DE102006032475A1

DE102006032475A1 - Vergaser

Info

Publication number: DE102006032475A1
Application number: DE102006032475A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Dipl.-Ing. Eberhardt; Patrick Dipl.-Ing. Schlauch
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2026-07-14
Also published as: CN101105158A; CN101105158B; JP5216255B2; US20090013963A1; DE102006032475B4; JP2008019859A; US7494113B2

Abstract

Ein Vergaser (17) besitzt einen Vergaserkörper (26), in dem ein Ansaugkanalabschnitt (18) ausgebildet ist. In den Ansaugkanalabschnitt (18) mündet mindestens eine Kraftstofföffnung (27, 28). In dem Ansaugkanalabschnitt (18) ist eine Drosselklappe (24) schwenkbar gelagert, die in vollständig geöffneter Stellung den Ansaugkanal (44) im Bereich der Drosselklappe (24) in einen Gemischkanal (21) und einen Zuführkanal (8) teilt, so daß in vollständig geöffneter Stellung der Drosselklappe (24) im Zuführkanal (8) Verbrennungsluft mit einem Kraftstoffanteil strömt, der geringer als der Kraftstoffanteil im Gemischkanal (21) ist. In dem Ansaugkanalabschnitt (18) ist mindestens ein Trennwandabschnitt vorgesehen, der zwischen dem Zuführkanal (8) und dem Gemischkanal (21) verläuft. Der Trennwandabschnitt ist am Vergaserkörper (26) angeformt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vergaser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Aus der DE 103 45 653 A1 ist ein Vergaser bekannt, der eine Drosselklappe besitzt. Um den Ansaugkanal in vollständig geöffneter Stellung der Drosselklappe in einen Gemischkanal und einen Luftkanal zu trennen, ist vorgesehen, daß in den Ansaugkanal ein Trennwandabschnitt eingeschoben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Vergaser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß der Trennwandabschnitt am Vergaserkörper angeformt ist, sind keine zusätzlichen Bauteile notwendig. Der Vergaserkörper und der Trennwandabschnitt können in einem Herstellungsschritt ausgebildet werden. Dadurch, daß der Trennwandabschnitt am Vergaserkörper angeformt ist, kann der Trenn wandabschnitt gegenüber der Ansaugkanallängsachse auf einfache Weise auch geneigt ausgebildet werden.
Vorteilhaft ist der Vergaserkörper in einem Gußverfahren hergestellt und der Trennwandabschnitt ist an dem Vergaserkörper angegossen. Bei der Herstellung des Vergaserkörpers in einem Gußverfahren können einzelne Funktionsbereiche des Vergasers, beispielsweise ein Venturi im Ansaugkanal, bereits so hergestellt werden, daß eine Nachbearbeitung nicht mehr notwendig ist. Für die Herstellung des Trennwandabschnitts ist kein separater Herstellungsschritt mehr notwendig. Das Anformen des Trennwandabschnitts am Vergaserkörper ist insbesondere für einen Vergaser vorteilhaft, bei dem bezogen auf die Strömungsrichtung im Ansaugkanal stromauf der Drosselklappe eine Chokeklappe in dem Ansaugkanalabschnitt schwenkbar gelagert ist. Der Trennwandabschnitt ist dabei in Strömungsrichtung vorteilhaft zwischen der Drosselklappe und der Chokeklappe angeordnet. Der Bereich zwischen Drosselklappe und Chokeklappe ist in Längsrichtung des Vergasers nur dann zugänglich, wenn die Drosselklappe oder die Chokeklappe noch nicht montiert sind. Ein Einschieben eines Trennwandabschnitts in einen Bereich zwischen Drosselklappe und Chokeklappe erfordert deshalb eine vorgegebene Fertigungsreihenfolge, so daß die Montage erschwert wird. Der Bereich zwischen Drosselklappe und Chokeklappe wird üblicherweise nach der Herstellung in einem Gußverfahren nicht mehr spanend bearbeitet, so daß weitere Bearbeitungsschritte durch den Trennwandabschnitt nicht erschwert oder behindert werden.
