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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vergaser für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes, welcher einen Lufttrichter, eine mit einem Kraftstofftank verbundene Regelkammer und eine ein Membranelement aufweisende Pumpkammer aufweist, wobei die Regelkammer über eine in einen Innenraum des Lufttrichters mündende erste Kraftstoffleitung und über eine in einen Innenraum des Lufttrichters mündende zweite Kraftstoffleitung mit dem Lufttrichter verbunden ist, wobei in der ersten Kraftstoffleitung eine Hauptdüse und in der zweiten Kraftstoffleitung eine Leerlaufdüse angeordnet sind. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Regeln eines Kraftstoffdurchflusses in einem Leerlaufbetrieb eines entsprechenden Vergasers sowie ein Arbeitsgerät mit einem einen entsprechenden Vergaser aufweisenden Verbrennungsmotor.
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Stand der Technik
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Ein Vergaser ist beispielsweise aus der
DE 20 2009 007 558 U1 bekannt. Der Vergaser besitzt eine Hauptkraftstoffleitung, die von einem Kraftstofftank über eine Brennstoffdüse zu einem Lufttrichter verläuft. In der Hauptkraftstoffleitung sind eine erste Strömungsdiode und eine zweite Strömungsdiode eingebracht. Zwischen den Strömungsdioden ist eine Pumpkammer angeordnet, die über die Hauptkraftstoffleitung mit den Strömungsdioden in fluidischer Verbindung steht. In der Pumpkammer ist ein Membranelement angeordnet, welches über ein Stellelement bewegbar ist. Vor Eintritt der Hauptkraftstoffleitung in den Lufttrichter gabelt sich die Hauptkraftstoffleitung üblicherweise in eine erste Kraftstoffleitung und eine zweite Kraftstoffleitung, wobei in der ersten Kraftstoffleitung üblicherweise eine Hauptdüse angeordnet ist, über welche die erste Kraftstoffleitung in den Lufttrichter mündet. In der zweiten Kraftstoffleitung ist üblicherweise eine Leerlaufdüse angeordnet, über welche die zweite Kraftstoffleitung in den Lufttrichter mündet.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vergaser, ein Verfahren sowie handgeführtes Arbeitsgerät zur Verfügung zu stellen, bei welchen die Funktion eines Leerlaufbetriebs des Vergasers verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Vergaser gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hauptdüse ein Absperrventil und der Leerlaufdüse ein Rückschlagventil zugeordnet sind, wobei in einem Leerlaufbetrieb des Vergasers das Absperrventil in einer Sperrposition angeordnet ist und das in der Pumpkammer angeordnete Membranelement zusammen mit dem Rückschlagventil im Leerlaufbetrieb eine Pumpeinheit ausbildet.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hauptdüse ein Absperrventil und der Leerlaufdüse ein Rückschlagventil zugeordnet sind, wobei in einem Leerlaufbetrieb des Vergasers das Absperrventil in einer Sperrposition angeordnet wird und das in der Pumpkammer angeordnete Membranelement zusammen mit dem Rückschlagventil im Leerlaufbetrieb als eine Pumpeinheit arbeitet.
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Dadurch, dass der in der ersten Kraftstoffleitung angeordneten Hauptdüse nunmehr ein Absperrventil zugeordnet ist, kann in einer Sperrposition des Absperrventils der Kraftstoffdurchfluss durch die erste Kraftstoffleitung unterbrochen werden. In einer Offenstellung des Absperrventils kann hingegen der Kraftstoff ungehindert durch die erste Kraftstoffleitung in den Lufttrichter einströmen. Im Volllastbetrieb des Vergasers ist das Absperrventil in der Offenstellung. Der Kraftstoff strömt dadurch hauptsächlich über die erste Kraftstoffleitung in den Lufttrichter. Im Leerlaufbetrieb hingegen ist das Absperrventil erfindungsgemäß in der Sperrposition angeordnet. Dadurch kann nur noch Kraftstoff durch die zweite Kraftstoffleitung strömen. Da der Leerlaufdüse ein Rückschlagventil zugeordnet ist, kann im Leerlaufbetrieb das in der Pumpkammer angeordnete Membranelement als Pumpeinheit arbeiten bzw. ausgebildet sein, wodurch der Kraftstoffdurchfluss durch die zweite Kraftstoffleitung im Leerlaufbetrieb weiter gesteigert werden, da ein in der zweiten Kraftstoffleitung wirkender Saug-Hub, welcher ein Zurückströmen des Kraftstoffs in