DE2704357C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen der Luftklappe im Ansaugrohr einer Vergaser-Brennkraftmaschine stromauf der willkürlichen Drosselklappe, mit einer Ver­ stelleinrichtung, die ein beidseitig druckbeaufschlagtes flexibles Organ aufweist, welches mechanisch mit der Luftklappe verbunden ist, wobei auf die Arbeitsseite der Druck an einer Stelle stromab der Luftklappe, und auf die Gegenseite der Umgebungsdruck wirkt.

Eine Vorrichtung der einleitend genannten Art ist bekannt (DE-OS 24 35 258). Die bekannte Vorrichtung soll derart ausgeführt sein, daß bei allen Temperaturen der Brenn­ kraftmaschine regelmäßige Verbrennung erzielt wird, und zwar auch bei Temperaturen, die unterhalb der normalen Betriebstemperaturen liegen. Hierfür wird bei der bekann­ ten Vorrichtung während der Aufwärmphase der Brennkraft­ maschine das Luft/Benzin-Verhältnis in Abhängigkeit der Temperatur der Brennkraftmaschine geändert.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Änderung des Luft/Benzin-Verhältnisses in Abhängigkeit der Luftdichte, d. h. von der Höhenlage des Fahrzeuges. Hier ist es be­ kannt, daß mit zunehmender Höhe das Luft/Benzin-Verhältnis sich im Sinne einer Anreicherung des vom Vergaser der Brennkraftmaschine gelieferten Gasgemisches ändert. Damit erhöhen sich dementsprechend sowohl die schädlichen Anteile im Auspuffgas als auch der Kraftstoffverbrauch. Bekannt ist es hier, die Zuflußöffnung des Benzins in die Kammer des Leerlauf-Beschleunigungssystems bei jeder Höhenlage durch Verschieben einer besonders geformten Nadel mittels einer barometrischen Dose zu verstellen. Dies ist wenig zufriedenstellend, weil es schwierig ist, eine Änderung einer an sich bereits sehr kleinen Durch­ flußöffnung einzustellen. Somit ist eine solche Ausfüh­ rung vergleichsweise ungenau, und sie ist offensichtlich auch nicht geeignet, die schädlichen Anteile im Auspuff­ gas zu verringern. Soll der Regelvorgang auch auf die Einsatzbedingungen ausgedehnt werden, bei denen das Hauptsystem in Tätigkeit tritt (größere Öffnung der Drosselklappe), muß natürlich eine zweite barometrische Dose für dieses System vorgesehen werden: in diesem Fall bewirkt die zweite barometrische Dose eine Veränderung der Benzinöffnung (wie beim Leerlauf-Steigerungssystem) mittels einer besonders geformten Nadel; sie könnte aber auch die Luftzuflußöffnung zur Emulgierkammer (d. h. die Öffnung der "Luftbremse") variieren, nachdem das Haupt­ system nur eine Luftzuflußöffnung und nur eine Austritts­ öffnung für das Gasgemisch besitzt.

Eine derartige Lösung ist daher bei einem Vergaser mit einem Gehäuse, der die gesamte Brennkraftmaschine bzw. den Motor versorgt, wenig wirksam; sie wird aber unmög­ lich bei einem Motor mit einem Mehrfachvergaser für je­ den Zylinder, da die Anzahl der anzuwendenden barome­ trischen Dosen und Vergasernadeln zu groß wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ver­ stellen der Luftklappe im Ansaugrohr einer Vergaser- Brennkraftmaschine stromauf der willkürlichen Drosselklappe derart auszuführen, daß unabhängig von der Höhenlage das Luft/Benzin-Verhältnis des vom Vergaser der Brennkraft­ maschine zugeführten Gemisches im wesentlichen konstant bleibt. Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art, gemäß der Er­ findung dadurch, daß die pneumatische Verbindung zwischen der Arbeitskammer der Verstelleinrichtung und der Stelle stromab der Luftklappe mit dem Umgebungsdruck über eine Öffnung in Verbindung steht, deren Drosselquerschnitt unter der Wirkung einer Druckdose vom Druck an der Stelle stromab der Luftklappe abhängt.

