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Die Erfindung betrifft einen Vergaser eines Verbrennungsmotors zum Antrieb eines handgeführten Arbeitsgerätes wie eine Kettensäge, ein Freischneider oder dgl. mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Handgeführte Arbeitsgeräte wie Kettensägen, Freischneider oder dgl. unterliegen im Betrieb wechselnden Umgebungsbedingungen, unter denen der Verbrennungsmotor als Antriebsmotor bei verschiedenen Temperaturen, Vibrationsbelastungen oder dgl. sauber laufen muß. Neben einem sauberen Lauf bei gleichmäßiger Last und Drehzahl ist auch ein gutes Betriebsverhalten beim Start und beim plötzlichen Gasgeben bzw. beim Beschleunigen angestrebt.
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Zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit einem Kraftstoff/Luft-Gemisch ist ein Vergaser vorgesehen, bei dem ein Verbrennungsluftstrom durch einen Ansaugkanal mit einem Venturiabschnitt des Vergasers hindurchgesaugt wird. Im Venturiabschnitt entsteht ein Unterdruck, der Kraftstoff durch einen Kraftstoffkanal und in den Ansaugkanal einmündende Kraftstofföffnungen ansaugt. Der angesaugte Kraftstoff wird im Verbrennungsluftstrom zerstäubt, wodurch das zur Verbrennung erforderliche Kraftstoff/LuftGemisch gebildet wird. Die Bildung des Kraftstoff/Luft-Gemisches muß mit möglichst exakter Bemessung auch an unterschiedliche Betriebssituationen angepaßt sein.
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Für den Vollastbetrieb ist eine Hauptdüsenanordnung mit einer K-raftstofföffnung im Venturiabschnitt und einem zugeordneten Hauptdüsenabschnitt des Kraftstoffkanals vorgesehen. Im Bereich einer Drosselklappe sind ein oder mehrere weitere Kraftstofföffnungen als Teil einer Leerlaufdüsenanordnung vorgesehen, die bei zumindest teilweise geschlossener Drosselklappe zu einer sauberen Gemischbildung beitragen. Beim schlagartigen Öffnen der Drosselklappe zum plötzlichen Beschleunigen des Verbrennungsmotors ist eine kurzzeitige Gemischabmagerung zu beobachten, die zu einem Absterben des Motors oder zumindest zu einer Verschlechterung der Abgaswerte führen kann. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist bei vorbekannten Bauformen des Vergasers eine Beschleunigerpumpe vorgesehen, bei der ein in einer Pumpenkammer beweglich geführter Kolben mit der Stellung der Drosselklappe gekoppelt ist. Die Pumpenkammer ist mit Kraftstoff gefüllt. Beim Öffnen der Drosselklappe wird der Kolben bewegt und drückt Kraftstoff aus der Pumpenkammer als zusätzliche Kraftstoffmenge durch eine der vorgenannten Kraftstofföffnungen in den Ansaugkanal. Die dadurch bewirkte kurzzeitige Anfettung des Gemisches erlaubt ein sauberes Hochdrehen des Motors.
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Es hat sich gezeigt, daß sich im Kraftstoffsystem des Vergasers Dampfblasen bilden können, die eine präzise Dosierung des angesaugten Kraftstoffes erschweren. Insbesondere ist ein schlechtes Anspringen des Verbrennungsmotors zu beobachten. Zur Entfernung von Dampf- oder Luftblasen aus dem Kraftstoffsystem sind Entlüftungsanordnungen bekannt, die auch als Purger bezeichnet werden. Vor dem Starten des Verbrennungsmotors wird dazu mit einem gummiartigen Balg Kraftstoff aus dem Vergaser heraus und in den Tank zurückgepumpt, während frischer Kraftstoff aus dem Tank in den Vergaser nachfließt. Im Vergaser befindliche Blasen werden ausgespült.
