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Verweis auf mitanhängige Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Nr. 62/111,717, die am 4. Februar 2015 eingereicht wurde und hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Vergaser und insbesondere auf eine Kraftstoffsteuervorrichtung für einen Vergaser.
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Hintergrund
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Viele Vergaser für benzinbetriebene Nutzmotoren haben eine Nadelventilanordnung zum Einstellen der Strömungsrate des Kraftstoffs, der einem Luft- und Kraftstoffmischdurchgang des Vergasers zugeführt wird. Das Nadelventil weist einen Schaft auf, der mittels Gewinde in einem Hohlraum in einem Vergaserkörper aufgenommen wird, und eine verjüngte oder konische Spitze, die mit einem ringförmigen Ventilsitz im Hohlraum zusammenwirkt, um die Strömungsrate des zwischen ihnen durchströmenden Kraftstoffs durch Drehen des Ventils zu verändern und zu steuern, um die konische Spitze relativ zum Ventilsitz vorwärts oder rückwärts zu bewegen.
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Zusammenfassung
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Bei einigen Ausführungsformen ist ein etwas flexibler Körper mit einem zentralen Durchgang in einem Vergaserventilhohlraum aufgenommen und weist einen axial länglichen Einlasskanal auf, der mit einem Kraftstoffversorgungskanal und einem Auslass stromabwärts des Einlasses in Verbindung steht, sowie ein Nadelventil mit einem Schaft, der in dem Ventilhohlraum aufgenommen ist, wobei ein zylindrischer Dosierabschnitt verschiebbar und drehbar in dem zentralen Durchgang aufgenommen und axial bewegbar ist, um den Einlass zumindest teilweise zu blockieren, um die effektive Strömungsfläche des Einlasses in den zentralen Durchgang zu ändern. Bei einigen Ausführungsformen ist der zylindrische Dosierabschnitt in dem zentralen Durchgang mit einer Presspassung aufgenommen und das Nadelventil ist einstückig, steht mit dem Ventilhohlraum in Gewindeeingriff und weist einen Kopf mit einem Werkzeugeingriffsmerkmal zum Drehen des Nadelventils auf.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und der besten Ausführungsart wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen fortgesetzt, in denen:
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1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Vergasers mit einer Kraftstoffsteuervorrichtung ist;
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2 eine Teil-Schnittansicht ist, die einen Teil eines Körpers des Vergasers und der Kraftstoffsteuervorrichtung zeigt;
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3 eine Teil-Schnittansicht ist, die einen Teil eines Körpers des Vergasers und einen Teil der Kraftstoffsteuervorrichtung zeigt;
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4 eine Seitenansicht eines Dosierkörpers ist;
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5 eine Querschnittsansicht des Dosierkörpers ist;
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6 ein Diagramm ist, das Änderungen der Leerlauf-Kraftstoff-Strömungsrate mit Anpassungen an repräsentative Brennstoff-Strömungsvorrichtungen zeigt;
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7 eine Querschnittsansicht eines drehbaren Drosselklappenvergasers mit einer Kraftstoffsteuervorrichtung ist;
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8 eine Teil-Schnittansicht einer modifizierten Form der Kraftstoffsteuervorrichtung in einem Vergaserkörper ist; und
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9 eine Schnittansicht eines modifizierten Körpers der Kraftstoffsteuervorrichtung aus 8 ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter genauerer Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 eine Kraftstoffsteuervorrichtung 8 für einen Vergaser, wie bspw. eine Schwimmerkammer, ein Drehtrommelventil, eine Drosselklappe oder einen Membranvergaser 11. Die Kraftstoffsteuervorrichtung 8 ist zumindest teilweise in einer Bohrung oder einem Hohlraum 12 eines Vergaserkörpers 14 aufgenommen und ist einstellbar, um die Strömungsrate des von dem Vergaser gelieferten Kraftstoffs zu dosieren, zu steuern oder zu begrenzen. Der Vergaser 11 kann ein Membran-Vergaser sein, der eine flexible Membran 15 aufweist, die den Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffdosierkammer 16 steuert. Die Kraftstoffdosierkammer 16 steht mit dem Hohlraum 12 über einen Durchgang 18 in Verbindung und die Kraftstoffsteuervorrichtung 8 steuert die Geschwindigkeit des Kraftstoffflusses durch eine Auslassbohrung 20 zu einer Düsenbohrung 21 in dem Vergaserkörper 14. Die Düsenbohrung 21 enthält eine Düse 22 oder eine Öffnung, durch die Kraftstoff in einen Brennstoff- und Luftmischkanal 23 gezogen wird, damit sie mit der durchströmenden Luft gemischt wird, wobei das resultierende Brennstoff-Luft-Gemisch dann einem laufenden Motor zugeführt wird. Dementsprechend beeinflusst die Einstellung der Kraftstoffströmungsrate an der Kraftstoffsteuervorrichtung 8 die Kraftstoffströmungsrate hin zur und durch die Düse 22 und somit die Reichhaltigkeit des an den Motor gelieferten Kraftstoff-Luft-Gemisches.