Bei Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird auf einfache Weise bei Änderung der Höhenlage und damit der Dichte der Außenluft der Druck der in den Vergaser gelangenden Luft konstant gehalten. Somit ist verhindert, daß das Luft/Benzin-Verhältnis des vom Vergaser der Brenn­ kraftmaschine bzw. dem Motor zugeführten Gemisches bei Zunahme der Höhe von dem bei Normal-Null eingestellten Wert abweicht.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiels­ weise erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 analoge Ansicht einer abgewandel­ ten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 ist eine der Fig. 1 analoge Ansicht einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 ist eine der Fig. 1 analoge Ansicht einer noch weite­ ren abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet 10 eine von der von einem Verbrennungsmotor angesaugten Luft durchströmte Leitung; die Leitung kann stromab vom üblichen Saugfilter, jedoch ganz stromauf gegenüber dem Ver­ gaser oder den Vergasern angeordnet sein. In der Leitung 10 ist eine Drosselklappe 11 eingebaut, deren Welle 12 durch die Mittel­ linie der Klappenscheibe geht und in Wirkverbindung über einen Hebel 13 und eine Stange 14 mit der Membrane 15 steht. Die Mem­ brane 15 bildet die bewegliche Wand einer als Ganzes mit 17 be­ zeichneten Dose; im Innenraum 16 der Dose 17 ist eine Feder 18 eingebaut, die auf die Membrane 15 mit einer Kraft wirkt, wel­ che die durch die Differenz des Druckes an ihren beiden Seiten entstehende Kraft ausgleicht. Der Innenraum 16 steht in freier Verbindung mit der Kammer 20 über den Kanal 19 , und die Kammer 20 ist ihrerseits über die Öffnung 21 mit der Außenluft und über die Öffnung 22 und den Kanal 23 mit dem Abschnitt der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 verbunden. In der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 ist ein mit 24 bezeichnetes Venturirohr angeordnet, in Bereich dessen kleinstem Querschnitt der Kanal 23 mündet; die Anwendung dieses Venturirohrs ist für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht maßgebend, aber es verhindert einen kleinen Druckabfall bei Vollgas. Der Durchflußquerschnitt der Öffnung 21 verändert sich je nach der Lage des Nadelventils 25 gegenüber derselben Öffnung, während die Durchflußöffnung 22 unveränderlich ist. Mit 26 wird eine barometrische Dose bezeichnet, mit der das Nadelventil 25 ver­ bunden ist; die zweiten Antriebsmittel bestehen aus dieser, in der Kammer 20 untergebrachten barometrischen Dose, die sich der Länge nach dehnt, wenn der Druck in der Kammer 20 abnimmt. Die Vorrichtung vermag den Druck der in der Leitung 10 fließenden Luft konstant zu halten; unabhängig von der Veränderung der Hö­ henlage, in der der Motor arbeitet und von den dadurch verur­ sachten Druckänderungen der Umgebungsluft. Nachdem die Luftdich­ te am Ausgang der Leitung 10 praktisch gleich bleibt, erfährt das Verhältnis Luft/Benzin des im Vergaser bzw. in den Vergasern gebildeten Gemischs keine durch Veränderung der Höhenlage be­ dingte Abweichung.

Der Wert des Luftdruckes am Ausgang der Leitung 10 ist dem Wert des Umgebungsdruckes bei den gewählten Höhenlagen etwa gleich.

Die Drosselklappe 11 wird durch die Membran 15 so gesteuert, daß sie sich bei der Erhöhung der Höhenlage öffnet und zunehmend größere Durchflußquerschnitte frei läßt, so daß bei Abnahme des Umgebungsdruckes der jeweilige Druckabfall erfolgt (der mit dem­ selben Umgebungsdruck abnimmt), der nötig ist, um den Druck auf den vorgewählten konstanten Wert herabzusetzen. Die Membran 15 ist der Wirkung der Feder 18, die annähernd konstant ist, da die Feder sehr nachgiebig ist, sowie der Kraft ausgesetzt, die durch die Druckdifferenz an beiden Seiten der Membran entsteht: auf die Außenseite der Membran wirkt der Umgebungsdruck und auf die Innenseite ein Druck, dessen Wert zwischen dem Umgebungs­ druck und dem in der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 herrschenden Druck liegt, dessen Wert vom Verhältnis zwischen den Durchflußquerschnitten der Öffnungen 21 und 22 abhängt.

