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Die
Erfindung betrifft einen gemischgeschmierten Verbrennungsmotor,
insbesondere in einem handgeführten
Arbeitsgerät
wie einer Motorsäge,
einem Trennschleifer oder dgl., der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Gattung.
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Aus
der
DE 198 48 890
A1 ist ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem eine Strömungsverbindung
zwischen dem Einlaßkanal
und dem Kurbelgehäuse
besteht. Es hat sich gezeigt, daß die Strömungsverbindung einen großen Einfluß auf den
Ladungswechsel im Brennraum hat. Insbesondere im Leerlauf wird dabei
das Laufverhalten des Verbrennungsmotors so beeinträchtigt,
daß die
Leerlaufstabilität
des Verbrennungsmotors verringert wird.
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Es
hat sich außerdem
gezeigt, daß bei
getrenntgeschmierten Verbrennungsmotoren im Leerlauf eine bessere
Motorakustik als bei gemischgeschmierten Verbrennungsmotoren erreicht
wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gemischgeschmierten
Verbrennungsmotor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der eine
hohe Leerlaufstabilität
und eine verbesserte Motorakustik im Leerlauf besitzt.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Es
hat sich gezeigt, daß durch
Anordnung eines Steuerventils in der Strömungsverbindung zwischen Einlaßkanal und
Kurbelgehäuse
die Leerlaufstabilität
erheblich verbessert werden kann. Gleichzeitig ist es möglich, die
Motorakustik insbesondere im Leerlauf zu verbessern und der Motorakustik
eines getrenntgeschmierten Verbrennungsmotors anzupassen. Die Strömungsverbindung
zwischen Einlaßkanal
und Kurbelgehäuse
bewirkt eine Schmierung des Kurbelgehäuses aufgrund der Pulsationen im
Kurbelgehäuse
und im Ansaugkanal. Diese Pulsationen stören das Einströmen des
Frischgemischs in den Brennraum bei geöffnetem Einlaßventil. Über das
Steuerventil kann der Strömungsquerschnitt
der Strömungsverbindung
bei geöffnetem
Einlaßventil stark
verringert oder die Strömungsverbindung
vollständig
unterbrochen werden. Dadurch wird der Einfluß der Pulsationen aus dem Kurbelgehäuse auf
das einströmende
Frischgemisch verringert.
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Es
ist vorgesehen, daß das
Steuerventil in geöffneter
Stellung einen maximalen Öffnungsquerschnitt
besitzt und in geschlossener Stellung die Strömungsverbindung bis auf einen
Restquerschnitt verschließt.
Demnach ist die Strömungsverbindung
zwischen Kurbelgehäuse
und Einlaßkanal
auch in geschlossener Stellung des Steuerventils nicht vollständig unterbrochen.
Dadurch kann sich der im Leerlauf im Kurbelgehäuse aufgebaute Unterdruck über den Restquerschnitt
teilweise abbauen. Der Restquerschnitt beträgt insbesondere etwa 3% bis
50%, vorzugsweise 5% bis 30% des maximalen Öffnungsquerschnitts. Bei dieser
Auslegung des Restquerschnitts bezogen auf den maximalen Öffnungsquerschnitt
kann der Einfluß der
Strömungsverbindung auf
den Ladungswechsel minimiert und gleichzeitig ein zu starker Unterdruck
im Kurbelgehäuse
verhindert werden.
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Vorteilhaft
ist das Steuerventil in Abhängigkeit
der Motorlast gesteuert. Dabei ist insbesondere vorgesehen, daß das Steuerventil
bei niedriger Motorlast weitgehend geschlossen und bei hoher Motorlast
geöffnet
ist. Bei niedriger Motorlast ist nur eine geringe Schmierung des
Kurbelgehäuses
notwendig. Durch das weitgehend oder vollständig geschlossene Steuerventil
kann der Einfluß des
schwankenden Kurbelgehäusedrucks
auf den Ladungswechsel bei niedrigen Drehzahlen, insbesondere im
Leerlauf, minimiert werden, so daß sich eine gute Leerlaufstabilität und eine
gute Leerlaufakustik des Verbrennungsmotors ergibt. Bei Vollast
muß eine
ausreichende Versorgung des Kurbelgehäuses mit Schmierstoff sichergestellt
werden. Gleichzeitig sind die Druckschwankungen bei hoher Motorlast
aufgrund des höheren
Durchsatzes geringer, so daß sich
kein nennenswerter Einfluß auf
die Laufstabilität
ergibt. Es ist vorgesehen, daß im
Einlaßkanal
ein Drosselelement angeordnet ist, dessen Stellung von einer Drosselwelle
gesteuert ist. Vorteilhaft ist das Steuerventil an der Drosselwelle
ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine einfache Ausgestaltung des
Steuerventils und eine direkte Kopplung der Ventilstellung an die
Motorlast. Eine einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Drosselwelle
einen Steuerabschnitt mit einer Quernut besitzt, die das Steuerventil
bildet.