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Die Kraftstoffsteuervorrichtung 8 kann in zumindest einigen Ausführungsformen die Form eines Nadelventils haben und ein oder mehrere solcher Ventile können in einem Vergaser vorgesehen sein. Zumindest einige Ausführungsformen des Vergasers können zwei Nadelventile 10 umfassen, die drehbar vom Vergaserkörper 14 in getrennten Hohlräumen 12 getragen werden (von denen nur einer gezeigt ist), die in dem Körper ausgebildet sind. Die Drehung der Nadelventile 10 relativ zu dem Vergaserkörper 14 in einer Richtung führt die Nadelventile weiter in den Vergaserkörper hinein und die Drehung in der anderen Richtung zieht das Nadelventil aus dem Vergaserkörper heraus. Eine solche Drehung der Nadelventile 10 bewegt einen Endabschnitt 24 des Nadelventils relativ zu einer Öffnung oder dem Durchgang 18, um die Strömungsrate des Kraftstoffs durch diesen Kanal oder Durchgang zu steuern. Bei der dargestellten Ausführungsform steuert ein Nadelventil den Kraftstofffluss durch einen Teil eines Kraftstoffkreislaufs für niedrige Geschwindigkeiten und das andere Nadelventil steuert den Kraftstofffluss durch einen Teil eines Kraftstoffkreislaufs für hohe Geschwindigkeiten. Jedes Nadelventil 10 kann eine Begrenzerkappe aufnehmen, um die Drehung der Ventile und somit auch die Einstellung der Strömungsrate des Kraftstoffs durch den jeweiligen Kraftstoffkreislauf im Vergaser 10 zu steuern und zu begrenzen. Die Nadelventile 10 können im Allgemeinen parallel zueinander oder nebeneinander angeordnet werden, und sie können unabhängig voneinander über mindestens einen Teil ihres Einstellbereichs gedreht werden. Jedes Nadelventil 10 und jeder Hohlraum 12 können die gleichen Merkmale aufweisen, daher werden nur ein Nadelventil 10 und ein Hohlraum 12 im Detail gezeigt und beschrieben. Das Nadelventil 10, das in 1 gezeigt ist, ist repräsentativ und das Nadelventil 10, das in 2 und 3 gezeigt ist, veranschaulicht eine derzeit bevorzugte Ausführung des Nadelventils. Natürlich können auch andere Ausgestaltungen verwendet werden.
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Das Nadelventil 10 kann einen Schaft 28 mit einem Gewindeabschnitt 30 aufweisen, der in komplementäre Gewinde, die im Hohlraum 12 ausgebildet sind, oder in einen Halter 26, der in den Hohlraum 12 aufgenommen oder teilweise aufgenommen ist, eingreift. Ein Kopf 32 des Nadelventils 10 kann sich axial von einem hinteren Ende des Schaftes 28 erstrecken, und, um das Ventil 12 zu drehen und einzustellen, kann im Kopf 32 ein Werkzeugaufnahmeelement, wie bspw. eine Ausnehmung oder ein Schlitz 34, definiert sein, um die Drehung des Nadelventils 10 zu erleichtern. Natürlich kann das Werkzeugaufnahmeelement 34 in jeder gewünschten Form oder Ausrichtung ausgebildet sein und es kann statt eines Hohlraums oder Schlitzes einen Vorsprung umfassen. Das Nadelventil 12 kann eine oder mehrere Schultern 44 oder andere Merkmale aufweisen, die so ausgelegt sind, dass sie eine Anschlagfläche bereitstellen, die das Vorrücken des Nadelventils in den Vergaserkörper 14 begrenzt oder um in eine Dichtung innerhalb des Vergaserkörpers 14 einzugreifen, um zu vermeiden oder zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Vergaser 10 austritt.
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Der Schaft 28 und das Nadelventil 10 können im Allgemeinen um eine Drehachse 46 symmetrisch ausgebildet und zu einer Achse 47 des Hohlraums 12 konzentrisch sein. Der Hohlraum 12 kann zumindest teilweise durch die Auslassbohrung 20, die von dem Endabschnitt 24 des Nadelventils 10 beabstandet sein kann und zu dem Hauptbrennstoffdüsenkanal 21 führt, und durch eine oder mehrere Senkungen 50, die radial nach innen verlaufende Schultern definieren, die im Allgemeinen komplementär in Bezug auf die Schultern und entsprechende Flächen des Nadelventils angeordnet sein können, definiert sein, diese umfassen oder mit dieser in Verbindung stehen, so dass das Nadelventil in dem Hohlraum genau aufgenommen wird. Mindestens eine Hohlraumschulter 52 kann mit einer Nadelventilschulter in Eingriff stehen, um eine vollständig eingesetzte oder vorgeschobene Position des Nadelventils 10 relativ zu dem Vergaserkörper 14 zu definieren. In zumindest einigen Ausführungsformen befindet sich die Nadelventilschulter 44 zwischen dem Gewindeabschnitt 30 und dem Endabschnitt 24 und ist in 2 als unmittelbar am Gewindeabschnitt 30 angebracht gezeigt. Diese Schulter 44 greift in die Hohlraumschulter 52 an einer äußeren Oberfläche oder einen Eingang zu dem Hohlraum 12 in der dargestellten Ausführungsform ein.