Wenn man von einer bestimmten Betriebslage ausgeht, bei der sich die Membrane 15 mit der Drosselklappe 11 und die barometrische Dose 26 das Gleichgewicht halten, die Höhenlage steigt und so­ mit der Umgebungsdruck abnimmt, nimmt - bei Gleichbleiben der Durchflußmenge der vom Motor angesaugten Luft - der Druck strom­ ab von der Drosselklappe 11 ab, wobei die Drosselklappe 11 sich in der der vorhergehenden Höhenlage entsprechenden Lage befin­ det, und nimmt infolgedessen auch der Druck in den Hohlräumen 20 und 16 unterhalb des der neu erreichten Höhenlage entspre­ chenden Gleichgewichtswertes ab; die barometrische Dose 26 dehnt sich und schiebt das Nadelventil in Richtung zur Schließung der Öffnung 21; die Druckdifferenz an den beiden Seiten der Membrane 15 nimmt gegenüber dem Gleichgewichtswert zu und überwindet die (konstante) Kraft der Feder 15, so daß die Drosselklappe geöff­ net wird und dadurch der Druck in der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 zunimmt, bis er den vorgewählten, gleich­ bleibenden Wert wieder erreicht, wobei auch der Druck in den Hohlräumen 20 und 16 zunimmt und den der jeweiligen Höhenlage entsprechenden Wert, d. h. den Wert, bei dem die Druckdifferenz an den beiden Seiten der Membrane 15 das Gleichgewicht mit der (konstanten) Kraft der Feder 18 hält, erreicht, so daß die baro­ metrische Dose 26 die neue gedehnte Form annimmt, die durch die Öffnung 21 einen solchen Durchflußquerschnitt freiläßt, daß der Druckabfall durch dieselbe Öffnung konstant gehalten wird.

Somit nimmt bei Normal-Null die Drosselklappe 11 die Lage der höchsten Schließung an, nachdem die zum Ausgleichen des Umge­ bungsdruckes an den gewünschten konstanten Werten benötigte Druckdifferenz am größten ist, während die Drosselklappe bei der höchsten Einsatzhöhenlage die Lage der größten Öffnung an­ nimmt, da die zum Angleichen des Umgebungsdruckes an denselben konstanten Wert benötigte Druckdifferenz am kleinsten ist; der Durchflußquerschnitt der Öffnung 21 ist dagegen bei Normal-Null am größten und bei der höchsten Einsatzhöhenlage gleich Null, so daß der Druck im Innenraum 16 bei Gleichgewichtsverhältnissen stets um eine konstante Menge unter dem Umgebungsdruck liegt und geht von einem Höchstwert (bei Normal-Null) auf einen Kleinst­ wert über, der dem Wert des in der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 (bei der höchsten Einsatzhöhenlage) herrschen­ den Druckes gleich ist.

Bei Abweichungen der Durchflußmenge in einer bestimmten Höhen­ lage neigt der Druck stromab von der Drosselklappe 11 dazu, sich zu verändern, und so auch der in den Hohlräumen 20 und 16 herrschende Druck; die Membrane 15 zusammen mit der Drosselklap­ pe 11 schwankt um die Gleichgewichtslage, die jener Höhenlage entspricht, so daß der Druckabfall durch die Drosselklappe 11 stets bei dem derselben Höhenlage entsprechenden Wert bleibt. Auch die barometrische Dose erfährt - entsprechend ihres An­ sprechvermögens - leichte Schwankungen um die der betreffenden Höhenlage entsprechende Gleichgewichtslage, so daß auch der Druck in den Hohlräumen 20 und 16 stets bei dem derselben Hö­ henlage entsprechenden Wert bleibt.