Insbesondere wird im Ansaugkanalabschnitt ein Venturi ausgebildet und mindestens ein Trennwandabschnitt in Strömungsrichtung gesehen auf der Höhe des Venturi angeordnet. Im Bereich des Venturi findet keine Nachbearbeitung des Ansaugkanalabschnitts statt, so daß eine Behinderung der spanenden Bearbeitung des Vergaserkörpers durch den Trennwandabschnitt nicht gegeben ist. Im Bereich des Venturis wird dem Ansaugkanal Kraftstoff zugeführt. In diesem Bereich ist es deshalb wünschenswert, den Übertritt von Kraftstoff in den Zuführkanal zu beschränken oder zu verhindern. Ein zwischen Drosselklappe und Chokeklappe angeordneter Trennwandabschnitt kann die dem Zuführkanal zugeführte Kraftstoffmenge erheblich verringern.
Vorteilhaft ist der Trennwandabschnitt als Strömungsleitelement ausgebildet. Die Ausbildung des Trennwandabschnitts als Strömungsleitelement erlaubt eine definierte Beeinflussung der Strömungsverhältnisse in dem Ansaugkanalabschnitt. Das Strömungsleitelement ist dabei vorteilhaft so ausgebildet, daß Kraftstoff nicht in den Zuführkanal gelangt. Gleichzeitig beeinflußt das Strömungsleitelement die Druckverhältnisse im Gemischkanal und im Zuführkanal vorteilhaft so, daß sich die größte Drosselung des Strömungsquerschnitts im Bereich der Hauptkraftstofföffnung bzw. des Venturis einstellt und nicht durch die Drosselwelle erzeugt wird. Dies kann durch entsprechende Formgebung des Strömungsleitelements erreicht werden. Vorteilhaft besitzt das Strömungsleitelement an der dem Gemischkanal zugewandten Seite ein Strömungsprofil. Zweckmäßig verkleinert das Strömungsprofil den Strömungsquerschnitt im Gemischkanal in Strömungsrichtung zunehmend. Das Strömungsleitelement verhindert dadurch eine sprunghafte Verringerung des Strömungsquerschnitts an der Drosselwelle. Dadurch wird der Strömungswiderstand im Bereich der Drosselwelle verringert. Die größte Drosselung des Gemischkanals kann dadurch im Bereich eines Venturis erzielt werden.
Es ist vorgesehen, daß der Trennwandabschnitt sich über die gesamte, quer zur Strömungsrichtung gemessene Breite des Ansaugkanalabschnitts erstreckt. Dadurch wird eine sehr gute Trennung von Zuführkanal und Gemischkanal erreicht. Ein Übertritt von Gemisch aus dem Gemischkanal in den Zuführkanal wird im Bereich zwischen Chokeklappe und Drosselklappe weitgehend vermieden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß zwei Trennwandabschnitte zwischen Drosselklappe und Chokeklappe angeordnet sind, die von der Kanalwand des Ansaugkanalabschnitts aufeinander zu ragen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein durchgehender Trennwandabschnitt aufgrund der geringen Wandstärken in einem mittleren Bereich im Gußverfahren nur schwierig herstellbar ist. Mit den von der Kanalwand ins Innere des Ansaugkanals ragenden Trennwandabschnitten läßt sich eine ausreichende Beeinflussung der Strömung im Ansaugkanalabschnitt erzielen. Dadurch kann ein Übertritt von Kraftstoff in den Zuführkanal in ausreichendem Maße vermieden werden. Die Trennwandabschnitte besitzen dabei insbesondere einen Abstand zueinander.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Zweitaktmotors mit Vergaser,
2 eine vergrößerte, schematische Darstellung eines Vergasers im Längsschnitt,
3 einen Schnitt durch den Vergaser aus 3 entlang der Linie III-III in 2,
4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Vergasers auf der Höhe der Linie III-III in 2.
1 zeigt schematisch einen Verbrennungsmotor, nämlich einen Zweitaktmotor 1. Der Zweitaktmotor 1 ist als Einzylinder-Zweitaktmotor ausgebildet und dient insbesondere zum Antrieb des Werkzeugs eines handgeführten Arbeitsgerätes wie eines Trennschleifers, einer Motorsäge, eines Freischneiders oder dergleichen. Der Zweitaktmotor 1 besitzt einen Zylinder 2, in dem ein Brennraum 3 ausgebildet ist. 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 an.
