen Kraftstoffleitung 6 ausreichend klein ist, wie im Fall des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3 und der Motor aus dem Leerlauf beschleunigt und dann wieder in den Leerlaufbetrieb abgebremst wird, ändert sich die Motor-Betriebsart gleichmäßig nach der Abbremsung in den Leerlauf. Wenn aber der Durchmesser der vertikalen Kraftstoffleitung 6 groß ist wie in F i g. 2, wird die Motordrehzahl auf einen Pegel vermindert, der stark unter der normalen Leerlaufdrehzahl liegt, sogar auf einen Pegel unterhalb eines Grenzpegels 5 für die Unterhaltung des Leerlaufbetriebs. Ferner erhöht sich die HC-Konzentration in den Abgasen stark (vgl. die Strichlinienkurve). Im Gegensatz dazu wird die CO-Konzentration im Vergleich zu einem normalen Leerlauf des Motors vermindert. Dies zeigt, daß im Zylinder Fehlzündungen auftreten.

Wenn also der Durchmesser der Kraftstoffleitung 6 groß ist, ergibt sich eine beträchtliche Zeitverzögerung f, bevor ein stabiler Leerlaufzustand nach dem Abbremsen erreicht ist, bis der Kraftstoffstand in der Kraftstoffleitung 6 auf den Pegel der Gemischbohrung 9 steigt. Während dieser Übergangszeit kann der Motor abgewürgt werden, und die Schadstoffemission durch die Abgase nimmi zu.

Es ist möglich, die Leerlaufdrehzahl auf einen höheren Wert einzustellen, um das vorgenannte Problem zu beseitigen. Diese Gegenmaßnahme ist aber nicht empfehlenswert, da einerseits der Kraftstoffverbrauch steigt und andererseits die Motorgeräusche zunehmen.

Angenommen, der Durchmesser der Kraftstoffleitung 106 beträgt nur 1 mm, so wird durch die Kapillarwirkung der Kraftstoffleitung 106 ein Anstieg des Kraftstoffpegels von ca. 6 mm bewirkt. Somit kann der 51) Kraftstoff das Oberende der Kraftstoffleitung 106 selbst erreichen, wenn die Höhendifferenz h zwischen dem Unterende der Mischkammer 108 und dem Kraftstoffstand 6 mm oder weniger beträgt. Der verminderte Durchmesser der Kraftstoffleitung 106 bewirkt auch eine Verminderung des Bereichs, der dem dynamischen Druck der durch die Leerlauf-Luftdüse 107 angesaugten Luft ausgesetzt ist, so daß ein Eindrücken der Kraftstoffsäule durch diesen dynamischen Druck vermieden wird.

In Fig.3 ist ein vergrößerter Ausschnitt um den Bereich der Mischleitung des Vergasers nach F i g. 1 gezeigt Da der Kraftstoffstand in der Kraftstoffleitung 106, wie dargestellt, hoch ist, bewirkt der dynamische Druck der durch die Leerlauf-Luftdüse 107 angesaugten Luft einen Anstieg des Kraftstoffs in Form eines Kraftstoff-Films längs der Wandung der Mischkammer 108. Infolgedessen strömt der Kraftstoff am gesamten Umfang der Gemischöffnung 109 mit der Luft aus der Luftdüse 107 als Zweiphasenstrom und ermöglicht eine weitgehende Kraftstoffvergasung.

Die Vollinienkurven in Fig.4 zeigen die mit einem Vergaser entsprechend diesem Ausführungsbeispiel mit der Kraftstoffleitung mit vermindertem Durchmesser erhaltenen Kennlinien. Daraus ist ersichtlich, daß die CO-Konzentration in den Abgasen verzögerungsfrei nach dem Umschalten der Motorbetriebsart von Beschleunigung auf Abbremsung vergleichmäßigt wird. Das zeigt, daß der Vergaser eine gute Ansprechcharakteristik der Kraftstoffzufuhr auf eine Änderung des Motorbetriebszustands aufweist.

Die Tabelle 1 zeigt das Ergebnis eines Tests, der zur Klärung der Beziehung zwischen dem Durchmesser d der Kraftstoffleitung und dem Anstieg h des Kraftstoffs infolge der Kapillarwirkung durchgeführt wurde. Der Test wurde bei Raumtemperatur unter Verwendung von Normalbenzin durchgeführt. Als Werkstoff für die Kraftstoffleitung wurde Messing verwendet, es wurde jedoch bestätigt, daß durch Verwendung eines anderen metallischen Werkstoffs kein wesentlicher Unterschied auftritt.

Tabelle 1

d (mm)
/1 (mm)

2,5 2,4

1,5

Der Durchmesser der Leerlaufdüse 5 beträgt ca. 0,4 mm. Der vorgenannte Durchmesser c/der Kraftstoffleitung 6 sollte größer als dieser Durchmesser sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Vergaser ändert sich die Kraftstoffzufuhrrate ohne Verzögerung infolge einer Änderung des Motorbetriebszustands, so daß ein gleichmäßiger und stabiler Motorbetrieb sichergestellt ist, wenn dafür gesorgt ist, daß der Kraftstoffstand in der Kraftstoffleitung nahe der Gemischbohrung liegt. Diese Ausbildung ist auch zur Unterdrückung einer Schadstoffemission der Abgase sowie bei der Verminderung des Kraftstoffverbrauchs wirksam.

Die Erfindung ist natürlich auch bei anderen Vergasertypen, wie Flachstromvergaser oder bei einem Vergaser mit einer einzigen Leerlauf-Luftdüse anwendbar, wenn dafür gesorgt ist, daß die Saugluft gegen das Oberende des Kraftstoffs gesaugt wird. Eine äquivalente Wirkung wird auch dann erzielt, wenn die Erfindung bei einem Doppel- oder Registervergaser Anwendung findet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch.

   Leerlauf-Kraftstoffsystem für Vergaser von Brennkraftmaschinen mit einer Mischkammer, weleher über eine Leerlaufdüse Kraftstoff aus einer Schwimmerkammer und Luft über eine Düse zugeführt wird, wobei die Mischkammer mit Austrittsbohrungen versehen ist, durch welche das Gemisch in den Leerlaufkanal gelangt dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff in der vertikalen Kraftstoffleitung (6, 106) durch Kapillarwirkung über das Kraftstoffniveau (17) in der Schwimmerkammer (3) bis etwa auf die Höhe der öffnungen der Gemischbohrungen (9, 109) angehoben wird.