DE2452341A1 - Kaltstarteinrichtung fuer vergaser von verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Kaltstarteinrichtung für Vergaser von Verbrennungsmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kaitetarteinrichtung für Vergaser von Verbrennungsmotoren mit einem einenends zur Atmosphäre offenen und anderenends mit dem Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors Verbundenen Ansaugkanal, in dem eine die Strömung des Treib stoff-Luft-Gemisches steuernde Drosselklappe und oberhalb derselben eine einerseits über einen vom Ansaugrohr-Unterdruck beaufschlagten Kolben und andererseits über eine von der Motortemperatur abhängige Bimetall spiralfeder gesteuerte, exzentrisch gelagerte Luftklappe angeordnet ist.

Bei sinkender Umgebungstemperatur nimmt die Reibung in einem Verbrennungsmotor stark zu und die Viskosität des Schmiermittels erhöht sich beträchtlich. Daher muß bei niedriger Umgebungstemperatur die Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors erhöht werden, um ein Absterben des Motors zu verhindern. Dementsprechend wird normalerweise eine Kaltstarteinrichtung vorgesehen, die die Luftzufuhr während eines Kaltstarts und eines Kaltlaufes verringert, um ein reicheres Treibstoff-Luft-Gemisch zu erzielen.

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au der Gesellschaft: KMn · Reelstergerlcht Köln, HRB 84 · Vorsitzender des Aufslchtsnrtes: Hans Schabereer

Vorstand: Robert A. Lutz, Vorsitzender · Horst Bergemann · Franz J. Bohr · Waldemar Ebers · Qherles W. Flyrm ■ Wilhelm Indan · Alfred Lenger. Stellvertretend: Paul A. Gucke) ■ Hans-Joachim Lehmann

Im allgemeinen besteht eine solche Kaltstarteinrichtung aus einer von der Motor temperatur abhängigen Bimetallspiralfeder, die die Luftklappe bei absinkender Umgebungstemperatur in Richtung ihrer geschlossenen Lage bewegt bzw nahezu schlieiit und anschließend wieder in ihre geöffnete Lage bringt, sobald eine bestimmte Betriebstemperatur erreicht ist. Weiterhin weist eine solche Kaltstarteinrichtung einen vom Ansaugrohr-Unterdruck beaufschlagten Kolben auf, der die Luftklappe um einen vorbestimmten Betrag öffnet sobald der Motor startet. Diese bekannten Kaltstarteinrichtungen sorgen somit für ein reiches Treib stoff-Luft-Gemisch, so daß ausreichend Treibstoff zerstäubt werden kann, um ein einwandfreies Starten und Kaltlaufen des Verbrennungsmotors zu gewährleisten.

Diese bekannten Kaltstarteinrichtungen stellen, obwohl sie für einen Kaltstart und einen Kaltlauf eines Verbrennungsmotors im allgemeinen zufriedenstellend sind, einen starken Kompromiß im Hinblick auf eine niedrige Abgasemission dar. Das während eines Kaltstarts und während eines Kaltlaufes benutzte reichere Treibstoff-Luft-Gemisch ergibt eine höhere Abgasemission, z. B. einen höheren Anteil von Kohlenmonoxid.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kaltstarteinrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß bei Beibehaltung guter Kaltstart- und Kaltlauf eigenschaften des Verbrennungsmotors nur ein Minimum an unerwünschten Abgasbestandteilen in Kauf genommen werden muß.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem eine Kaltstarteinrichtung der eingangs genannten Art die in den Patentansprüchen aufgezeigten Merkmale aufweist.

Die Erfindung schafft hierbei eine Kaitetarteinrichtung, bei der die Lieferung eines reichen Treibstoff-Luft-Gemisches zu einem früheren Zeitpunkt als

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- 3 bei bisher bekannten Kaltstarteinrichtungen eingestellt wird.

Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zweifach-Vergaser β mit einer er fin dung sg em äßen Kaltstarteinrichtung.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf den Vergaser nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten vertikalen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 und

Fig. 5 zeigt eine Explosionsdarstellung der Teile der erfindungsgemäßen Kaltstarteinrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Zweifach-Fallstromvergaser gezeigt, der bis auf die KaItstarteinrichtung herkömmlich ist. "Wie aus Fig. 3 besser zu ersehen ist, weist der Vergaser einen Lufteinlaßteil 12, einen Venturi- oder Hauptteil 14 und einen Drosselklappenteil 16 auf. Die drei Vergaserteile sind in herkömmlicher entsprechender Weise miteinander und mit einem Ansaugrohr 18 eines Verbrennungsmotors verbunden.