Der Zweitaktmotor 1 besitzt einen Ansaugkanal 44, der über einen Vergaser 17 mit einem Luftfilter 31 verbunden ist. In dem Luftfilter 31 ist Filtermaterial 32 angeordnet, das die in den Ansaugkanal 44 angesaugte Verbrennungsluft filtert. Der Ansaugkanal 44 ist stromab des Vergasers 17 von einer Trennwand 19 in einen Gemischkanal 21 und einen Zuführkanal 8 geteilt. Bei Vollastbetrieb führt der Zuführkanal 8 Verbrennungsluft mit einem Anteil von Kraftstoff, der geringer als der Kraft stoffanteil im Gemischkanal 21 ist. Vorteilhaft ist die Verbrennungsluft im Zuführkanal 8 kraftstoffarm oder weitgehend kraftstofffrei. Der Gemischkanal 21 mündet mit einem Gemischeinlaß 20 am Zylinder 2. Der Gemischeinlaß 20 ist vom Kolben 5 schlitzgesteuert und im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 zum Kurbelgehäuse 4 hin geöffnet. Der Zuführkanal 8 mündet an einem Kanaleinlaß 9 am Zylinder 2, der in jeder Stellung des Kolbens 5 vom Kolben 5 zum Brennraum 3 und zum Kurbelgehäuse 4 hin verschlossen ist.
Aus dem Brennraum 3 wird führt ein Auslaß 10 für Abgase. In den Brennraum 3 ragt eine Zündkerze 11, die Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum 3 zündet. Der Zweitaktmotor 1 besitzt vier Überströmkanäle 12, 15, die symmetrisch zu der Schnittebene in 1 am Zylinder 2 angeordnet sind. Die beiden einlaßnahen Überströmkanale 12 münden mit Überströmfenstern 13 in den Brennraum 3. Die auslaßnahen Überströmkanäle 15 münden mit Überströmfenstern 16 in den Brennraum 3. Der Kolben 5 besitzt mindestens eine Kolbentasche 14, die im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 den Kanaleinlaß 9 mit den Überströmfenstern 13 und 16 verbindet, so daß Verbrennungsluft aus dem Zuführkanal 8 in die Überströmkanäle 12 bis 15 einströmen kann.
In dem Vergaser 17 ist ein Ansaugkanalabschnitt 18 ausgebildet, in dem ein Drosselelement, nämlich eine Drosselklappe 24, schwenkbar gelagert ist. Die Drosselklappe 24 ist an einer Drosselwelle 25 angeordnet. Die Trennwand 19 ragt bis in den Bereich der Drosselklappe 24. Die Trennwand 19 besitzt eine Anlagefläche 35, an der die Drosselklappe 24 in vollständig geöffneter Stellung anliegt. Im Bereich der Drosselklappe 24 münden Nebenkraftstofföffnungen 27 in den Gemischkanal 21.
Im Ansaugkanal 44 strömt Verbrennungsluft vom Luftfilter 31 zum Zweitaktmotor 1 in Strömungsrichtung 22. Im Ansaugkanalabschnitt 18 ist bezogen auf die Strömungsrichtung 22 stromauf der Drosselklappe 24 eine Chokeklappe 29 angeordnet, die mit einer Chokewelle 30 schwenkbar gelagert ist. In einem Bereich zwischen der Chokewelle 30 und der Drosselwelle 25 ist im Ansaugkanalabschnitt 18 ein Venturi 23 ausgebildet, an dem der Strömungsquerschnitt im Ansaugkanalabschnitt verengt ist. Im Bereich des Venturi 23 mündet eine Hauptkraftstofföffnung 28 in den Gemischkanal 21. In Strömungsrichtung zwischen der Chokeklappe 29 und der Drosselklappe 24 ist ein Trennwandabschnitt angeordnet, der als Strömungsleitelement 40 ausgebildet ist.