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Die
DE 101 20 127 A1 zeigt einen Vergaser mit einem Venturiabschnitt des Ansaugkanals, mit einem Kraftstoffkanal und mit einem Purger. Der im Betrieb permanent durchströmte Hauptdüsenabschnitt des Kraftstoffkanals mündet unmittelbar in die Hauptdüse des Venturiabschnittes. Ein davon abgezweigter Kanalabschnitt verläuft durch eine Pumpenkammer einer Beschleunigerpumpe. Dieser abgezweigte Kanalabschnitt wird beim Betätigen des Purgers mit Kraftstoff durchströmt.
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Die JP S61 — 76 746 A offenbart einen Vergaser mit Haupt- und Leerlaufdüsen, die aus einer Membranregelkammer mit Kraftstoff versorgt werden. Eine im Venturiabschnitt positionierte Hauptdüse wird von einem im Betrieb permanent durchströmten Hauptdüsenabschnitt des Kraftstoffkanals gespeist. Ein Leerlaufdüsenabschnitt des Kraftstoffkanals ist erst durch eine Pumpenkammer einer Beschleunigerpumpe geführt und mündet über eine Leerlaufdüsenkammer und Leerlaufdüsen nicht im Venturiabschnitt, sondern stromab davon nahe der Drosselklappe in den Ansaugkanal. Die Beschleunigerpumpe ist mit der Drosselklappe gekoppelt und spritzt beim Betätigen der Drosselklappe Kraftstoff durch die Leerlaufdüsen in den Ansaugkanal.
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Es hat sich gezeigt, daß trotz der vorbekannten Maßnahmen die Gemischbildung im Betrieb nicht immer zufriedenstellend ist. Unter bestimmten Betriebsbedingungen sind Abweichungen vom optimalen Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit entsprechenden Schwankungen der Abgaswerte zu beobachten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Vergaser derart weiterzubilden, daß die Zuverlässigkeit der vorgesehenen Gemischbildung verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Vergaser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es wird ein Vergaser mit einer Beschleunigerpumpe vorgeschlagen, bei der ein im Betrieb permanent durchströmter Kraftstoffkanal durch die Pumpenkammer der Beschleunigerpumpe hindurchgeführt ist. Bevorzugt ist der Vergaser ein Membranvergaser mit einer membrangesteuerten Regelkammer, wobei die Pumpenkammer stromab der Regelkammer im Kraftstoffkanal liegt. Die zugeordnete Kraftstofföffnung ist Teil der Hauptdüsenanordnung für den Vollastbetrieb und mündet in den Venturiabschnitt, wobei ein Hauptdüsenabschnitt des Kraftstoffkanals in die Hauptdüsenanordnung läuft und wobei der Hauptdüsenabschnitt durch die Pumpenkammer der Beschleunigerpumpe hindurchgeführt ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich Dampfblasen nicht nur bei abgestelltem Motor, sondern auch im laufenden Betrieb im Kraftstoffsystem des Vergasers bilden können, die dann nicht durch Betätigen des Purgers vor dem Startvorgang ausgespült werden. In Bereichen des Kraftstoffpfades, die keiner dauerhaften betriebsbedingten Durchströmung unterliegen, können sich solche Gasblasen ansammeln bzw. von ihrer Entstehung an wachsen. Insbesondere in der Pumpenkammer der Beschleunigerpumpe entstehen Gasblasen durch Ausgasung infolge von Schwingungen oder durch bei jedem Lastwechsel entstehenden Unterdruck während des Befüllens der Beschleunigerpumpe. Diese Gasblasen neigen zum Schwingen und verursachen starke CO-Schwankungen im Abgas. Die Hindurchführung eines im Betrieb permanent durchströmten Kraftstoffkanals durch die Pumpenkammer der Beschleunigerpumpe unterwirft die Pumpenkammer einer im Betrieb dauerhaften Durchspülung. Die Bildung von Gasblasen ist vermieden. Dennoch sich bildende Gasblasen werden gleich zu Beginn ausgespült, noch bevor sie eine störende Größenordnung erreicht haben. Insbesondere beim Gasgeben, währenddessen der Inhalt der Pumpenkammer in den Ansaugkanal gedrückt wird, ist eine deutliche Verbesserung von Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des vorgesehenen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zu beobachten. Motorlauf und Abgaswerte sind zuverlässig verbessert.