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Vorteilhaft
ist das Steuerventil in Abhängigkeit
der Drehzahl betätigt.
Dabei ist bei niedrigen Drehzahlen ein weitgehendes oder vollständiges Verschließen der
Strömungsverbindung
und bei hohen Drehzahlen ein vollständiges Öffnen des Steuerventils vorgesehen.
Vorteilhaft besitzt der Verbrennungsmotor mindestens ein Fliehgewicht
und eine von dem Fliehgewicht gesteuerte Öffnung, die das Steuerventil
bilden. Dadurch läßt sich
eine einfache Steuerung in Abhängigkeit
der Drehzahl erreichen. Das Fliehgewicht ist insbesondere in einem
von der Kurbelwelle rotierend angetriebenen Grundkörper gelagert,
wobei die gesteuerte Öffnung
in dem Grundkörper
ausgebildet ist. Dadurch kann die Öffnung und das Fliehgewicht
gut zueinander positioniert werden. Insbesondere ist der Grundkörper ein von
der Kurbelwelle angetriebenes Nockenrad.
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Vorteilhaft
ist das Steuerventil in Abhängigkeit
des Unterdrucks im Kurbelgehäuse
betätigt.
Bei geringen Drehzahlen ist der Kurbelgehäuseunterdruck hoch, während sich
bei hohen Drehzahlen ein geringer Unterdruck einstellt. Der Kurbelgehäuseunterdruck ändert sich
demnach drehzahlabhängig,
so daß über den
Kurbelgehäuseunterdruck
auf einfache Weise eine drehzahlabhängige Steuerung des Steuerventils
erreicht werden kann. Vorteilhaft besitzt das Steuerventil einen
Kolben, der eine Verbindungsöffnung
der Strömungsverbindung
steuert und der auf einer Seite mit dem Kurbelgehäusedruck
und auf der gegenüberliegenden
Seite mit dem Umgebungsdruck beaufschlagt ist. Die Feder ist dabei
vorzugsweise auf der mit Kurbelgehäusedruck beaufschlagten Seite
angeordnet und drückt
den Kolben insbesondere in Richtung auf die mit Umgebungsdruck beaufschlagte
Seite. Die Stellung des Kolbens ist damit abhängig von der Druckdifferenz
zwischen Umgebung und Kurbelgehäuse
und kann zur Steuerung der Strömungsverbindung
genutzt werden. Über
die Auslegung der Feder können
die gewünschten Öffnungsquerschnitte
auf einfache Weise angepaßt werden.
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Es
ist vorgesehen, daß das
Steuerventil in Abhängigkeit
des Kurbelwellenwinkels der Kurbelwelle betätigt ist. Zweckmäßig sind
Einlaß-
und Auslaßventil
des Verbrennungsmotors über
Kipphebel betätigt,
wobei die Stellung des Steuerventils an die Hubbewegung eines Kipphebels
gekoppelt ist. Dadurch ergibt sich eine einfache Ausgestaltung des Steuerventils.
Das Steuerventil ist dabei insbesondere an die Stellung des Kipphebels
gekoppelt, der das Einlaßventil
betätigt.
Durch die Kopplung an den Kipphebel wird das Steuerventil bei jedem
Ventilhub des Einlaßventils
in den Brennraum betätigt.