Richtung der Regelkammer und damit entgegen der eigentlichen Strömungsrichtung bewirkt, kleiner ist als ein gleichzeitig in der zweiten Kraftstoffleitung wirkender Druck-Hub, welcher ein Strömen des Kraftstoffs weg von der Regelkammer in Richtung des Lufttrichters und damit in die eigentliche Strömungsrichtung bewirkt. Das der Leerlaufdüse in der zweiten Kraftstoffleitung zugeordnete Rückschlagventil ermöglicht zusammen mit der Absperrung der zweiten Kraftstoffleitung über das Sperrventil, dass das Membranelement als Pumpe wirken kann und dadurch die Höhe des Kraftstoffdurchflusses in der zweiten Kraftstoffleitung im Leerlaufbetrieb steigern kann. Hierdurch ist eine erhöhte Anfettung des Kraftstoffes im Leerlaufbetrieb möglich. Zudem ist durch den erhöhten Kraftstoffdurchfluss durch die zweite Kraftstoffleitung im Leerlaufbetrieb eine Chokefunktion möglich. Durch die Chokefunktion ist keine Chokeklappe mehr notwendig, so dass auch kein Öffnen und Schließen der Chokeklappe beim Starten des Verbrennungsmotors mehr notwendig ist. Dadurch, dass im Leerlaufbetrieb das Membranelement nunmehr eine Pumpleistung erbringt, kann während der ersten Umdrehungen beim Starten des Verbrennungsmotors eine besonders hohe Menge an Kraftstoff in Richtung der Leerlaufdüse gepumpt werden. Sobald der Verbrennungsmotor gezündet hat, kann dies von einer Steuerung erkannt werden, so dass automatisch die Pumpleistung des Membranelements reduziert werden kann. Das Chokeprinzip ist dadurch automatisierbar. Durch die Anordnung des Absperrventils und des Rückschlagventils kann zudem eine Art Ausfallsicherung ausgebildet werden, wenn das Membranelement nicht mehr arbeiten sollte, da der Verbrennungsmotor dann trotzdem weiterlaufen kann und es zu keiner Beschädigung oder einem sogenannten „Absaufen” des Verbrennungsmotors kommt.
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Bevorzugt ist ein Kraftstoffdurchfluss durch die zweite Kraftstoffleitung im Leerlaufbetrieb durch eine Veränderung einer an einem Stellelement des Membranelements anliegenden Spannung regelbar. Eine an dem Stellelement anliegende Frequenz bleibt vorzugsweise konstant. Das Stellelement dient dazu, das Membranelement zu bewegen. Bei einer Erhöhung der an dem Membranelement anliegenden Spannung kann sowohl der Saug-Hub als auch der Druck-Hub in der zweiten Kraftstoffleitung erhöht werden. Durch das in der zweiten Kraftstoffleitung angeordnete, der Leerlaufdüse zugeordnete Rückschlagventil kann sich der Saug-Hub jedoch nur bis zu einer bestimmten Grenze erhöhen, da das Rückschlagventil ein Zurückströmen des Kraftstoffs in der zweiten Kraftstoffleitung in Richtung der Regelkammer verhindert. Der Druck-Hub kann in der zweiten Kraftstoffleitung jedoch weiter steigen, so dass ab einer bestimmten an dem Stellelement anliegenden Spannung der Druck-Hub größer wird als der Saug-Hub, so dass dadurch der Kraftstoffdurchfluss durch die zweite Kraftstoffleitung wesentlich erhöht werden kann.
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Um zu erreichen, dass in der zweiten Kraftstoffleitung im Leerlaufbetrieb der Druck-Hub größer wird als der Saug-Hub, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die an dem Stellelement des Membranelements anliegende Spannung im Leerlaufbetrieb > 50 V, vorzugsweise > 100 V, beträgt.
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Weiter ist es auch möglich, dass ein Kraftstoffdurchfluss durch die zweite Kraftstoffleitung im Leerlaufbetrieb durch eine Veränderung einer an einem Stellelement des Membranelements anliegenden Frequenz regelbar ist. Die an dem Stellelement anliegende Spannung ist dann vorzugsweise konstant.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mittels eines Arbeitsgerätes, welches einen Verbrennungsmotor aufweist, der einen Vergaser aufweist, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet ist. Ein Arbeitsgerät kann beispielsweise eine Kettensäge, eine Kreissäge oder ein Trennschleifer sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung anhand einer einzigen Figur näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Vergasers gemäß der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt schematisch einen Vergaser 100 für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes.