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Der Endabschnitt 24 des Nadelventils 10 kann einen Dosierabschnitt umfassen oder definieren, der die Größe oder den Strömungsbereich des Kraftstoffströmungsweges zwischen dem Durchgang 18 und der Bohrung 20 einstellt. In zumindest einigen Ausführungsformen ist der Dosierabschnitt 24 durch ein axiales Ende 54 des Nadelventils 10 definiert oder umfasst es, obwohl der Dosierabschnitt von dem Ende 54 beabstandet sein könnte. In der dargestellten Ausführungsform ist der Dosierabschnitt 24 durch den Endabschnitt des Nadelventils definiert und ist zylindrisch mit konstantem Durchmesser. Natürlich können andere gewünschte Formen und Anordnungen verwendet werden, und der Dosierabschnitt 24 kann durch alle oder nur durch einen Teil des Endabschnitts mit konstantem Durchmesser oder durch einen anderweitig geformten Endabschnitt definiert werden.
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Um die Strömungsrate des Kraftstoffs zu steuern, wie oben angegeben, wird der Dosierabschnitt 24 des Nadelventils relativ zu einer Öffnung oder einem Durchgang, durch den Kraftstoff strömt, eingestellt oder bewegt. Die Öffnung oder der Durchgang kann innerhalb des Vergaser-Körpers selbst oder in einem separaten Bauteil definiert werden. In zumindest einigen Ausführungsformen, einschließlich der in den 2 und 3 gezeigten, ist ein Strömungssteuerkörper 58 in dem Hohlraum 12 aufgenommen und enthält einen Einlass 60 in Flüssigkeitsverbindung mit dem Durchlass 18 und einen Auslass 62 in Flüssigkeitsverbindung mit der Bohrung 20 und der Brennstoffdüsenbohrung 21 stromabwärts davon. Der Körper 58 kann allgemein zylindrisch sein und weist einen zentralen Durchgang 64 auf, in dem mindestens ein Teil des Nadelventil-Dosierabschnitts 24 aufgenommen ist und der zentrale Durchgang kann am Dosierabschnitt konzentrisch und koaxial ausgerichtet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform verbindet ein Teil des zentralen Durchgangs 64, der nicht von dem Nadelventil 10 eingenommen wird, den Einlass 60 mit dem Auslass 62, um einen Kraftstoffströmungsweg zwischen ihnen bereitzustellen. Zumindest dieser Abschnitt des zentralen Durchgangs 64 ist bis zu und einschließlich des gesamten zentralen Durchgangs 64 parallel und vorzugsweise koaxial zu dem Dosierabschnitt 24. Der Einlass 60 kann durch einen Hohlraum oder eine Öffnung durch den Körper 58 definiert sein, der nicht parallel zu dem zentralen Durchgang 64 ist und in der dargestellten Ausführungsform senkrecht zum zentralen Durchgang ist. Der Einlass 60 kann direkt mit dem Durchgang 18 ausgerichtet sein, sodass zumindest ein Teil des Einlasses den Durchgang 18 radial überlappt (relativ zu einer Achse des Durchlasses 18) oder axial an ihm ausgerichtet (relativ zu der Achse 46) ist, so dass Kraftstoff direkt aus dem Durchgang 18 durch den Einlass 60 strömen kann. Dies kann den Strömungsweg vereinfachen, indem man eine oder mehrere Windungen oder Biegungen entfernt, durch die der Kraftstoff sonst fließen würde, um den Auslass 62 zu erreichen. Der Einlass 60 kann durch einen durch eine Wand des Körpers gebildeten Schlitz definiert sein. Der Einlass 60 kann jede gewünschte Größe und Form aufweisen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Schnittpunkt des Einlasses 60 und des zentralen Durchlasses 64 ein Rechteck mit konstanter Breite (in Umfangsrichtung) über seine axiale Länge. Diese axial längliche, rechteckige Konfiguration hebt die nachteilige Wirkung von Brennstoffviskositätsschwankungen auf und verringert die Wahrscheinlichkeit einer Kraftstoffverdampfung. Der Einlass 60 kann sich verjüngen, wie in den 4 und 5 gezeigt, so dass die Umfangsbreite (relativ zur Achse 46) des Einlasses 60 von der Innenfläche 66 zu ihrer Außenfläche 68 zunimmt. Dies kann dazu beitragen, Kraftstoff in den Einlass zu füllen, und/oder es kann das Verformen des Körpers 58 und das Entfernen des Körpers vom Werkzeug oder der Gussform erleichtern, die verwendet wird, um den Körper zu bilden. Die Seitenwände 69 des Einlasses können relativ zueinander unter einem spitzen Neigungswinkel im Bereich von etwa 45° bis 75°, wünschenswerterweise von 50° bis 70° und vorzugsweise von etwa 60°, geneigt oder verjüngt sein.