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In einer bevorzugten Ausführung ist im Hauptdüsenabschnitt eine Hauptstellschraube vorgesehen, wobei die Pumpenkammer stromauf der Hauptstellschraube liegt. Die Hauptstellschraube beeinflußt damit in Doppelfunktion neben dem Vollast-Gemisch für kontinuierlichen Betrieb auch die beim Gasgeben zusätzlich mittels der Beschleunigerpumpe eingebrachte Kraftstoffmenge. Es kann auch zweckmäßig sein, die Pumpenkammer stromab der Hauptstellschraube im Hauptdüsenabschnitt anzuordnen, wobei die Pumpmenge von der Stellung der Hauptstellschraube unbeeinflußt bleibt.
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In einer bevorzugten Variante ist der Hauptdüsenabschnitt in zwei parallelgeschaltete Teilkanäle aufgeteilt, wobei im ersten Teilkanal die Hauptstellschraube vorgesehen ist, und wobei die Pumpenkammer im zweiten Teilkanal ohne die Hauptstellschraube liegt. Die Durchflußmenge durch den ersten Teilkanal ist mittels der Hauptstellschraube variabel einstellbar, während die Durchflußmenge durch den zweiten Kanal im wesentlichen konstant bleibt. Die Einstellwirkung durch die Hauptstellschraube ist verfeinert. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß die Pump- und Spülwirkung der Beschleunigerpumpe von der Stellung der Hauptstellschraube unbeeinflußt ist.
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Stromauf der Beschleunigerpumpe ist zweckmäßig ein Rückschlagventil vorgesehen, welches insbesondere direkt mit der Regelkammer verbunden ist. Bei Betätigung der Beschleunigerpumpe schließt das Rückschlagventil und stellt sicher, daß die vorgesehene Pumpmenge nicht zurück in die Regelkammer, sondern vollständig in den Ansaugkanal gelangt. Die direkte Verbindung mit der Regelkammer erlaubt von der geöffneten Regelkammer aus eine leichte Montage bzw. Demontage.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Vergasers am Beispiel eines Membranvergasers mit einem in zwei Teilkanäle aufgeteilten Hauptdüsenabschnitt des Kraftstoffkanals und einer in einem der beiden Teilkanäle angeordneten Beschleunigerpumpe;
- 2 eine Variante der Anordnung nach 1 mit der Beschleunigerpumpe stromab einer Hauptstellschraube;
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit der Beschleunigerpumpe stromauf der Hauptstellschraube.
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1 zeigt einen schematisch dargestellten Vergaser am Beispiel eines Membranvergasers für einen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines handgeführten Arbeitsgerätes. Der nicht dargestellte Verbrennungsmotor saugt im Betrieb Verbrennungsluft in Richtung eines Pfeiles 40 durch einen Ansaugkanal 1 des Vergasers. In den Ansaugkanal 1 ist ein gerundet den Strömungsquerschnitt verengender Venturiabschnitt 2 eingeformt. Etwa im engsten Querschnitt des Venturiabschnitts 2 ist eine Hauptdüsenanordnung 9 mit einer Kraftstofföffnung 3 vorgesehen, durch die Kraftstoff in Richtung eines Pfeiles 17 infolge des betriebsbedingt herrschenden Unterdrucks im Venturiabschnitt 2 angesaugt wird. Zur Leistungssteuerung des Verbrennungsmotors ist stromab des Venturiabschnitts 2 eine Drosselklappe 21 vorgesehen, die um eine Schwenkachse 22 verschwenkbar ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verschließt die Drosselklappe 21 näherungsweise vollständig den Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals 1 und steht damit in Leerlaufstellung. In Vollgasstellung ist die Drosselklappe 21 um die Schwenkachse 22 derart verschwenkt, daß sie etwa parallel zur Längsachse des Ansaugkanals 1 bzw. zur Strömungsrichtung 40 liegt und den Querschnitt des Ansaugkanals 1 vollständig freigibt. Zusätzlich zur Hauptdüsenanordnung 9 mit der zugeordneten Kraftstofföffnung 3 ist eine Leerlaufdüsenanordnung 19 mit einer Anzahl von Kraftstofföffnungen 4 im Bereich der Drosselklappe 21 vorgesehen, durch die im Betrieb Kraftstoff entsprechend der Pfeile 18 in den Ansaugkanal 1 eintritt. Die Leerlaufdüsenanordnung 19 stellt vorrangig bei geschlossener Drosselklappe 21 eine für den Leerlauf erforderliche Bildung eines Kraftstoff/LuftGemisches im Ansaugkanal 1 sicher.