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Der Vergaser 100 weist einen Lufttrichter 10 auf, in dessen Innenraum 11 eine Drosselklappe 12 angeordnet ist. Entsprechend des Pfeils 13 strömt Luft durch den Lufttrichter 10, wobei die Drosselklappe 12 in Strömungsrichtung der Luft hinter einer Querschnittsverengung 14 des Innenraumes 11 des Lufttrichters 10 angeordnet ist. Durch die Querschnittsverengung 14 wird ein Venturi-Effekt bzw. eine Venturi-Düse ausgebildet.
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Im Bereich der Querschnittsverengung 14 mündet eine erste Kraftstoffleitung 15 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10. In Strömungsrichtung 13 der Luft hinter der Querschnittsverengung 14 mündet ferner eine zweite Kraftstoffleitung 22 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10. Die erste Kraftstoffleitung 15 und die zweite Kraftstoffleitung 22 bilden eine Gabelung einer Hauptkraftstoffleitung 23 aus. Die Hauptkraftstoffleitung 15 verbindet zusammen mit der ersten Kraftstoffleitung 15 und der zweiten Kraftstoffleitung 22 eine mit einem hier nicht dargestellten Kraftstofftank verbundene Regelkammer 16 mit dem Lufttrichter 10. In der Hauptkraftstoffleitung 23 ist eine Pumpkammer 18 mit einem gestrichelt dargestellten Membranelement 24 angeordnet. Das Membranelement 24 kann über ein hier nicht gezeigtes Stellelement bewegt werden, welches beispielsweise ein Piezoelement sein kann.
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In mit den Pfeilen 19 dargestellter Strömungsrichtung des Kraftstoffs durch die Hauptkraftstoffleitung 23 ist vor und hinter der Pumpkammer 18 jeweils eine Strömungsdiode 20 angeordnet. Die Strömungsdioden 20, die Pumpkammer 18 und das darin angeordnete Membranelement 24 bilden zusammen eine Reguliereinheit aus, welche die Strömung des Kraftstoffs in der Hauptkraftstoffleitung 23 und in der ersten Kraftstoffleitung 15 und der zweiten Kraftstoffleitung 22 von der Regelkammer 16 bis zum Einströmen in den Lufttrichter 10 effizient und flexibel anpassen kann. Durch eine periodische Ansteuerung des Membranelements 24 über das Stellelement wird in der Pumpkammer 18 durch eine Auf- und Abbewegung des Membranelements 24 periodisch ein Über- und Unterdruck erzeugt. Die periodische Volumenänderung führt in Verbindung mit der Diodizität der Strömungsdioden 20 zu einer Pumpwirkung der Reguliereinheit. Im Volllastbetrieb des Vergasers ist diese Pumpwirkung der Strömungsrichtung 19 des Kraftstoffs entgegengesetzt, wodurch die Reguliereinheit als Drosseleinheit wirken kann.
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In der ersten Kraftstoffleitung 15 ist eine Hauptdüse 17 angeordnet, über welche die erste Kraftstoffleitung 15 in den Lufttrichter 10 mündet. In der zweiten Kraftstoffleitung 22 ist eine Leerlaufdüse 25, hier bestehend aus mehreren Einzeldüsen, angeordnet, über welche die zweite Kraftstoffleitung 22 in den Lufttrichter 10 mündet. Der Hauptdüse 17 ist ein Absperrventil 21 zugeordnet, welches in der ersten Kraftstoffleitung 15 angeordnet ist. Der Leerlaufdüse 25 ist ein Rückschlagventil 26 zugeordnet ist, welches in der zweiten Kraftstoffleitung 22 angeordnet ist. Das Absperrventil 21 ist beabstandet zu der Hauptdüse 17 angeordnet, wobei es in der ersten Kraftstoffleitung 15 in Strömungsrichtung 19 vor der Hauptdüse 17 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 26 ist beabstandet zu der Leerlaufdüse 25 angeordnet, wobei es in der zweiten Kraftstoffleitung 22 in Strömungsrichtung 19 vor der Leerlaufdüse 25 angeordnet ist.
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Das Absperrventil 21 kann in eine Offenstellung und in eine Sperrposition überführt werden. In der Offenstellung kann Kraftstoff ungehindert durch das Absperrventil 21 und damit durch die erste Kraftstoffleitung 15 hin zu der Hauptdüse 17 strömen. In der Sperrposition sperrt das Absperrventil 21 die erste Kraftstoffleitung 15, so dass kein Kraftstoff mehr zu der Hauptdüse 17 gelangen kann.