So kann auf einfache Weise sichergestellt werden, daß die Strömungsverbindung
zwischen Einlaßkanal
und Kurbelgehäuse
bei geöffnetem
Einlaßventil
vollständig
oder weitgehend verschlossen ist. Eine einfache Ausgestaltung ergibt
sich, wenn die Kipphebel in einem Kipphebelraum angeordnet sind
und der Einlaßkanal
mit dem Kurbelgehäuse über eine
Schmierbohrung verbunden ist, wobei die Schmierbohrung den Kipphebelraum
mit dem Einlaßkanal
verbindet. Vorteilhaft umfaßt
das Steuerventil einen Stift, der mit der Schmierbohrung zusammenwirkt.
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Insbesondere
ist die Strömungsverbindung zwischen
Kurbelgehäuse
und Einlaßkanal,
in der das Steuerventil angeordnet ist, die einzige Strömungsverbindung
zwischen Kurbelgehäuse
und Einlaßkanal.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung durch einen Verbrennungsmotor,
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2 eine
Schnittdarstellung des Verbrennungsmotors aus 1,
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3 eine
schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einem Steuerventil
in einer ersten Ventilstellung,
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4 eine
schematische Darstellung des Verbrennungsmotors aus 3 mit
dem Steuerventil in einer zweiten Ventilstellung,
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5 eine
schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors,
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6 das
Gehäuse
eines Vergasers in perspektivischer Darstellung,
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7 die
Drosselwelle eines Vergasers in Seitenansicht,
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8 eine
Seitenansicht eines Vergasers mit einem Steuerventil,
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9 ein
Diagramm des Öffnungsquerschnitts
des Steuerventils aus 8 über dem Drosselklappenwinkel,
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10 eine
perspektivische Darstellung des Anschlußflanschs eines Verbrennungsmotors,
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11 eine
teilweise geschnittene Darstellung des Zylinders eines Verbrennungsmotors
mit daran angeordnetem Anschlußflansch,
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12 eine
schematische Schnittdarstellung eines Verbrennungsmotors,
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13 und 14 das
Steuerventil des Verbrennungsmotors aus 12 in
verschiedenen Ventilstellungen,
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15 den Öffnungsquerschnitt
des Steuerventils aus den 13 und 14 über der
Drehzahl.
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Der
in 1 gezeigte Verbrennungsmotor 1 ist als
Einzylinder-Viertaktmotor, insbesondere für ein handgeführtes Arbeitsgerät wie eine
Motorsäge,
einen Trennschleifer oder dgl. ausgebildet. Der Verbrennungsmotor 1 besitzt
einen Zylinder 2, in dem ein Brennraum 3 ausgebildet
ist. In den Brennraum 3 mündet ein Einlaßkanal 9 über einen
Einlaß 11.
Im Einlaßkanal 9 ist
ein Vergaser 10 angeordnet, der der angesaugten Verbrennungsluft
Kraftstoff zuführt.
Im Einlaßkanal 9 ist
ein Drosselelement, nämlich
eine Drosselklappe 29, mit einer Drosselwelle 30 schwenkbar
gelagert. Anstatt des Ver gasers 10 können auch andere Gemischaufbereitungseinrichtungen,
beispielsweise eine Einspritzdüse
oder dgl., vorgesehen sein. Anstatt der Drosselklappe 29 können auch
andere Drosselelemente vorgesehen sein. Der Einlaß 11 ist
von einem Einlaßventil 14 gesteuert.
Ein entsprechendes, in 1 nicht gezeigtes Ventil ist
für einen
Auslaß 13 aus
dem Brennraum 3 vorgesehen. Durch den Auslaß 13 strömen die
Abgase aus dem Brennraum 3 in den Auslaßkanal 12.
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Der
Brennraum 3 ist von einem im Zylinder 2 hin- und
hergehend gelagerten Kolben 5 begrenzt. Der Kolben 5 treibt über ein
Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerte
Kurbelwelle 7 in Drehrichtung 8 an. Jedem Kurbelwellenwinkel β der Kurbelwelle 7 ist
dabei eine Position des Kolbens 5 zugeordnet.
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Zur
Betätigung
des Einlaßventils 14 und
des Auslaßventils
ist ein in 2 näher gezeigter Ventiltrieb vorgesehen.