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Der Strömungssteuerkörper 58 kann einen Mittelabschnitt 70 mit einem verringerten Außendurchmesser, verglichen mit den Abschnitten 72, 74 des Körpers, die axial außerhalb des Mittelabschnitts liegen, aufweisen. Die Abschnitte 72, 74, die sich axial außerhalb des Mittelabschnitts in wenigstens einigen Ausführungsformen befinden, umfassen die Enden des Körpers 58 und sind mit einer Presspassung innerhalb des Hohlraums 12 aufgenommen. Der Einlass 60 ist in dem Mittelabschnitt 70 ausgebildet, und jeder Kraftstoff, der nicht durch den Einlass strömt, kann in einem Umfangs- oder Ringspalt 76 (siehe 3) zwischen dem Körper und dem Vergaserkörper 14 aufgenommen werden, und dieser Kraftstoff kann schließlich in den Einlass fließen. Die Enden 72, 74 mit vergrößertem Durchmesser greifen in den Vergaserkörper 14 ein und können eine Dichtung außerhalb des Mittelabschnitts 70 vorsehen, um zu vermeiden oder zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Spalt 76 austritt. Der Körper 58 kann aus einem zumindest etwas flexiblen Material gebildet sein und kann eine gewisse Exzentrizität oder Fehlausrichtung des Dosierabschnitts 24 relativ zu dem Hohlraum 12 aufnehmen, wie sie beispielsweise auftreten können, wenn die Gewinde des Gewindeabschnitts 30 mit mindestens einem Teil des Hohlraums 12 nicht konzentrisch sind. Zumindest ein Einlassende 78 des Körpers kann eine sich verjüngende Innenfläche 80 (siehe 3) umfassen, die am äußeren Ende einen größeren Innendurchmesser als an Stellen hin zum Mittelabschnitt 70 bereitstellt. Dies kann den Empfang des Nadelventil-Dosierabschnitts 24 innerhalb des Durchgangs 64 erleichtern und kann auch einen Abstand (oder weniger Überlagerung) zwischen dem Dosierabschnitt und zumindest einem Teil des Endes 74 mit vergrößertem Durchmesser bereitstellen. Mit diesem Zwischenraum kann der Primärkontakt zwischen dem Dosierabschnitt 24 und dem Körper 58 innerhalb des Mittelabschnitts 70 liegen, der sich relativ zu dem Vergaserkörper 14 (zumindest teilweise aufgrund des Spalts 76 zwischen ihnen) biegen kann, um zumindest eine gewisse Fehlausrichtung des Dosierabschnitts 24 und des Hohlraums 12 aufzunehmen. Der Kontakt innerhalb des Mittelabschnitts 70 stellt auch eine Abdichtung zwischen dem Dosierabschnitt 24 und dem Körper 58 bereit, um zu vermeiden oder zumindest zu verhindern, dass Kraftstoff zwischen ihnen austritt. Der Durchmesser des Dosierabschnitts 24 kann gleich oder geringfügig größer sein als der innere Durchmesser von mindestens einem Abschnitt des Mittelabschnitts 70 (z.B. einem Abschnitt, der am Einlassende 78 angrenzt und zum Einlass 60 führt). In zumindest einigen Ausführungsformen kann dies Veränderungen in der Kraftstoffströmungsrate aufgrund der Exzentrizität zwischen dem Nadelventil 10 und dem Hohlraum 12 oder eine Spann- oder Seitenbelastung der Nadel im Gebrauch verringern oder eliminieren, da weder die Größe der offenen Fläche des Einlasses 60 noch die Abdichtung zwischen dem Dosierabschnitt 24 und dem Körper 58 von solchen Dingen betroffen wäre.