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Im Volllastbetrieb des Vergasers 100 ist das Absperrventil 21 in der Offenstellung positioniert.
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Im Leerlaufbetrieb des Vergasers 100 ist das Absperrventil 21 hingegen in der Sperrposition positioniert. Der Kraftstoff kann dadurch nur noch über die zweite Kraftstoffleitung 22 hin zu dem Lufttrichter 10 strömen.
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Im Leerlaufbetrieb des Vergasers 100 bildet das in der Pumpkammer 18 angeordnete Membranelement 24 zudem zusammen mit dem Rückschlagventil 26 eine Pumpeinheit aus. Damit kann im Leerlaufbetrieb eine Pumpwirkung erzielt werden, im Gegensatz zu einer im Volllastbetrieb durch das Membranelement 24 erreichten Drosselwirkung. Durch die Pumpwirkung kann der Kraftstoffdurchfluss durch die zweite Kraftstoffleitung 22 im Leerlaufbetrieb erhöht werden. Dies ist dadurch erreichbar, dass durch die Pumpwirkung des Membranelements 24 bei einer Sperrposition des Absperrventils 21 ein in der zweiten Kraftstoffleitung 22 wirkender Saug-Hub, welcher ein Zurückströmen des Kraftstoffs in Richtung der Regelkammer 16 und damit entgegen der eigentlichen Strömungsrichtung 19 bewirkt, kleiner ist als ein gleichzeitig in der zweiten Kraftstoffleitung 22 wirkender Druck-Hub, welcher ein Strömen des Kraftstoffs in Richtung des Lufttrichters 10 und damit in die eigentliche Strömungsrichtung 19 bewirkt.
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Die Höhe des Kraftstoffdurchflusses durch die zweite Kraftstoffleitung 22 im Leerlaufbetrieb kann durch eine Veränderung der an dem Stellelement des Membranelements 24 anliegenden Spannung des getakteten Gleichstroms oder Wechselstroms geregelt bzw. gesteuert werden. Bei einer Erhöhung der an dem Stellelement des Membranelements 24 anliegenden Spannung kann sowohl der Saug-Hub als auch der Druck-Hub in der zweiten Kraftstoffleitung 22 erhöht werden. Bei einer Veränderung der an dem Stellelement anliegenden Spannung bleibt die an dem Stellelement anliegende Frequenz konstant.
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Durch das in der zweiten Kraftstoffleitung 22 angeordnete, der Leerlaufdüse 25 zugeordnete Rückschlagventil 26 kann sich der Saug-Hub jedoch nur bis zu einer bestimmten Grenze erhöhen, da das Rückschlagventil 26 ein Zurückströmen des Kraftstoffs in der zweiten Kraftstoffleitung 22 verhindert. Der Druck-Hub kann jedoch weiter steigen, so dass ab einer bestimmten, an dem Stellelement des Membranelements 24 anliegenden Spannung der Druck-Hub größer ist als der Saug-Hub, so dass dadurch der Kraftstoffdurchfluss durch die zweite Kraftstoffleitung 22 wesentlich erhöht werden kann. Die an dem Stellelement des Membranelements 24 anliegende Spannung beträgt im Leerlaufbetrieb mehr als 50 V. Bevorzugt ist die an dem Stellelement des Membranelements 24 anliegende Spannung mehr als 100 V.
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Eine derartige Wirkung der Regelung des Kraftstoffdurchflusses durch die zweite Kraftstoffleitung 22 im Leerlaufbetrieb kann auch durch eine Veränderung der an dem Stellelement des Membranelements 24 anliegenden Frequenz erreicht werden, wenn die an dem Stellelement des Membranelements 24 anliegende Spannung dann konstant ist.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebene bevorzugte Ausgestaltung. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vergaser
- 10
- Lufttrichter
- 11
- Innenraum
- 12
- Drosselklappe
- 13
- Strömungsrichtung der Luft
- 14
- Querschnittsverengung
- 15
- Erste Kraftstoffleitung
- 16
- Regelkammer
- 17
- Hauptdüse
- 18
- Pumpkammer
- 19
- Strömungsrichtung
- 20
- Strömungsdiode
- 21
- Absperrventil
- 22
- Zweite Kraftstoffleitung
- 23
- Hauptkraftstoffleitung
- 24
- Membranelement
- 25
- Leerlaufdüse
- 26
- Rückschlagventil