Auf der Kurbelwelle 7 ist ein Ritzel 22 drehfest
angeordnet. Das Ritzel 22 treibt ein Nockenrad 73 an,
das in einem Nockenraum 17 drehbar gelagert ist. Das Ritzel 22 und
das Nockenrad 73 sind so ausgelegt, daß das Nockenrad 73 bei
zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 7 eine volle Umdrehung durchführt. Am
Nockenrad 73 ist ein Steuernocken 24 festgelegt,
der mit dem Nockenrad 73 rotierend angetrieben ist. Der
Steuernocken 24 wirkt auf zwei Steuerhebel 25.
Einer der Steuerhebel 25 wirkt auf eine Stößelstange 18,
die einen Kipphebel 20 betätigt. Der Kipphebel 20 betätigt das
Einlaßventil 14. Der
andere Steuerhebel 25 wirkt über eine Stößelstange 19 auf einen
Kipphebel 21, der das nicht dargestellte Auslaßventil
steuert. Die Kipp hebel 20 und 21 sind in einem
Kipphebelraum 15 angeordnet, der auf der dem Kurbelgehäuse 4 gegenüberliegenden Seite
des Zylinders 2 angeordnet ist. Die beiden Stößelstangen 18 und 19 sind
in Kanälen 16 geführt, die etwa
parallel zur Hubrichtung des Kolbens 5 verlaufen und die
den Nockenraum 17 mit dem Kipphebelraum 15 verbinden.
Der Nockenraum 17 steht über eine in 2 nicht
gezeigte Verbindungsöffnung
mit dem Kurbelgehäuse 4 in
Verbindung. In 1 ist die Strömungsverbindung
zwischen Kurbelgehäuse 4 und
Kipphebelraum 15 über
die Kanäle 16 schematisch
gezeigt.
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Wie 1 zeigt,
ist der Kipphebelraum 15 über eine Schmierbohrung 26 mit
dem Einlaßkanal 9 verbunden.
Demnach besteht eine Strömungsverbindung
zwischen dem Einlaßkanal 9 und
dem Kurbelgehäuse 4 über die
Schmierbohrung 26, den Kipphebelraum 15, die Kanäle 16,
den Nockenraum 17 und die Verbindungsöffnung zwischen dem Nockenraum 17 und
dem Kurbelgehäuse 4.
An der Schmierbohrung 26 ist ein Steuerventil 23 ausgebildet.
Das Steuerventil 23 besitzt einen Stift 27, insbesondere
einen Paßstift,
der über
einen Verbindungsstift 28 mit dem Kipphebel 20 des
Einlaßventils 14 verbunden
ist. Der Stift 27 ragt in geöffneter Stellung des Einlaßventils 14 in
die Schmierbohrung 26 und verschließt diese. Es kann jedoch auch
vorgesehen sein, daß der
Stift 27 die Schmierbohrung 26 nicht vollständig verschließt, sondern
einen Restquerschnitt frei läßt. Dies
kann beispielsweise durch eine Aussparung am Stift 27 realisiert
sein.
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Im
Betrieb des Verbrennungsmotors 1 wird im Bereich des oberen
Totpunkts des Kolbens 5, also bei einem Kurbelwellenwinkel β von 0°, das Einlaßventil 14 geöffnet und
Kraftstoff/Luft-Gemisch
aus dem Einlaßkanal 9 über den
Einlaß 11 in
den Brennraum 3 angesaugt. Bei geöffnetem Einlaßventil 14 ist die
Schmierbohrung 26 von dem Stift 27 vollständig oder
weitgehend verschlossen. Im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 5,
also bei einem Kurbelwellenwinkel β von etwa 180°, schließt das Einlaßventil 14 und
der Stift 27 öffnet
die Schmierbohrung 26. Beim Aufwärtshub des Kolbens 5,
also bei einem Kurbelwellenwinkel β zwischen etwa 180° und 360°, wird das
Kraftstoff/Luft-Gemisch
im Brennraum 3 verdichtet und im Bereich des oberen Totpunkts
des Kolbens 5, also bei einem Kurbelwellenwinkel β von etwa
360°, von
einer in 1 nicht gezeigten Zündkerze
gezündet.
Aufgrund der Verbrennung wird der Kolben 5 beschleunigt.