Der Hauptteil 14 weist zwei Ansaugkanäle 20 auf, die ein en ende zur Atmosphäre offen und anderenends mit dem Ansaugrohr 18 des Verbrennungsmotors verbunden sind. Die Ansaugkanäle 20 sind hierbei mit einem Hauptventuriabschnitt 22 versehen, der in bekannter Weise mit Verstärkungs-

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ν en tür iab schnitten 24 -versehen ist, in denen auch die Haupttreibstoffdüsen (nicht gezeigt) angeordnet sind.

Die Luftströmung durch die Ansaugkanäle 20 wird über eine Luftklappe 28 gesteuert, die über eine Luftklappenwelle 30 im Lufteinlaßteil 12 des Vergasers exzentrisch gelagert ist. Die Strömung des Treibstoff-Luft-Gemisches durch jeden der Aneaugkanäle 20 wird über eine herkömmliche Drosselklappe 36 gesteuert, die über eine Drosselklappenwelle 38 im Drosselklappenteil 16 des Vergasers drehbar gelagert ist. Die Drosselklappen 36 sind hierbei in herkömmlicher Weise durch Niederdrücken des Gaepedales des Kraftfahrzeuges zwischen einer Leerlaufeteilung, in der eine Strömung durch die Ansaugkanäle 20 nahezu unterbunden ist und einer Vollgaseteilung, in der eine Strömung durch die Aneaugkanäle 20 im wesentlichen ungehindert möglich ist, bewegbar.

Die Stellung der Luftklappe 28 wird über eine halbautomatisch arbeitende Kaltstarteinrichtung 40 gesteuert. Die Kaltstarteinrichtung 40 weist einen hohlen Gehäuseteil 42 auf, der als ein Ansatz des Drosselklappenteiles 16 ausgebildet ist. Das Gehäuse 42 nimmt hierbei in einer Endwand eine Luftklappen-Betätigungswelle 44 drehbar gelagert auf. Die Luftklappen-Betätigungswelle 44 ist hierbei an ihrem äußeren Ende mit einem Hebel 48 verbunden, der über eine Verbindungsstange 52 mit einem mit der Luftklappenwelle 30 verbundenen Hebel gelenkig verbunden ist. Eine Drehung der Luftklappen-Betätigungswelle 44 bewirkt somit je nach Drehrichtung ein öffnen oder Schließen der Luftklappe 28.

Ein im wesentlichen L-förmiger Hebelarm 54 ist mit seinem einen Schenkel 56 fest mit dem inneren Ende der Luftklappen-Betätigungswelle 44 verbunden. Der Schenkel 56 des Hebelarmes 54 ist weiterhin mit einer Verbindungsstange 58 eines Kolbens 60 gelenkig verbunden, der in einer Bohrung 62 im Gehäuse

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42 verschiebbar gelagert ist. Auf die untere Oberfläche des Kolbens 60 wirkt hierbei über einen Kanal 64 der Ansaugrohr-Unterdruck ein, der ■ · ■' vom Ansaugkanal 20 über eine unterhalb der Drosselklappe 36 angeordnete Öffnung 66 abgenommen wird. Der Kolben 60 ist somit stets vom Ansaugrohr-Unterdruck im Ansaugrohr 18 des Verbrennungsmotors beaufschlagt.

Der andere Schenkel 68 des Hebelarmes 54 ist mit dem äußeren Ende 70 einer Bimetall Spiralfeder 72 verbunden. Das innere Ende 76 der Bimetallspiralfeder 72 i st an einem Vorsprung 78 einer mittleren Trennwand 80 des Gehäuses 42 befestigt. Die Trennwand 80 teilt das Gehäuse 42 in eine erste Kammer 82, in der die Bimetallspiralfeder 72 angeordnet ist und in eine benachbarte zweite Kanuner 84. Die erste Kammer 82 weist einen Einlaß 85 für erwärmte Luft auf, die in herkömmlicher Weise über eine mit dem Auspuffrohr in Verbindung stehende Wärmeauetauecheinrichtung (nicht gezeigt) erwärmt wird. Dies ist die herkömmliche erste Wärmezufuhreinrichtung für die Bimetall spiralfeder 72. .