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Der Strömungssteuerkörper 58 kann auf jede beliebige Weise in den Hohlraum 12 eingebaut werden. In einem Verfahren wird der Körper 58 teilweise auf den Dosierabschnitt 24 des Nadelventils 10 gedrückt (z. B. in einer Ausrichtung, um die gewünschte Anpassung des Einlasses 60 an den Vergaserdurchgang 18 bei vollständiger Installation sicherzustellen) und das Nadelventil 10 wird in den Hohlraum 12 eingesetzt. Der Körper 58 wird in die Senkung 50 im Hohlraum 12 gedrückt und wird schließlich in eine Nadelventilschulter 82 angrenzend zum Dosierabschnitt 24 eingreifen. Die vollständig installierte Position des Körpers 58 kann mit der vollständig ausgefahrenen Position des Nadelventils 10 zusammenfallen, wobei die Nadelschulter 44 in die Hohlraumschulter 52, wie oben beschrieben, eingreift. In dieser Position überlappt der Dosierabschnitt 24 axial mindestens einen Teil des Einlasses 60 und blockiert dadurch den effektiven Strömungsquerschnitt des Einlasses, durch den Kraftstoff strömen kann. Aus dieser vollständig ausgefahrenen Position kann das Nadelventil 10 in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, um zumindest teilweise den Dosierabschnitt 24 aus dem Körper 58 herauszuziehen oder zurückzuziehen (d.h. das Nadelventil wird axial relativ zum Körper bewegt) und den Einlass 60 zu öffnen oder weiter zu öffnen, wodurch die effektive Strömungsfläche des Einlasses erhöht wird. Anstatt den Körper 58 auf den Dosierabschnitt 24 zu legen, bevor das Nadelventil 10 in den Hohlraum 12 eingeführt wird, kann der Körper 58 zumindest teilweise in die Senkung 50 unter Verwendung eines separaten Werkzeuges gedrückt werden, bevor das Nadelventil 10 in den Hohlraum 12 eingesetzt wird. Zu diesem Zweck kann der Körper 58 ein Ausrichtungsmerkmal wie eine Kerbe 84 (siehe 4) umfassen, die den Einbau des Körpers in einer gewünschten Ausrichtung erleichtern kann, wobei der Einlass 60 direkt mit dem Durchgang 18 überlappt/mit ihm ausgerichtet ist. Falls gewünscht, kann die vollständig installierte Position des Körpers 58 beim Bewegen des Nadelventils 10 in seine vollständig ausgefahrene Position, wie bei dem anderen Verfahren, erreicht werden. Dies kann dazu beitragen, die vollständig installierte Position des Körpers 58 über einen Produktionslauf der Vergaser 11 übereinstimmend zu definieren und die Abweichung unter Vergasern zu verringern. Eine gleichmäßige Positionierung des Körpers 58 und des Nadelventils 10 kann die Kalibrierung des Kraftstoffflusses im Vergaser erleichtern.
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Herkömmliche Nadelventile verwenden eine verjüngte Spitze der Nadel, die relativ zu einem Ventilsitz axial bewegbar ist, um die Breite eines ringförmigen Strömungsspaltes zwischen der Spitze und dem Vergaserkörper zu erhöhen oder zu verringern. Die radiale Breite des ringförmigen Spalts ist klein und der zumindest teilweisen Verstopfung durch Verschmutzung ausgesetzt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Partikel des Filtermaterials, was die effektive Strömungsfläche des Strömungsspalts verringert. Ferner liefert die Exzentrizität zwischen der verjüngten Spitze und dem Vergaserkörper einen unebenen Strömungsspalt (der in einigen Bereichen radial kleiner und in anderen größer ist), der die Strömungseigenschaften des Brennstoffs durch diesen verändert. Ferner stellt die sich verjüngende Spitze eine nichtlineare Änderung der Strömungsspaltfläche für eine gegebene axiale Bewegung des Nadelventils bereit, und dies kann die Empfindlichkeit des Nadelventils verringern (d.h. eine kleine axiale Bewegung kann zu einer großen Änderung der Kraftstoffströmungsrate führen). Diese Dinge einzeln oder in Kombination können die Kalibrierung der Vergaser aufgrund der signifikant unterschiedlichen Brennstoffströmungseigenschaften, die bei Vergasern innerhalb eines Produktionslaufs auftreten können, schwierig gestalten. Das heißt, die Menge der Einstellungen des Nadelventils zum Erreichen einer gewünschten Kraftstoffströmungsrate kann bei verschiedenen Vergasern innerhalb eines Produktionslaufs variieren.
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In zumindest einigen Ausführungsformen hat der Dosierabschnitt 24 einen konstanten Durchmesser und der Einlass 60 hat eine gleichmäßige Breite entlang seiner axialen Länge und dies ermöglicht eine lineare Änderung der offenen Oberfläche des Einlasses (seiner effektiven Strömungsfläche) für eine gegebene axiale Bewegung des Nadelventils 10. Weiterhin ist anstelle der Verwendung eines ringförmigen Spalts von relativ geringer Breite der Einlass 60 in einem offenen Bereich vorgesehen, dessen kleinste Abmessung beträchtlich größer ist als die radiale Breite des Ringspaltes in früheren Nadelventilen. Daher ist der Einlass 60 nicht anfällig für Verunreinigungen durch Verschmutzung. In zumindest einigen Ausführungsformen ist die kleinste Abmessung der Strömungsfläche des Einlasses 60 mindestens 140 µm und kann in einigen Ausführungsformen 200 µm oder mehr sein. Ferner erleichtert die größere offene Fläche des Einlasses einen Kraftstoffdurchfluss und verringert die Anzahl von Drehungen und kleinen Spalten, durch die der Kraftstoff strömen muss, wobei alle dazu neigen, die Dampferzeugung im Kraftstoff zu erhöhen, insbesondere wenn die Temperatur des Vergasers in einem erhöhten Zustand sein kann.