Im Bereich des darauf folgenden unteren Totpunkts des Kolbens 5 öffnet das
Auslaßventil
den Auslaß 13 und
der Kolben 5 drückt
die Abgase aus dem Brennraum 3 in den Auslaßkanal 12.
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Die
hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 5 führt zu Druckschwankungen
im Kurbelgehäuse 4.
Aufgrund der Druckpulsationen wird Kraftstoff aus dem Einlaßkanal 9 über die
Strömungsverbindung
zwischen dem Einlaßkanal 9 und
dem Kurbelgehäuse 4 in
das Kurbelgehäuse 4 angesaugt. Dabei
wird der gesamte Ventiltrieb und die Kurbelwelle 7 geschmiert.
Dadurch, daß die
Schmierbohrung 26 bei geöffnetem Einlaßventil 14 weitgehend verschlossen
ist, wirken sich die Druckpulsationen nicht auf die Ansaugung von
Frischgemisch in den Brennraum 3 aus. Dadurch ergibt sich
eine verbesserte Leerlaufstabilität und eine verbesserte Motorakustik
des Verbrennungsmotors 1. Beim Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 wird
das Steuerventil 23 in Abhängigkeit der Betätigung des Einlaßventils 14, also
in Abhängigkeit
des Kurbelwellenwinkels β,
geöffnet
und geschlossen. Dadurch erfolgt drehzahlunabhängig bei jeder zweiten Umdrehung
der Kurbelwelle eine Betätigung
des Steuerventils 23.
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In
den 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel
eines Verbrennungsmotors 31 gezeigt, der ebenfalls als
Einzylinder-Viertaktmotor
ausgebildet ist. Der grundsätzliche
Aufbau des Verbrennungsmotors 31 entspricht im wesentlichen
dem des in den 1 und 2 gezeigten
Verbrennungsmotors 1. Für
gleiche Elemente sind deshalb gleiche Bezugszeichen verwendet. Beim
Verbrennungsmotor 31 ist der Einlaßkanal 9 über einen
Verbindungskanal 32 mit dem Nockenraum 17 verbunden.
Der Kipphebelraum 15 ist nicht direkt mit dem Einlaßkanal 9 verbunden.
Der Einlaßkanal 9 steht
demnach über
den Verbindungskanal 32 mit dem Nockenraum 17 in
Verbindung und der Nockenraum 17 über die beiden Kanäle 16 mit
dem Kipphebelraum 15. Der Nockenraum 17 besitzt
außerdem
eine Verbindungsöffnung 37 zum
Kurbelgehäuse 4.
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Im
Verbindungskanal 32 ist ein Steuerventil 33 angeordnet.
Das Steuerventil 33 besitzt einen Kolben 34, der
eine Steueröffnung 36 steuert.
Der Kolben 34 ist auf einer Seite 57 mit dem Kurbelgehäusedruck
beaufschlagt. Hierzu mündet
der Verbindungskanal 32 in den Nockenraum 17,
der über
die Verbindungsöffnung 37 mit
dem Kurbelgehäuse 4 verbunden
ist. Der Verbindungskanal 32 kann jedoch auch direkt ins
Kurbelgehäuse 4 münden. Die
gegenüberliegende
Seite 58 des Kolbens 34 ist über eine Belüftungsöffnung 41 mit
der Umgebung verbunden. Auf den Kolben 34 wirkt außerdem eine
Druckfeder 35, die auf die mit dem Kurbelgehäusedruck
beaufschlagte Seite 57 des Kolbens 34 wirkt. Auf
den Kolben 34 wirkt demnach auf der Seite 58 der
Umgebungsdruck und auf der Seite 57 der Unterdruck des Kurbelgehäuses und
die Kraft der Feder 35.
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In 3 ist
der Verbrennungsmotor 31 in Leerlaufstellung gezeigt. Der
Einlaßkanal 9 saugt über den
Vergaser 10 und einen stromauf des Vergasers 10 angeordneten
Luftfilter 40 Verbrennungsluft aus der Umgebung an. Im
Vergaser 10 ist die Drosselklappe 29 angeordnet,
die in ihrer in 3 gezeigten Leerlaufstellung 38 den
Einlaßkanal 9 weitgehend
verschließt.
Im Leerlauf bildet sich ein hoher Unterdruck im Kurbelgehäuse 4 aus.