Die zweite Kammer 84 wird im wesentlichen durch einen über eine Dichtung 86 auf die Trennwand 80 aufgesetzten schalenförmigen Deckel 88 aus wärmeisolierendem Material gebildet. Der schalenförmige Deckel 88 weist einen Einlaß 90 und einen Auslaß 92 für Abgase des Verbrennungsmotors auf. Der Auslaß 92 führt hierbei die Abgase des Verbrennungsmotors in das Auspuffrohr zurück. Ein Befestigungsflansch 64 hält den schalenförmigen Deckel 88 über in Vorsprüngen 96 des Gehäuses 42 aufgenommene· Schrauben in dichter Anlage gegen die Trennwand 80 und diese wieder in dichter Anlage gegen das Gehäuse 42.

Die Strömung von Abgasen in die Kammer 84 wird über ein herkömmliches Fluidik-Element 100 gesteuert. Das Fluidik-Element 100 weist einen Einlau 102, einen Hauptauslaß 104, eine Abzweigleitung 106 und eine Steuer leitung 108 auf. Der Einlaß 102 ist hierbei mit einem Teil des Auspuffrohres

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.verbunden, um heiße Abgase aufzunehmen. Der Hauptauslaß 104 ist ebenfalls mit dem Auspuffrohr verbunden, um die Abgase wieder zurückzuführen. Die Abzweigleitung 106 ist mit der Kammer 84 der Kaltstareinrichtung 40 verbunden, um über die Trennwand 80 und den Vorsprung 78 eine Erwärmung der Bimetallspiralfeder 72 herbeizuführen.

Die Steuerleitung 108 wird über eine Luftleitung 110 beaufschlagt, die über eine temperaturabhängig und mechanisch gesteuerte Ventileinrichtung 112 gesteuert wird. Die Ventileinrichtung 112 besteht im wesentlichen aus einer Ringnut 114, die im Vergasergehäuse umliegend einer Lufteinlaßöffnung zur Luftleitung 110 angeordnet ist. Ein elastischer O-Ring 116 ist in der Ringnut 114 angeordnet und stützt eine scheibenförmige Bimetallfeder 118 ab. Unterhalb einer Temperatur von z.B. 18 C nimmt die scheibenförmige Bimetallfeder 118 eine konkave Form an und drückt hierbei gegen den O-Ring 116. Dadurch wird eine Luftströmung durch eine Bohrung 120 in der scheibenförmigen Bimetallfeder 118 verhindert. Steigt die Temperatur jedoch über 18 C an, so nimmt die scheibenförmige Bimetallfeder 118 eine konvexe Form an und ermöglicht hierdurch eine Luftströmung über die Bohrung 120 in die Luftleitung 110.

Die Luftzufuhr zur Bohrung 120 erfolgt über eine zweite Bohrung 122 in einen Deckel 124 der Ventileinrichtung. Diese Bohrung 122 kann ebenfalls zeitweise geschlossen werden, um eine Überhitzung der Bimetallspiralfeder 72 zu verhindern. Zu diesem Zweck ist an einem Vorsprung 126 ein L-förmiger Hebelarm 128 um einen Bolzen 125 schwenkbar angeordnet. Der L-förmige Hebelarm 128 ist hierbei an seinem einen Ende mit einem knopfförmigen Ventilteil 130 versehen, das oberhalb der Bohrung 122 liegend angeordnet ist. Das andere Ende des Hebelarmes 128 ist mit einer Abkantung 132 versehen, mit der es mit dem Ende eines Hebels 134 zusammenwirkt.

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Der Hebel 134 ist hierbei fest mit der Luftklappenwelle 30 verbunden und zwar in der Weise, daß er bei Erreichen einer vorbestimmten öffnung der Luftklappe 29 gegen den L-förmigen Hebelarm 128 anschlägt und die Bohrung 122 über das knopfförmige Ventilteil 130 schließt. Die erfindungegemäße Kaltstarteinrichtung wird somit durch die letzten paar Grade einer Drehung der Bimetallspiralfeder 72 abgeschaltet, d.h., sobald die Bimetallipiralfeder 72 hinreichend erwärmt ist, um ein öffnen der Luftklappe 28 über einen vorbestimmten Wart zuzulassen, so wird diese Öffnungebewegung der Luftklappe 28 die Bohrung 122 schließen. Fällt die Temperatur der Bimetall spiralfeder 72 wieder ab, so wird die Bohrung 122 erneut geöffnet.