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Die Drehung des Nadelventils 10 bewegt den Dosierabschnitt 24 axial, was die axiale Länge des Einlasses 60 nach Bedarf freilegt oder zunehmend bedeckt, um eine gewünschte effektive Strömungsfläche des Einlasses zu schaffen. Die Exzentrizität ist zwischen dem Nadelventil 10 und dem Hohlraum 12 aufgenommen und verändert nicht den Strömungsquerschnitt des Einlasses oder macht den Einlass anfälliger für eine Verstopfung durch Schmutz. Die lineare Bewegung des Dosierabschnitts und die gleichmäßige Breite des Einlasses sorgen für eine größere Konsistenz unter Vergasern. Die Fähigkeit, den Kraftstofffluss durch den Einlass zuverlässig zu kalibrieren und zu steuern, wird verbessert, und die Presspassung zwischen dem Nadelventil 10, dem Strömungssteuerkörper 58 und dem Vergaserkörper 14 widersteht einer unbeabsichtigten Bewegung des Dosierabschnitts 24 relativ zum Einlass 60, wie sie durch Vibration oder andere Kräfte bei Gebrauch des Vergasers verursacht werden kann. Der geradlinige und konstante Durchmesser des Dosierabschnitts 24 (in Ausführungsformen, in denen ein solcher vorgesehen ist) widersteht auch dem Brechen während der Installation, wie es manchmal bei verjüngten Nadelventilspitzen auftritt, zum Beispiel, wenn sie vollständig vorgerückt sind und nicht konzentrisch mit dem Ventilsitz sind, mit dem sie in Eingriff stehen. Bei zumindest einigen Ausführungsformen greift der Dosierabschnitt 24 nicht direkt in den Vergaserkörper 14 ein und greift stattdessen nur in den Strömungssteuerkörper 58 ein, der aus einem polymeren oder metallischen Material bestehen kann, wie es gewünscht ist (wenn er aus Metall besteht können geeignete O-Ringe oder andere Dichtungen verwendet werden, um eine Abdichtung zwischen dem Dosierabschnitt und dem Körper bereitzustellen). Ein Polymerkörper 58 vermeidet die Porositätsprobleme mit Vergaserkörpern aus Aluminiumguss im Bereich des Hohlraums und Sitzes für herkömmliche Nadelventilanordnungen. Ein geeignetes Polymermaterial des Körpers 58 kann beispielsweise POM wie etwa Duracon M90-44 sein.
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6 veranschaulicht die verbesserte Steuerung des Kraftstoffflusses, die durch zumindest einige Ausführungsformen des Nadelventils 10 und des Strömungssteuerkörpers 58 in Vergasern erreicht werden kann. Die Darstellungslinien 90, 92 und 94 stellen Kraftstoffströmungsraten dar, die in drei verschiedenen Vergasern mit einem Nadelventil 10 und einem Strömungssteuerkörper 58, wie hierin beschrieben, erreicht werden. Die Durchflussraten durch den Einlass 60 der Durchflussregelkörpers sind in Abhängigkeit von der Position des Dosierabschnitts 24 relativ zum Körper 58 dargestellt. Die Durchflussraten wurden im Leerlaufmotorbetrieb gemessen. Die Darstellungslinie 96 zeigt die Strömungsgeschwindigkeit durch ein Nadelventil mit einer konischen Spitze gemäß dem Stand der Technik. Die Ventilanordnung nach dem Stand der Technik erfordert eine größere Bewegung des Nadelventils, um eine kalibrierte Kraftstoffströmungsrate zu erreichen, die durch die Linie 98 gezeigt ist. Und die Abweichung zwischen verschiedenen Vergasern des Standes der Technik mit der gleichen Ventilanordnung ist größer als die relativ kleine Variation, die durch die Darstellungslinien 90, 92, 94 gezeigt ist, die alle eine kalibrierte Brennstoff-Durchflussrate von etwa 2,25 Umdrehungen des Nadelventils zeigen. Diese geringe Variabilität unter den verschiedenen Vergasern erleichtert die Kalibrierung und Steuerung des Kraftstoffflusses innerhalb der Vergaser.
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7 zeigt einen drehbaren Drosselklappenvergaser
100 mit einer Kraftstoffsteuerungsvorrichtung
102.