Dadurch wird der Kolben 34 entgegen der Kraft der Feder 35 auf seine
mit dem Kurbelgehäuseunterdruck
beaufschlagte Seite 57 gezogen. Dabei verschließt der Kolben 34 die
Steueröffnung 36 weitgehend,
so daß nur
ein geringer Restquerschnitt verbleibt, über den der Ansaugkanal 9 mit
dem Kurbelgehäuse 4 verbunden
ist.
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Bei
der in 4 gezeigten Vollaststellung 39 der Drosselklappe 29 ist
der Druck im Kurbelgehäuse 4 gegenüber der
Leerlaufstellung 38 in 3 deutlich erhöht. Dadurch
wird der Kolben 34 gegenüber seiner Stellung in 3 durch
die Federkraft in Richtung auf seine mit Umgebungsdruck beaufschlagte
Seite 58 gedrückt.
Dabei gibt der Kolben 34 die Steueröffnung 36 weitgehend
frei. Das Steuerventil 33 besitzt in dieser geöffneten
Stellung einen maximalen Öffnungsquerschnitt.
Der Ansaugkanal 9 ist mit dem Kurbelgehäuse 4 über einen
großen Öffnungsquerschnitt
verbunden, so daß eine
ausreichende Schmierung des Kurbelgehäuses 4 gewährleistet
ist.
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Bei
der in den 3 und 4 gezeigten unterdruckabhängigen Steuerung
des Steuerventils 33 ist die Ventilstellung unabhängig vom
Kurbelwellenwinkel. Bei geringen Lasten ist das Steuerventil 33 weitgehend
geschlossen und bei großen
Lasten vollständig
geöffnet.
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In
den 5 bis 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
gezeigt. Der in 5 schematisch gezeigte Verbrennungsmotor 31 entspricht
dem Verbrennungsmotor aus den 3 und 4.
Statt des Steuerventils 33 ist am Verbindungskanal 32 ein Steuerventil 43 vorgesehen,
das am Vergaser 10 angeordnet ist.
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Wie 6 zeigt,
besitzt der Vergaser 10 ein Vergasergehäuse 50 mit einer Längsbohrung,
in der der Einlaßkanal 9 geführt ist.
Quer zum Einlaßkanal 9 verläuft eine
Querbohrung 56 mit wesentlich geringerem Durchmesser als
dem Durchmesser des Einlaßkanals 9.
Parallel zum Einlaßkanal 9 verläuft eine Längsbohrung 59,
die die Querbohrung 56 schneidet. Die Längsbohrung 59 bildet
eine Einlaßöffnung 44 und
eine Auslaßöffnung 45 des
Steuerventils 43. Die Auslaßöffnung 45 ist über eine
weitere Querbohrung 46 mit dem Einlaßkanal 9 verbunden.
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In 7 ist
die Drosselwelle 30 in perspektivischer Darstellung gezeigt.
In dem Abschnitt der Drosselwelle 30, die im Ansaugkanal 9 angeordnet wird,
besitzt die Drosselwelle 30 eine Aussparung 42 für die Drosselklappe 29.
In der Aussparung 42 wird die Drosselklappe 29 festgeschraubt.
Benachbart zur Aussparung 42 ist ein Steuerabschnitt 47 vorgesehen.
Der Steuerabschnitt 47 besitzt einen vergrößerten Durchmesser
b, der größer als
der Durchmesser a der Drosselwelle 30 in den angrenzenden
Bereichen ist. Im Steuerabschnitt 47 besitzt die Drosselwelle 30 eine
Quernut 48, die den Öffnungsquerschnitt
des Steuerventils 43 steuert.
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In 8 ist
der Vergaser 10 in Seitenansicht gezeigt. Die Drosselwelle 30 ist
in Leerlaufstellung angeordnet, in der die Drosselklappe 29 den
Einlaßkanal 9 weitgehend
verschließt.