In 2 ist der Vergaser 17, der als Membranvergaser ausgebildet ist, vergrößert gezeigt. Der Vergaser 17 besitzt einen Vergaserkörper 26, in dem der Ansaugkanalabschnitt 18 ausgebildet ist. Ist die Drosselklappe 24 wie in 2 gezeigt in ihrer vollständig geöffneten Stellung, so trennt die Drosselklappe 24 den Ansaugkanalabschnitt 18 im Bereich der Drosselklappe 24 in den Zuführkanal 8 und den Gemischkanal 21. In 2 ist der Gemischkanal 21 entgegen der Darstellung in 1 oben angeordnet. In den Gemischkanal 21 münden die Kraftstofföffnungen 27 und 28, die von einer kraftstoffgefüllten Regelkammer 34 gespeist sind. Der Kraftstoff wird aus der Regelkammer 34 über die Kraftstofföffnungen 27, 28 in Abhängigkeit des im Ansaugkanalabschnitt 18 herrschenden Unter drucks in den Ansaugkanal 44 angesaugt. Die Regelkammer 34 ist über eine Regelmembran 37 von einer Kompensationskammer 38 getrennt. Die Kompensationskammer 38 kann mit der Umgebung oder der Reinseite des Luftfilters 31 verbunden sein. Die Regelmembran 37 betätigt über einen Hebelmechanismus ein Einlaßventil 36. Im Vergaserkörper 26 ist außerdem eine Kraftstoffpumpe 33 angeordnet, die Kraftstoff zum Einlaßventil 36 und zur Regelkammer 37 fördert. Zur Einstellung der den Nebenkraftstofföffnungen 27 zugeführten Kraftstoffmenge ist eine Leerlaufstellschraube 39 vorgesehen.
Die Drosselklappe 24 ist mit einer Schraube 43 an der Drosselwelle 25 festgelegt. Der Kopf 47 der Schraube 43 verengt den Strömungsquerschnitt im Gemischkanal 21 und stellt eine Drosselstelle dar. Auch die Drosselwelle 25 ragt in den Gemischkanal 21 und bildet eine Drossel. Dies kann dazu führen, daß die Strömung im Gemischkanal 21 in vollständig geöffneter Stellung der Drosselklappe 24 im Bereich der Drosselwelle 25 stärker gedrosselt wird als im Bereich des Venturis 23. Dies ist unerwünscht, da im Bereich des Venturis 23 die stärkste Drosselung und damit der größte Unterdruck herrschen soll, um eine ausreichende Zufuhr von Kraftstoff zu gewährleisten. In Strömungsrichtung 22 zwischen der Chokeklappe 29 und der Drosselklappe 24 ist ein Strömungsleitelement 40 angeordnet, das die durch die Drosselwelle 25 und den Kopf 47 der Schraube 43 im Gemischkanal 21 erzeugte Drosselung verringert. Hierzu besitzt das Strömungsleitelement 40 ein Strömungsprofil 41 auf der dem Gemischkanal 21 zugewandten Seite. Es kann vorgesehen sein, daß auch auf der dem Zuführkanal 8 zugewandten Seite ein Strömungsprofil am Strömungsleitelement 40 ausgebildet ist, um die Strömungsverhältnisse im Ansaugkanal 44 zu beeinflussen. Das Strömungsprofil 41 ist rampenförmig ausgebildet und verkleinert den Strömungsquerschnitt im Gemischkanal 21 zunehmend in Strömungsrichtung 22. In Strömungsrichtung 22 gesehen ragt das Strömungsleitelement 41 zunehmend in den Gemischkanal 21 hinein. An der der Drosselwelle 25 zugewandten Seite besitzt das Strömungsleitelement 41 eine senkrecht zu einer Ansaugkanallängsachse 46 gemessene Dicke d, die größer als die in gleicher Richtung gemessene Dicke f der Drosselklappe 24 und der Dicke f der Chokeklappe 29 und kleiner als die in gleicher Richtung gemessene Dicke e der Drosselwelle 25 im Bereich der Schraube 43 einschließlich des Kopfs 47 der Schraube 43 ist. Die Dicke d beträgt vorteilhaft das 2fache bis 4fache der Dicke f der Drosselklappe 24 und das 0,3fache bis 0,8fache der Dicke e der Drosselwelle 25. Die Ansaugkanallängsachse 46 verläuft parallel zur Strömungsrichtung 22 in der geometrischen Mitte der Strömungsquerschnitte des Ansaugkanals 44. Auch die Drosselklappe 29 ist mit einer Schraube 42 an der Drosselwelle 30 festgelegt.