Funktion s wei s e

Wie bekannt ist, benötigt ein Verbrennungsmotor bei einem Kaltstart bzw einem Kaltlauf ein wesentlich reicheres Treib stoff-Luft-Gemisch, da nur ein Teil des zerstäubten Treibstoffes in den Verbrennungsraum gelangt, während sich der übrige Teil an den kalten Vergaserwänden niederschlägt. Daher wird bei einem Kaltstart die Luftklappe zunächst geschlossen bzw nahezu geschlossen, um einen entsprechenden Druckabfall herbeizuführen, durch den mehr Treibstoff und weniger Luft angesaugt wird. Sobald der Motor gestartet hat, wird die Luftklappe etwas geöffnet, wodurch das Gemisch etwas abgemagert wird, um ein "Ersaufen" des Motors infolge zu reichen Gemisches zu vermeiden. Die Luftklappe wird daraufhin mit zunehmender Erwärmung der Bimetall spiralfeder fortschreitend geöffnet.

Die erfindungsgemäße Kaltstarteinrichtung führt die beschriebenen Funktionen automatisch aus. D.h. bei einem Kaltstart ist die Temperatur in beiden Kammern 82 und 84 der Kaltstarteinrichtung 40 niedrig und die Bimetallspiralfeder 72 wird sich somit zusammenziehen und die Luftklappe 28 über die Luftklapp en-Betätigungswelle 44 und die Verb indungs stange in eine geschlossene oder nahezu geschlossene Lage bringen.

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Beim Starten des Motors wird der Unterdruck im Kanal 64 jedoch nicht ausreichen, um den Kolben 60 nach unten zu ziehen und die Luftklappe 28 um einen bestimmten Betrag zu öffnen. Dementsprechend wird der Motor mit einem sehr reichen Treibstoff-Luft-Gemisch gestartet. Sobald der Motor läuft, wird über den Kanal 64 ein höherer Unterdruck auf den Kolben 60 einwirken, wodurch dieser die Luftklappen-Betätigungewelle 44 dreht und über deren Verbindung zur Luftklappe 28 diese um einen bestimmten Betrag öffnet, Dadurch wird das anfänglich überreiche Startgemisch etwas abgemagert. Kurz darauf wird über die Leitung 83 in herkömmlicher Weise vom Auspuffrohr erwärmte Luft der Kammer 82 zugeführt und die Bimetallspiralfeder 72 beginnt sich zu erwärmen. Die fortschreitende Erwärmung der Birne tall spiralfeder 72 bewirkt ein langsames Aufwinden der Feder und damit ein Drehen der Luftklappen-Betätigungswelle 44, wodurch der Luftklappe 28 ermöglicht wird, eine größere öffnung einzunehmen.

Unterhalb einer Umgebungstemperatur von 18 C wird die scheibenförmige Bimetallfeder 118 in ihrer konkaven Form verbleiben, so daß keine Luft in die Luftleitung 110 gelangen kann. Dementsprechend wird.kein Abgas in die Kammer 84 der Kaltstarteinrichtung 40 geleitet. Die Erwärmung des Gehäuses 42 der Bimetall spiralfeder 72 durch die über die Leitung 83 in die Kammer 82 geführte über das Auspuffrohr erwärmte Luft erfolgt somit langsam und bewirkt somit ein langsam zunehmendes öffnen der Luftklappe Während dieser Phase der Funktionsweise wird die Kaltstarteinrichtung nur über die Wärmezufuhr über die Leitung 83 gesteuert.

Nehmen wir nun an, die Umgebungstemperatur liegt über 18 C. Der anfängliche Startvorgang des Motorsl auft hierbei wie vorhergehend beschrieben ab. Die scheibenförmige Bimetallfeder 118 nimmt hierbei ihre konvexe Form an, in der die Bohrung 120 geöffnet ist und ermöglicht somit eine Luftzufuhr zur Luftleitung 110.

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Das Vorhandensein von Luftdruck in der Steuerleitung 8 schaltet nun in bekannter Weise die Strömung des Abgases innerhalb des Fluidik-Elementes 100 von der Hauptleitung 104 auf die Abzweigleitung 106 um. Die heißen Abgase werden somit der Kammer 84 der Starteinrichtung 40 zugeführt und erwärmen über die Trennwand 80 und den Vorsprung 78 die Bimetall spiralfeder 72. Die erste Wärmezufuhreinrichtung über die Leitung 85 wird somit durch die zweite Wärmezufuhr in der Kammer 84 unterstützt. Die Bimetallspiralfeder 72 wird sich hierbei wesentlich rascher auswickeln und dementsprechend ein rascheres öffnen der Luftklappe 28 ermöglichen.