Der Steuerabschnitt 47 verschließt die Strömungsverbindung zwischen der
Einlaßöffnung 44 und
der Querbohrung 49, die in den Einlaßkanal 9 mündet, in
dieser Stellung der Drosselwelle 30 bis auf einen Restquerschnitt 49. Beim
Drehen der Drosselwelle 30 und Verschwenken der Drosselklappe 29 wird
die Quernut 48 gedreht, so daß der Steuerabschnitt 47 aus
dem Bereich der Längsbohrung 59 geschwenkt
wird. In geöffneter Stellung
gibt das Steuerventil 43 die Strömungsverbindung zwischen dem
Einlaßkanal 9 und
dem Kurbelgehäuse 4 weitgehend
frei. Das Steuerventil 43 besitzt in dieser Stellung einen
maximalen Öffnungsquerschnitt.
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Der
Verlauf des Öffnungsquerschnitts
A über dem
Drosselklappenwinkel α ist
in 9 gezeigt. Auch bei vollständig geschlossener Drosselklappe 29 gibt
das Steuerventil 43 einen Restquerschnitt 49 frei.
Bei vollständig
geöffneter
Drosselklappe 29 gibt das Steuerventil 43 einen
maximalen Öffnungsquerschnitt 60 frei.
Der Verlauf des Öffnungsquerschnitts zwischen
dem Restquerschnitt 49 und dem maximalen Öffnungsquerschnitt 60 verläuft annähernd linear zum
Drosselklappenwinkel α.
Der Restquerschnitt 49 beträgt vorzugsweise etwa 3% bis
50% des maximalen Öffnungsquerschnitts 60 des
Steuerventils 43. Insbesondere beträgt der Restquerschnitt 49 5%
bis 30% des maximalen Öffnungsquerschnitts 60.
Dieses Verhältnis
von Restquerschnitt zu maximalem Öffnungsquerschnitt ist auch
für andere
Ausführungsformen
eines Steuerventils vorteilhaft.
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In
den 10 und 11 ist
die konstruktive Ausgestaltung des Verbindungskanals 32 gezeigt. Der
Verbindungskanal 32 ist an einem Anschlußflansch 51 ausgebildet,
der am Zylinder 2 des Verbrennungsmotors festgelegt ist.
Im Anschlußflansch 51 ist
ein Abschnitt des Einlaßkanals 9 ausgebildet. Der
Anschlußflansch 51 besitzt
zwei Befestigungsbohrungen 52 beidseitig des Einlaßkanals 9.
Auf der dem Zylinder 2 abgewandten Seite besitzt der Anschlußflansch 51 eine
Anschlußfläche 54,
an der der Vergaser 10 angeordnet wird. Der Vergaser 10 wird über die
Befestigungsbohrungen 52 am Zylinder 2 festgeschraubt.
Der Verbindungskanal 32 mündet mit einer Mündungsöffnung 53 an
der Anschlußfläche 54.
Die Mündungsöffnung 53 mündet bei
an der Anschlußfläche 54 angeordnetem
Vergaser 10 an der Einlaßöffnung 44 des Steuerventils 43.
Wie 11 zeigt, mündet
der Verbindungskanal 32 über eine Mündung 55 in den Nockenraum 17 des
Verbrennungsmotors. Der Verbindungskanal 32 kann jedoch auch
direkt ins Kurbelgehäuse 4 münden.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Steuerventils für
den Verbrennungsmotor 1 ist in 12 gezeigt.
Der Verbrennungsmotor 1 entspricht im wesentlichen dem
in 1 und 2 gezeigten Verbrennungsmotor 1.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche Elemente. Das Kurbelgehäuse 4 des
Verbrennungsmotors 1 ist über eine Verbindungsöffnung 62 mit
dem Nockenraum 17 verbunden. In 12 ist
der Nockenraum 17 vereinfacht als ein Raum mit den Kanälen 16 und
dem Kipphebelraum 15 dargestellt. Im Nockenraum 17 ist
ein Nockenrad 61 an einem Lagerbolzen 69 um eine
Drehachse 71 gelagert. Das Nockenrad 61 ist von
dem Ritzel 22 angetrieben. Benachbart zum Nockenrad 61 ist
eine Lagerscheibe 64 angeordnet, die an der Wand des Nockenraums 17 anliegt.