Wie der Schnitt in 3 zeigt, erstreckt sich das Strömungsleitelement 40 über die gesamte senkrecht zur Ansaugkanallängsachse 46 in der Ebene von Drosselwelle 25 und Chokewelle 30 gemessenen Breite g. Das Strömungsleitelement 40 besitzt zur Drosselklappe 24 einen Abstand a am Umfang der Drosselklappe 24 und am Umfang der Chokeklappe 29 zur Chokeklappe 29 einen Abstand b. Die Abstände a und b können Bruchteile eines Millimeters bis zu einigen Millimetern betragen. Vorteilhaft werden die Abstände a, b möglichst klein gewählt. Dabei muß jedoch verhindert werden, daß die Drosselklappe 24 oder die Chokeklappe 29 von dem Strömungsleitelement 40 blockiert werden können. Das Strömungsleitelement 40 erstreckt sich zwischen gegenüberliegenden Kanalwänden 45 des Ansaugkanalabschnitts 18. Das Strömungsleitelement 40 trennt den Zuführkanal 8 vom Gemischkanal 21. Es kann auch vorgesehen sein, daß das Strömungsleitelement 40 eine Anlagefläche für die Drosselklappe 24 und/oder die Chokeklappe 29 besitzt, wie dies in 1 für die Trennwand 19 an der Drosselklappe 24 gezeigt ist.
Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Strömungsleitelemente 40a, 40b vorgesehen, die sich in Strömungsrichtung 22 zwischen der Chokeklappe 29 und der Drosselklappe 24 erstrecken. Die beiden Strömungsleitelemente 40a, 40b ragen von gegenüberliegenden Seiten des Ansaugkanalabschnitts 18 jeweils von der Kanalwand 45 zur Ansaugkanallängsachse 46 und aufeinander zu. Die beiden Strömungsleitelemente 40a, 40b besitzen im Bereich der Ansaugkanallängsachse 46 einen Abstand c zueinander.
Die Strömungsleitelemente 40, 40a, 40b sind einteilig am Vergaserkörper 26 angeformt. Bei der Herstellung des Vergaserkörpers 26 in einem Gußverfahren werden vorteilhaft auch die Strömungsleitelemente 40, 40a, 40b an den Vergaserkörper 26 angeformt.

Claims

Vergaser mit einem Vergaserkörper (26), in dem ein Abschnitt (18) eines Ansaugkanals (44) eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist, wobei in den Ansaugkanalabschnitt (18) mindestens eine Kraftstofföffnung (27, 28) mündet und in dem Ansaugkanalabschnitt (18) eine Drosselklappe (24) schwenkbar gelagert ist, wobei die Drosselklappe (24) in vollständig geöffneter Stellung den Ansaugkanal (44) im Bereich der Drosselklappe (24) derart in einen Gemischkanal (21) und einen Zuführkanal (8) teilt, daß in vollständig geöffneter Stellung der Drosselklappe (24) im Zuführkanal (8) Verbrennungsluft mit einem Kraftstoffanteil strömt, der geringer als der Kraftstoffanteil im Gemischkanal (21) ist, und wobei in dem Ansaugkanalabschnitt (18) mindestens ein Trennwandabschnitt vorgesehen ist, der zwischen dem Zuführkanal (8) und dem Gemischkanal (21) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennwandabschnitt am Vergaserkörper (26) angeformt ist.
Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaserkörper (26) in einem Gußverfahren hergestellt ist und daß der Trennwandabschnitt an dem Vergaserkörper (26) angegossen ist.
Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Strömungsrichtung (22) im Ansaugkanal (44) stromauf der Drosselklappe (24) eine Chokeklappe (29) in dem Ansaugkanalabschnitt (18) schwenkbar gelagert ist.
Vergaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, der Trennwandabschnitt in Strömungsrichtung (22) zwischen der Drosselklappe (24) und der Chokeklappe (29) angeordnet ist.
Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ansaugkanalabschnitt (18) ein Venturi (23) ausgebildet ist und daß mindestens ein Trennwandabschnitt in Strömungsrichtung (22) gesehen auf der Höhe des Venturis (23) angeordnet ist.
Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennwandabschnitt als Strömungsleitelement (40, 40a, 40b) ausgebildet ist.
Vergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsleitelement (40, 40a, 40b) an der dem Gemischkanal (21) zugewandten Seite ein Strömungsprofil (41) besitzt.
Vergaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsprofil (41) den Strömungsquerschnitt im Gemischkanal (21) in Strömungsrichtung (22) zunehmend verkleinert.
Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennwandabschnitt sich über die gesamte, quer zur Strömungsrichtung (22) gemessene Breite (g) des Ansaugkanalabschnitts (18) erstreckt.
Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Trennwandabschnitte zwischen der Drosselklappe (24) und der Chokeklappe (29) angeordnet sind, die von der Kanalwand (45) des Ansaugkanalabschnitts (18) aufeinander zu ragen.
Vergaser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwandabschnitte einen Abstand (c) zueinander besitzen.