Dank dem Venturirohr 24 in der Leitung 10 nimmt der sich strom­ ab von der Drosselklappe 11 aufbauende, konstante Druck im Be­ reich der Einschnürung bei starken Durchflußmengen ab; in dem sich erweiternden Abschnitt des Venturirohrs nimmt der Druck wieder zu, so daß der Druck nahezu denselben Wert erreicht, der stromauf vom Venturirohr herrscht. Da der Kanal 23 im Bereich des engsten Querschnittes des Venturirohrs abzweigt, ist bei höheren Durchflußmengen ein niedrigerer Druck vorhanden, als der stromab von der Drosselklappe 11 herrschende konstante Druck ist, so daß die Membrane, die dabei einer leicht höheren Druck­ differenz unterzogen wird, als der ihr in Abhängigkeit von der Einsatzhöhenlage zusteht, ein stärkeres Öffnen der Drosselklap­ pe bewirkt; demnach erfährt die Luftströmung oberhalb bestimm­ ter Werte der Luftdurchflußmenge einen kleineren Druckabfall durch die Drosselklappe 11, und die Dichte der dem Vergaser bzw. den Vergasern zugeführten Luft nimmt in entsprechendem Verhält­ nis zu, was den Vorteil einer besseren Ausfüllung des Motors und eine Steigerung seiner Leistung mit sich bringt.

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung von Fig. 1, wobei entsprechende Teile mit glei­ chen Nummern bezeichnet sind.

Bei dieser Ausführungsform steht die Kammer 20 über die Öffnung 22 mit einem weiteren Hohlraum 27 in Verbindung, welcher sei­ nerseits über den Kanal 23 mit dem Abschnitt der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 (insbesondere mit dem verengten Querschnitt des Venturirohrs 24) in Verbindung steht; die baro­ metrische Dose 26 ist im Hohlraum 27 untergebracht und mit ei­ nem Ventil 28 verbunden, dessen Sperrorgan die Öffnung 21 öff­ net bzw. schließt.

Die bei dieser Ausführungsform im Hohlraum 27 eingebaute baro­ metrische Dose 26, in welchem Hohlraum der gleiche Druck wie in der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 herrscht, übt dadurch eine ständige Kontrolle dieses Druckes aus; die Dose nimmt eine zum Teil ausgedehnte, vorgewählte Form an, so daß die Öffnung 21 teilweise offen bleibt, solange der Druck den ge­ wählten konstanten Wert beibehält, aber sie dehnt sich weiter aus, bis die Öffnung 21 geschlossen wird bzw. sie zieht sich weiter zusammen, um die Öffnung 21 ganz frei zu machen, je nach­ dem der Druck stromab von der Drosselklappe 11 infolge von Ver­ änderungen der Höhenlage oder der vom Motor angesaugten Luft­ durchflußmenge ab- bzw. zunimmt; der Druck in den Hohlräumen 16 und 20 nimmt ab und nähert sich dem stromab von der Drosselklap­ pe herrschenden Druckwert an, wenn sich die Öffnung 21 schließt, und er nimmt zu, und nähert sich somit dem Druck der Außenluft an, wenn sich die Öffnung 21 vollständig öffnet, so daß die Membrane 15 infolge einer größeren Druckdifferenz an ihren bei­ den Seiten oder unter Wirkung der Feder 18, die Drosselklappe 11 in die Stellung bringt, bei der der Druck stromab von der Drosselklappe 11 wieder den vorgewählten konstanten Wert erreicht.