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Zur Versorgung der gezeigten Anordnung mit Kraftstoff weist der Vergaser einen Kraftstoffkanal 5 auf, der Kraftstoff aus einem nicht gezeigten Tank durch ein Membranventil 30 in Richtung eines Pfeiles 16 in eine Regelkammer 8 und von dort entlang von Pfeilen 17, 18 durch die Hauptdüsenanordnung 9 bzw. die Leerlaufdüsenanordnung 19 in den Ansaugkanal 1 führt. Die Regelkammer 8 ist Teil des Kraftstoffkanals 5. Zur Steuerung des Kraftstoffflusses ist eine elastische Membran 34 vorgesehen, die die Regelkammer 8 dichtend abschließt. Nach außen ist die Membran 34 durch einen Deckel 37 abgedeckt. Zwischen dem Deckel 37 und der Membran 34 liegt ein Referenzdruck an, der der Umgebungsdruck oder ein anderer geeigneter Referenzdruck wie der aus einem nicht dargestellten Ansaugluftfilter oder dergleichen sein kann.
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Die Membran 34 ist quer zu ihrer Ebene in Richtung eines Pfeiles 29 elastisch auslenkbar und mit einer Druckplatte 35 verbunden. Die Druckplatte 35 wirkt über eine schematisch angedeutete Verbindung 36 auf einen in der Regelkammer 8 angeordneten Hebel 31, der um eine Schwenkachse 32 gegen die Kraft einer Druckfeder 33 schwenkbar gelagert ist. Auf der der Verbindung 36 gegenüberliegenden Seite ist am Hebel 31 ein Ventilkörper 41 angeordnet, der Teil des Membranventils 30 ist. Sofern durch die Hauptdüsenanordnung 9 und die Leerlaufdüsenanordnung 19 Kraftstoff aus der Regelkammer 8 entnommen wird, führt das dort sich verringernde Volumen dazu, daß sich die Membran 34 zusammen mit der Druckplatte 35 und der Verbindung 36 in Richtung des Pfeiles 29 bewegt, wobei der Hebel 31 ein Anheben des Ventilkörpers 41 entgegen der Richtung des Pfeiles 29 bewirkt. Das Membranventil 30 wird geöffnet. Frischer Kraftstoff kann durch das Membranventil 30 in Richtung des Pfeiles 16 nachströmen. Zur Förderung des Kraftstoffes in die Regelkammer 8 hinein kann der Vergaser eine Membranpumpe oder dgl. aufweisen, die hier der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Das durch die Membran 34 gesteuerte Membranventil 30 stellt sicher, daß nur diejenige Kraftstoffmenge in die Regelkammer 8 nachgeführt wird, die auch durch die Kraftstofföffnungen 3, 4 in den Ansaugkanal 1 entnommen wird.
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Ein erster Teilstrom des Kraftstoffes gelangt aus der Regelkammer 8 in Richtung der Pfeile 18 durch ein Rückschlagventil 38 in einen Leerlaufdüsenabschnitt 39 des Kraftstoffkanals 5 und von dort zur Leerlaufdüsenanordnung 19, wo er aus den zugeordneten Kraftstofföffnungen 4 in Richtung der Pfeile 18 in den Ansaugkanal 1 eintritt. Die Leerlaufdüsenanordnung 19 weist dazu eine Anzahl von zueinander parallel geschalteten Teilkanälen des Leerlaufdüsenabschnittes 39 auf, von denen einer im Querschnitt durch eine Leerlaufstellschraube 20 beeinflußbar ist. Mittels der Leerlaufstellschraube 20 kann das Kraftstoff/Luft-Gemisch für den Leerlauf auf das gewünschte Verhältnis eingestellt werden.