Schließlich wird während der letzten paar Grade der Drehung der Bimetallspiralfeder 72 der mit der Luftklappe 28 verbundene Hebel 134 an den L-förmigen Hebelarm 128 der Ventileinrichtung anschlagen und diesen derart verschwenken, daß das knopfförmige Ventilteil 130 die Bohrung 122 schließt. Dadurch wird die Luftzufuhr zum Fluidik-Element 100 unterbunden und dieses schaltet wieder in seinen Normalzustand zurück. In diesem Normalzustand fließt Abgas aus dem Auspuffrohr über den Einlaß 102 und die Hauptleitung 104 wieder zum Auspuffrohr zurück. Die zusätzliche Wärmezufuhr zur Kammer 84 ist damit unterbunden. Reicht die über die Leitung 85 in die Kammer 82 zugeführte Wärme nicht aus, die Bimetall spiralfeder 72 ausreichend zu erwärmen, so wird eine durch die Bimetall spiralfeder 72 bewirkte Schließbewegung der Luftklappe 28 über den L-förmigen Hebelarm 128 erneut zu einem öffnen der Bohrung 122 und damit zu einer Zufuhr von heißem Abgas zur Kammer 84 führen. Bei entsprechenden Bedingungen schaltet die Ventil einrichtung hin und her, bis die Erwärmung der Bimetallspiralfeder 72 über die Leitung 85 ausreicht, um die zusätzliche Wärmezufuhr zur Kammer 84 völlig abzuschalten.

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Claims (10)

Patentan Sprüche

1. I Kaltstarteinrichtung für Vergaser von Verbrennungsmotoren mit einem . einenends zur Atmosphäre offenen und anderen ends mit dem Ansaugrohr . eines Verbrennungsmotors verbundenen Ansaugkanal, in dem eine die Strömung des Treib stoff-Luft-Gemisches steuernde Drosselklappe und oberhalb derselben eine einerseits über einen vom Ansaugrohr-Unterdruck beaufschlagten Kolben und andererseits über eine von der Motortemperatur abhängige Bimetallspiralfeder gesteuerte, exzentrisch gelagerte Luftklappe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste, ständig wirksame Wärmezufuhreinrichtung (85, 82) und eine zweite, zeitweise wirksame Wärmezufuhreinrichtung (100, 90, 84) zur Bimetallspiralfeder (72) vorgesehen ist, derart, daß bei gleichzeitig wirksamer erster und zweiter Wärmezufuhreinrichtung ein rascheres öffnen der Luftklappe (28) erzielbar ist.

2. Kaltstarteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die erste Wärmezufuhreinrichtung aus einer über das Auspuffrohr erwärmte Luft zur Bimetallspiralfeder (72) führenden Leitung (85) besteht.

3. Kaltstarteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite W arme zufuhr ein richtung aus einer Abgase benachbart zur Bimetallspiralfeder (72) führenden Abgaszuführleitung (90) besteht.

4. Kaltstarteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wärmezufuhr einrichtung ein temperaturabhängiges Element (118) aufweist, über das die Wärmezufuhr zur Bimetall spiralfeder (72) steuerbar ist.

5. Kaltstarteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wärmezufuhr einrichtung eine von der Öffnungsbewegung der Luftklappe (28) abhängige Einrichtung (128, 130) aufweist, über die

' die Wärmezufuhr zur Bimetall spiralfeder (72) bei Erreichen einer

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vorbestimmten öffnung der Luftklappe abschaltbar ist.

6. Kaltstarteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszuführleitung (90) die Abzweigleitung (106) eines Fluidik-Elementes (100) ist, dessen Hauptleitung (104) normalerweise Abgas führt und das über eine Steuerleitung (108) zur Umleitung des Abgases in die Abzweigleitung (106) umschaltbar ist.

7. Kaltstarteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (108) eine über eine Ventileinrichtung (118, 128, 130) gesteuerte Luftleitung (110) ist.

8. Kaltstarteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (118, 128, 130) eine Steuereinrichtung (134, 128, 130) aufweist, die bei Erreichen einer vorbestimmten Öffnung der Luftklappe die Luftleitung (110) abschaltet.

9. Kaltstarteinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (118, 128, 130) eine temperaturabhängige Einrichtung (118) aufweist, die bei einer höheren Temperatur als einem vorbestimmten Wert die Luftleitung (HO) öffnet,

10. Kaltstarteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängige Einrichtung eine scheibenförmige Bimetallfeder (118) ist.

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