1 bis
5 veranschaulichen die Verwendung der Kraftstoffsteuervorrichtung in einem Drosselklappenvergaser mit einem Drosselklappenventil. Der in
7 gezeigte Rotationsdrosselventil- oder Trommelvergaser
100 enthält ein Drosselventil
104, das um eine Achse
106 rotiert, um die Ausrichtung einer Drosselbohrung
108, die in dem Drosselventil
104 ausgebildet ist, mit einem Kraftstoff- und Luftmischdurchgang
110 zu verändern, um dadurch die Fluidströmungsrate durch den Kraftstoff- und Luftmischdurchgang zu verändern. Wenn sich das Drosselventil
104 dreht, bewegt es sich auch axial (z.B. gesteuert durch eine Nockenoberfläche), um eine Nadel
112 relativ zu einer Hauptbrennstoffdüse
114 zu bewegen und dadurch die Fluidströmungsrate durch die Hauptbrennstoffdüse zu steuern. Die Kraftstoffsteuervorrichtung
102 kann in einem Kraftstoffkreislauf oder Kraftstoffweg
116 zwischen der Hauptbrennstoffdüse
114 und einer Dosierkammer
118 aufgenommen werden. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann die Kraftstoffsteuervorrichtung
102 einen Strömungssteuerkörper
120 und ein Nadelventil
122 umfassen. Der Strömungssteuerkörper
120 kann auf die gleiche Weise wie der bereits beschriebene Strömungssteuerkörper
58 aufgebaut sein und kann einen Einlass
124 aufweisen, der über einen Durchgang
128 mit einem Auslass
126 in Verbindung steht. Das Nadelventil
122 kann auch genauso oder ähnlich wie das Nadelventil
10 aufgebaut sein und einen Dosierabschnitt
130 aufweisen, der zumindest teilweise im Durchgang
128 aufgenommen werden kann, um in wenigstens bestimmten Positionen den Einlass
124 zumindest teilweise zu blockieren, um die Fluidströmungsrate durch den Einlass zu steuern. Der Auslass
126 steht mit der Hauptbrennstoffdüse
114 über einen oder mehrere Durchgänge oder Öffnungen des Kraftstoffweges
116 in Verbindung. Der Strömungssteuerkörper
120 und das Nadelventil
122 können im Vergaser
100 installiert sein und können auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben, falls gewünscht, funktionieren. Der Drehventilvergaser
100 kann konstruiert sein, wie es in dem
US-Patent Nr. 7,114,708 offenbart ist, dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
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8 und 9 zeigen eine modifizierte Form eines Strömungssteuerkörpers 58', der in einem Ventilhohlraum 12' eines Vergaserkörpers aufgenommen ist. Wie in 8 gezeigt ist, weist der Ventilhohlraum 12' eine Düsenbohrung 20 auf, die mit einem Düsenöffnungsdurchgang 21 in Verbindung steht, der vorzugsweise koaxial zu einer Senkung 140 ist, die einen Endabschnitt des Körpers 58', wünschenswerterweise mit einer Presspassung, aufnimmt, um eine Abdichtung zwischen ihnen zur Verfügung zu stellen; er weist ferner eine zweite Senkung 142 mit einem etwas größeren Durchmesser auf, der einen ringförmigen Spalt oder Raum 76 zwischen dem Körper und dem Hohlraum bereitstellt und mit dem Kraftstoffversorgungskanal 18 in Verbindung steht und wünschenswerterweise auch eine umlaufende Rippe 144 des Körpers aufnimmt, vorzugsweise mit einer Presspassung, um eine Abdichtung zwischen ihnen vorzusehen. Eine koaxiale mit Gewinde versehene dritte Senkung 146 nimmt einen komplementären Gewindeabschnitt 30 eines Schaftes eines Nadelventils 10' auf und eine vierte koaxiale Senkung 148 nimmt vorzugsweise einen Kopf 32 des Nadelventils auf. Es ist ebenfalls wünschenswert, dass der Kopf 32 einen Schlitz oder ein anderes Werkzeugaufnahmemerkmal hat, um die Drehung des Nadelventils zur Einstellung der Ventilanordnung einzustellen. Die Senkbohrung 148 kann in eine Abschrägung oder koaxiale kegelstumpfförmige Bohrung 150 übergehen, die sich an einer Außenseite des Vergaserkörpers 14 öffnet. Wünschenswerterweise hat der Kopf 32 eine Konfiguration, die nicht durch herkömmliche, leicht verfügbare Werkzeuge wie einen Schraubendreher, einen Steckschlüssel, einen Inbusschlüssel usw. in Eingriff gebracht werden kann, um das Nadelventil zu drehen, sodass die Ventilanordnung nicht durch einen Endbenutzer eingestellt werden kann.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist der Strömungssteuerkörper 58' eine axial längliche Durchgangsbohrung 64 auf, die benachbart zu einem Ende in eine kegelstumpfförmige Bohrung 160 öffnet, um das Einführen des Nadelventils 10' in den Körper zu erleichtern. Der Körper weist eine äußere axiale längliche zylindrische Oberfläche 162 auf, die wünschenswerterweise koaxial zu der Bohrung 64 ist und im zusammengebauten Zustand in der Hohlraum-Senkung 142 aufgenommen ist und einen Durchmesser aufweist, der einen ringförmigen Raum oder Spalt 76 zwischen ihnen bildet, der mit dem Kraftstoffversorgungskanal 18 in Verbindung steht. Es ist ebenfalls wünschenswert, dass der Durchmesser dieser zylindrischen Oberfläche 162 ebenfalls etwas größer ist als der Durchmesser der Hohlraum-Senkung 140, um bei der Montage eine Presspassung zu schaffen, die eine Dichtung zwischen ihnen erzeugt. Weiterhin wünschenswert geht die zylindrische Oberfläche 162 in eine Abschrägung oder kegelstumpfförmige Oberfläche 164 über, die sich bis zum Ende 166 des Körpers erstreckt, um das Einführen des Endabschnitts des Körpers in die Hohlraum-Senkung 140 während des Zusammenbaus zu erleichtern. In einem zentralen Abschnitt weist der Körper einen durchgehenden und axial länglichen Schlitz oder Einlass 60 auf, der wünschenswerterweise mit sich verjüngenden oder geneigten Seitenwandflächen 69 bereitgestellt ist. Dieser Einlass 60 steht mit dem Kraftstoffströmungskanal 18, dem ringförmigen Raum oder Spalt 76 und dem inneren zentralen Durchgang oder der Bohrung 64 des Körpers 58' in Verbindung.