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Ein weiterer Teilstrom des Kraftstoffes gelangt aus der Regelkammer 8 durch einen Hauptdüsenabschnitt 10 des Kraftstoffkanals 5 zur Hauptdüsenanordnung 9 und von dort durch die zugeordnete Kraftstofföffnung 3 in den Venturiabschnitt 2 des Ansaugkanals 1. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dazu der Hauptdüsenabschnitt 10 des Kraftstoffkanals 5 in zwei parallel zueinander geschaltete Teilkanäle 12, 13 aufgeteilt, die beide in eine Hauptdüsenkammer 25 der Hauptdüsenanordnung 9 münden und dort zusammengeführt werden. Der erste Teilkanal 12 ist mittels einer Hauptstellschraube 11 in seinem Querschnitt einstellbar, während der weitere Teilkanal 13 mit einer Drossel 15 von konstantem Querschnitt in seinen Strömungsverhältnissen nicht beeinflußbar ist. Eine fest eingestellte Grundmenge an Kraftstoff läuft in Richtung des Pfeiles 17 durch den zweiten Kanal 13, während eine Zusatzmenge an Kraftstoff in Richtung eines Pfeiles 17 durch den Teilkanal 12 fließt und dabei in ihrer Menge mittels der Hauptstellschraube 11 einstellbar ist. Die durch die beiden Teilkanäle 12, 13 fließenden Teilmengen von Kraftstoff werden in der Hauptdüsenkammer 25 zusammengeführt und treten als gemeinsame Menge entlang des Pfeiles 17 aus der Kraftstofföffnung 3 in den Venturiabschnitt 2 aus.
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Im zweiten Teilkanal 13 ist eine Beschleunigerpumpe 6 angeordnet, die eine Pumpenkammer 7 mit einem darin beweglich in Richtung eines Doppelpfeiles 24 geführten Kolben 23 aufweist. Die axiale Stellung des Kolbens 23 ist an die Schwenkstellung der Drosselklappe 21 gekoppelt. Bei der hier gezeigten Leerlaufstellung der Drosselklappe 21 liegt der Kolben 23 in einer Position, in der das kraftstoffgefüllte Volumen der Pumpenkammer 7 maximal ist. Bei Öffnung der Drosselklappe 21 in Richtung der Vollgasstellung wird der Kolben 23 derart bewegt, daß sich das kraftstoffgefüllte Volumen der Pumpenkammer 7 verringert. Entsprechend der Bewegungsstellung des Kolbens 23 wird eine zugeordnete Kraftstoffmenge aus der Pumpenkammer 7 durch den zweiten Kanal 13 und die Hauptdüsenanordnung 9 aus der zugeordneten Kraftstofföffnung 3 heraus in den Venturiabschnitt 2 des Ansaugkanals 1 hineingedrückt, wodurch eine gewünschte Anfettung des Kraftstoff/Luft-Gemisches beim Öffnen der Drosselklappe 21 herbeigeführt wird.
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Zwischen der Pumpenkammer 7 und der Regelkammer 8 ist ein Rückschlagventil 14 angeordnet, welches bei Betätigung der Beschleunigerpumpe 6 ein Rückfließen der Kraftstoffmenge aus der Pumpenkammer 7 zurück in die Regelkammer 8 verhindert. Das Rückschlagventil 14 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein mit der Drossel 15 integriertes Bauteil und liegt direkt eingangsseitig des zweiten Teilkanals 13 an dessen Mündung in die Regelkammer 8 ohne Beeinflussung durch eine vorgeschaltete Stellschraube oder dergleichen. Die Baueinheit aus Drossel 15 und Rückschlagventil 14 ist bei abgenommenem Deckel 37 und abgenommener Membran 34 von der Regelkammer 8 aus montierbar bzw. demontierbar.