Bei dieser Ausführungsform wird die barometrische Dose 26 von demselben zu regulierenden Druck betätigt, und nicht - wie bei der Ausführung 1 - von einem Mitteldruck zwischen dem Außendruck und dem konstanten Druck stromab von der Drosselklappe 11, so daß das Ansprechen der Vorrichtung viel schneller erfolgt, und zwar auch bei kurzen Schwankungen des Betriebes.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei gleiche Nummern entsprechende Glieder bezeichnen. Bei dieser Ausführungsform steht die Öffnung 21 mit veränderli­ chem Querschnitt nicht mit der Außenluft in freier Verbindung, sondern sie mündet in die Leitung 29, die mit der Außenluft über eine Öffnung 30 in Verbindung steht, die ebenfalls einen verän­ derlichen Querschnitt aufweist. Der Durchflußquerschnitt der Öffnung 30 hängt von der Stellung des Nadelventils 31 ab, das mit der Membrane 32 verbunden ist. Die Membrane 32 bildet die bewegliche Wand der als Ganzes mit 33 bezeichneten Dose, deren Innenraum über den Kanal 35 mit einer den Motor speisenden Lei­ tung 36 in Verbindung steht, der die aus der Leitung 10 kom­ mende Luft zuströmt. Der Kanal 35 mündet in die Leitung 36 strom­ ab von einer Klappe 37, die das vom Motor angesaugte Luft/Ben­ zin-Gemisch drosselt. Mit 38 wird eine im Hohlraum 34 unterge­ brachte Feder bezeichnet, die auf die Membrane 32 eine Wirkung ausübt, welche die durch die Druckdifferenz an ihren beiden Seiten erzeugte Kraft ausgleicht: auf die Außenseite der Mem­ brane wirkt der Umgebungsdruck, auf die Innenseite wirkt der in der Leitung 36 stromab von der Drosselklappe 37 bei laufendem Motor herrschende Unterdruck; dadurch nimmt die Membrane 32 ei­ ne andere Lage an, je nach den Betriebsverhältnissen im Motor: sie ist bei niedriger Motorleistung nach oben verschoben, wenn der Druck in der Leitung 36 stromab von der Drosselklappe 37 abnimmt, während sie bei höherer Motorleistung, wenn der Druck stromab von der Drosselklappe 35 stärker ist, durch die Kraft der Feder 38 nach unten verschoben wird; dementsprechend wird die Öffnung 30 durch das Nadelventil 29 freigegeben bzw. ge­ schlossen; wenn der Motor bei höherer Leistung betrieben wird, steht der Innenraum 16 der barometrischen Dose 17 nur mit der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 und sie steht in jeder Einsatzhöhenlage nie mit der Außenluft in Verbindung. Im Innenraum 16 und im Bereich der Leitung 10 stromab von der Drosselklappe 11 stellt sich daher derselbe Druck ein, so daß die Regelwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgehoben wird; das bedeutet, daß bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 bei Normal-Null (oder bei niedriger Höhenlage) die höchste Leistung des Motors nicht beeinträchtigt wird; in der Leitung 10 liegt der Druck nur um wenig unter dem Außendruck: der eingebaute Diffusor kann auch diese Differenz ausgleichen.

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung ähnelt der Vorrich­ tung nach Fig. 1 und arbeitet auf dieselbe Weise; bei die­ ser Ausführungsform ist die barometrische Dose für die gleiche Umgebungstemperatur empfindlich.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Verstellen der Luftklappe (11) im Ansaug­ rohr (10) einer Vergaser-Brennkraftmaschine stromauf der willkürlichen Drosselklappe, mit einer Verstelleinrich­ tung (17), die ein beidseitig druckbeaufschlagtes flexibles Organ (15) aufweist, welches mechanisch mit der Luftklappe verbunden ist, wobei auf die Arbeitsseite der Druck an einer Stelle stromab der Luftklappe, und auf die Gegen­ seite der Umgebungsdruck wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Verbindung (19, 23) zwischen der Ar­ beitskammer (16) der Verstelleinrichtung ( 17) und der Stelle stromab der Luftklappe (11) mit dem Umgebungs­ druck über eine Öffnung (21) in Verbindung steht, deren Drosselquerschnitt unter der Wirkung einer Druckdose (26) vom Druck an der Stelle stromab der Luftklappe abhängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der mit dem Umgebungsdruck in Verbindung stehenden Öffnung (21) und der Stelle stromab der Drosselklappe (11) eine Drossel (22) mit konstantem Querschnitt vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdose (26) in einer in der Verbindung (19, 23) zwischen der Verstelleinrichtung (17) und der Stelle stromab der Drosselklappe (11) angeordneten Kammer vorgesehen ist, und daß die Drossel (22) mit konstantem Querschnitt stromauf der die Druckdose enthaltenden Kammer vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdose (26) in einer in der Verbindung (19, 23) zwischen der Verstelleinrichtung (17) und der Stelle stromab der Drosselklappe (11) angeordneten Kammer vor­ gesehen ist, und daß die Drossel (22) mit konstantem Querschnitt stromab der die Druckdose enthalten­ den Kammer angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Umgebungsdruck in Verbindung stehende Öff­ nung (21) mit einer Leitung (29) in Verbindung steht, die ihrerseits mit dem Umgebungsdruck über eine Öffnung (30) in Verbindung steht, deren Drosselquerschnitt in Abhängigkeit des Druckes in der Ansaugleitung (36) strom­ ab der willkürlichen Drosselklappe (37) veränderlich ist.