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Angrenzend an das andere Ende 170 weist der Körper eine umlaufend durchgehende Rippe 144 auf, die wünschenswerterweise einen Durchmesser aufweist, der etwas größer ist als der Durchmesser der Hohlraum-Senkung 142, um bei der Montage einen Presssitz oder eine Presspassung vorzusehen, der/die eine Abdichtung zwischen dem Körper und dem Vergaser vorsieht. Zudem ist wünschenswert, dass diese Rippe eine Abschrägung oder kegelstumpfförmige Fläche 176 an der axial inneren Kante der Rippe hat, um das Einsetzen des Körpers 58' in die Senkung 142 zu erleichtern.
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Wie in 8 gezeigt ist, ist das Ventil 10' wünschenswerterweise aus einem Stück und weist einen Schaft mit dem zylindrischen Dosierabschnitt 24 angrenzend an ein Ende auf, einen Kopf 32 angrenzend an sein anderes Ende, einen Gewindeabschnitt 28 zwischen diesen, der mit komplementären Gewinden in der Hohlraum-Senkung 146 in Eingriff bringbar ist, sodass eine Montagedrehung des Nadelventils den zylindrischen Abschnitt 24 relativ zum Einlass 60 in eine Richtung voran bringt und die Drehung in die andere Richtung den zylindrischen Abschnitt relativ zum Einlass zurückzieht, um dadurch die effektive Fläche durch den zylindrischen Dosierabschnitt 24 zu verändern, der bevorzugt einen Durchmesser aufweist, der etwas größer ist als der Durchmesser der Bohrung 64 des Steuerkörpers, um bei der Montage einen Presssitz vorzusehen, um eine Flüssigkeitsdichtung zwischen ihnen in wenigstens einem Abschnitt der Bohrung 64 zwischen dem äußeren Ende 170 und dem angrenzenden axialen Ende des Einlasses 60 bereitzustellen, wobei Kraftstoff in die Bohrung 64 des Körpers und durch sein Auslassende 166 strömt. Es ist ebenfalls wünschenswert, dass das Nadelventil eine im Wesentlichen radial verlaufende oder rechtwinklige Schulter 82' aufweist, die die Verwendung des Nadelventils erleichtern kann, um den Steuerkörper 58' anfänglich in die Senkungen 140 und 142 des Ventilhohlraums 12' einzuführen und in die zusammengebaute Beziehung zu positionieren. Bei einigen Ausführungsformen kann diese Schulter 82' auch in eine komplementäre ringförmige Schulter zwischen der Senkung 144 und 146 des Ventilhohlraums 12' eingreifen, um einen positiven Anschlag zu schaffen, der das Ausmaß begrenzt, in dem die Ventilanordnung in den Hohlraum und/oder den zylindrischen Abschnitt 24 auf dem Steuerkörper 58' eingeführt werden kann.
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Der Steuerventilkörper 58' kann in gleicher Weise wie oben beschrieben in Bezug auf die Montage des Steuerkörpers 58 in den Hohlraum 12 mit einer Presspassung oder Presspassung in die Senkungen 140 und 142 des Ventilhohlraums 12' eingesetzt werden und so werden diese Wege hiermit durch Bezugnahme aufgenommen und werden nicht wiederholt.
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Während die hier offenbarten Formen der Erfindung gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen darstellen, sind viele andere möglich. Es ist hier nicht beabsichtigt, alle möglichen äquivalenten Formen oder Verzweigungen der Erfindung zu erwähnen. Es versteht sich, dass die hier verwendeten Begriffe lediglich beschreibend und nicht beschränkend sind und dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der Idee oder dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