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Zur Entlüftung des Kraftstoffsystems vor Inbetriebnahme des nicht gezeigten Verbrennungsmotors ist ein Entlüftungskanal 26 mit einer Drossel 27 vorgesehen, der in die Hauptdüsenkammer 25 mündet, und der mit den beiden Teilkanälen 12, 13 des Hauptdüsenabschnitts 10 und mit der Pumpenkammer 7 der Beschleunigerpumpe 6 strömungsleitend verbunden ist. Durch Betätigung eines nicht dargestellten Purgers kann Kraftstoff in Richtung eines Pfeiles 28 aus dem Entlüftungskanal 26 abgesaugt werden, wobei frischer Kraftstoff aus der Regelkammer 8 in den Hauptdüsenabschnitt 10 des Kraftstoffkanals 5 nachströmt. Der zweite Teilkanal 13 ist durch die Pumpenkammer 7 hindurchgeführt. Eventuell sich bildende Gasblasen in der Pumpenkammer 7 und in der Hauptdüsenkammer 25 werden in Richtung des Pfeiles 28 ausgespült. Nach dem Starten des Verbrennungsmotors wird permanent Kraftstoff durch die Kraftstofföffnungen 3, 4 in den Ansaugkanal 1 angesaugt. Der Kraftstoffkanal 5 einschließlich seines Hauptdüsenabschnittes 10 und seines Leerlaufdüsenabschnittes 39 ist im Betrieb permanent von Kraftstoff durchströmt. Die Hindurchführung des zweiten Teilkanals 13 durch die Pumpenkammer 7 bewirkt, daß auch die Pumpenkammer 7 - selbst ohne Betätigung des Kolbens 23 - andauernd von Kraftstoff durchströmt bzw. durchspült ist, infolge dessen sich hier keine Gasblasen bilden oder gar festsetzen können.
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2 zeigt eine Ausschnittsdarstellung einer Variante der Anordnung nach 1, bei der die Beschleunigerpumpe 6 in demjenigen Teil des Hauptdüsenabschnittes 10 des im Betrieb permanent durchströmten Kraftstoffkanals 5 angeordnet ist, dessen Querschnitt durch die Hauptstellschraube 11 einstellbar ist. Bei dieser Ausführung strömt der Kraftstoff in Richtung der Pfeile 17 aus der Regelkammer 8 zunächst durch ein Rückschlagventil 14, von dort durch den Hauptdüsenabschnitt 10 an der Hauptstellschraube 11 vorbei und durch die Pumpenkammer 7 der Beschleunigerpumpe 6 in die Hauptdüsenanordnung 9 hinein, von wo aus der Kraftstoff durch die zugeordnete Kraftstofföffnung 3 in den Venturiabschnitt 2 des Ansaugkanals 1 eintritt. Die Pumpenkammer 7 liegt stromab der Hauptstellschraube 11 im Hauptdüsenabschnitt 10 zwischen der Hauptstellschraube 11 und der Hauptdüsenanordnung 9.
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Beim weiteren Ausführungsbeispiel nach 3 ist die Beschleunigerpumpe 6 im Hauptdüsenabschnitt 10 zwischen dem Rückschlagventil 14 und der Hauptstellschraube 11 angeordnet und in den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen identisch zur Anordnung nach 2 aufgebaut. Es kann auch zweckmäßig sein, bei den Anordnungen nach den 2 und 3 entsprechend der Ausführung nach 1 zwei Teilkanäle 12, 13 des Hauptdüsenabschnittes 10 zu bilden, wobei die Beschleunigerpumpe 6 jeweils in demjenigen Teilkanal 12 angeordnet ist, dessen Querschnitt durch die Hauptstellschraube 11einstellbar ist. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmen die Anordnungen nach den 2 und 3 mit der nach 1 überein.