Die Lagerscheibe 64 ist drehfest im Nockenraum 17 angeordnet
und besitzt eine Öffnung 65,
an der die Verbindungsöffnung 62 mündet. Das
Nockenrad 61 besitzt eine Öffnung 68, die im
gleichen Abstand zur Drehachse 71 angeordnet ist wie die Öffnungen 62 und 65,
so daß die Öffnung 68 mit
den Öffnungen 62 und 65 in
vorgegebenen Drehstellungen des Nockenrads 61 in Deckung
kommt.
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Das
Nockenrad 61 besitzt eine Aussparung 70, in der
mindestens ein Fliehgewicht 66 angeordnet ist. Das Fliehgewicht 66 ist
bezogen auf die Drehachse 71 radial nach außen mit
einer Feder 67 gefedert gelagert. Die Feder 67 wirkt
damit der Fliehkraft auf das Fliehgewicht 66 entgegen.
Das Fliehgewicht 66 ist im Bereich der Öffnung 68 im Nockenrad 61 angeordnet.
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In
den 13 und 14 ist
das Nockenrad 61 schematisch gezeigt. In 13 ist
das Nockenrad 61 in Ruhestellung gezeigt. Es sind drei
Fliehgewichte 66 vorgesehen, die jeweils mit zwei Federn 67 bezogen
auf die Drehachse 71 radial nach außen gefedert gelagert sind.
In Ruhestellung oder bei geringen Drehzahlen sind die Fliehgewichte 66 vor
den drei Öffnungen 68 im
Nockenrad 61 angeordnet. Die Fliehgewichte 66 bilden
mit den Öffnungen 68 Steuerventile 63,
die drehzahlabhängig
gesteuert sind. In 13 sind die Steuerventile 63 in
vollständig
geschlossener Stellung gezeigt, so daß die Strömungsverbindung zwischen Einlaßkanal 9 und
Kurbelgehäuse 4 unter brochen
ist. Es kann jedoch auch ein Anschlag vorgesehen sein, gegen den
die Federn 67 die Fliehgewichte 66 drücken, so
daß ein
Restquerschnitt der Öffnungen 68 geöffnet bleibt.
Sobald sich das Nockenrad 61 dreht, wirkt die Fliehkraft
auf die Fliehgewichte 66. Die Fliehgewichte 66 werden
bezogen auf die Drehachse 71 entgegen der Kraft der Feder 67 radial
nach außen
gedrückt.
Dies ist in 14 mit den Pfeilen 72 angedeutet.
In 14 sind die Steuerventile 63 in maximal
geöffneter
Stellung gezeigt. Die Fliehgewichte 66 sind radial außerhalb der Öffnungen 68 angeordnet
und verschließen
diese nicht.
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In 15 ist
der Öffnungsquerschnitt
A über der
Drehzahl n für
die Steuerventile 63 gezeigt. Bis zu einer vorgegebenen
Drehzahl 74 bleiben die Steuerventile 63 vollständig geschlossen.
Die auf die Fliehgewichte 66 wirkende Fliehkraft ist kleiner
als die Kraft der Federn 67. Bei Überschreiten der Drehzahl 74 werden
die Fliehgewichte 66 zunehmend nach außen gedrückt, so daß sich der Öffnungsquerschnitt bis zum
Erreichen der Drehzahl 75 vergrößert. Durch Anpassung der Form
der Öffnungen 68 kann die
Charakteristik der Kurve geändert
werden. Bei Erreichen der Drehzahl 75 sind die Fliehgewichte 66 vollständig außerhalb
der Öffnungen 68 angeordnet, so
daß sich
auch bei weiterer Erhöhung
der Drehzahl keine Änderung
des Öffnungsquerschnitts
A mehr ergibt.
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In
den Figuren ist der Einlaßkanal 9 jeweils über eine
einzige Strömungsverbindung
mit dem Kurbelgehäuse 4 verbunden.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, ein Steuerventil bei einem
Verbrennungsmotor vorzusehen, bei dem zwei Strömungsverbindungen zwischen
dem Ansaugkanal und dem Kurbelgehäuse vorgesehen sind. Dabei
ist insbesondere eine Strömungsverbindung
vom Ansaugkanal zum Kurbelgehäuse
und eine zweite Strömungsverbindung
vom Kurbelgehäuse
zum Ansaugkanal vorgesehen. Um die Richtung der Strömung sicherzustellen,
kann beispielsweise ein Rückschlagventil vorgesehen
sein.