DE19529799A1

DE19529799A1 - Startvorrichtung für Ottomotoren

Info

Publication number: DE19529799A1
Application number: DE1995129799
Authority: DE
Original assignee: Dolmar GmbH
Current assignee: Makita Engineering Germany GmbH
Priority date: 1995-08-12
Filing date: 1995-08-12
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2015-08-13
Also published as: DE19529799C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Startvorrichtung für Ottomotoren mit einem Drosselorgan.

Kleine, schnellaufende Otto-Vergasermotoren verfügen vorrangig neben der Drosselklappe über eine Choke-Klappe, die zum Kaltstart geschlossen werden muß. In der einfachsten Ausführung wird die Choke-Klappe manuell geschlossen und erlaubt dann nur noch minimale Luftzufuhr. Das vom Motor angesaugte Gemisch ist folglich stark mit Kraftstoff angereichert. Nach dem Start reicht die zugeführte Luftmenge nicht mehr für ein zündfähiges Gemisch aus. Der Motor stirbt nach dem Start sofort wieder ab, wenn die Choke-Klappe nicht umgehend geöffnet wird. Wird die Klappe jedoch sofort vollständig geöffnet, magert das Gemisch übermäßig ab, wodurch wiederum kein zündfähiges Gemisch entstehen kann und der Motor ebenfalls abstirbt.

Da derartige Kaltstartvorrichtungen eines kundigen Bedieners bedürfen, wurden in der Vergangenheit verschiedene Mechanismen vorgeschlagen, die den Kaltstart vereinfachen sollen. Bei diesen Vorrichtungen werden die Choke- und die Drosselklappe meist durch eine Vorrichtung verbunden, so daß mit dem Schließen der Choke-Klappe gleichzeitig ein erhöhter Leerlauf eingestellt wird. Wird die Drosselklappe geöffnet, öffnet sich zur Deckung des erhöhten Luftbedarfs gleichzeitig die Choke-Klappe etwas. Die Kaltstartproblematik im Leerlauf wird von solchen Konstruktionen allerdings nicht gelöst.

Aus der DE 31 43 076 ist ein Mechanismus bekannt, bei dem Drossel- und Choke-Klappe über eine komplizierte Mechanik miteinander verbunden sind.

Zum Kaltstart wird die Chokeklappe geschlossen und gleichzeitig die Hauptdrosselklappe etwas geöffnet. In ihrer Schließstellung ist die Chokeklappe durch Anschlag innerhalb des Vergasers arretiert. Bei Anspringen des Motors gelangt ein Drucksignal zu einem pneumatischen Stellglied, das die Chokeklappe auf einen maximalen Spalt öffnet. Der Chokezug muß dann in verschiedenen Stufen zurückgestellt werden.

Nachteil dieser vorbekannten Startvorrichtung ist, daß der Bediener die Entscheidung darüber treffen muß, wie weit der Choke nach erfolgtem Startvorgang zurückgestellt werden muß und kann. Weiterhin weisen sämtliche vorbekannten Vorrichtungen eine komplexe Anordnung von Verbindungshebeln und Steuerorganen zwischen Drossel- und Choke-Klappe auf. Dies birgt den weiteren Nachteil, daß sämtliche zusätzlichen Bauteile neue Fehlerquellen darstellen und genau eingestellt sein müssen, um die korrekte Funktion zu gewährleisten. Da diese Bauteile sich außen am Vergaser befinden, sind sie besonders anfällig für Beschädigungen, was in verstärktem Maße bei Handarbeitsgeräten, wie z. B. Motorsägen, zum Tragen kommt, mit denen nicht immer besonders sorgsam umgegangen wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgemäß, eine Startvorrichtung für Ottomotoren vorzuschlagen, die einen stabilen Leerlauf des Motors unter allen Betriebsbedingungen, vorrangig nach dem Startvorgang ermöglicht. Die erfindungsgemäße Startvorrichtung soll möglichst einfach und damit kostengünstig zu produzieren und in der Anwendung wenig störanfällig sein. Sie soll dem Benutzer insbesondere die Entscheidung abnehmen, ob und wie weit die Kaltstartvorrichtung beim Start einzulegen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Startvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Startvorrichtung besteht aus einem Drosselorgan, das direkt auf den Ansaugdruck des Motors reagiert. Das Drosselorgan befindet sich im Ansaugkanal des Vergasers und reagiert ohne Zwischenschaltung von weiteren Bauteilen auf den vom Motor erzeugten Unterdruck. Bei steigendem Unterdruck öffnet es sich folglich und erlaubt eine ausreichende Luftzufuhr zur Erzeugung eines zündfähigen Gemisches. Die Abstimmung muß dabei so erfolgen, daß der bei Leerlauf im Ansaugrohr herrschende Unterdruck das Drosselorgan in eine Stellung bringt, die eine Luftzufuhr gestattet, die für jeden Betriebszustand im Leerlauf ausreichend ist. Bei kaltem Motor muß gerade soviel Luft durchströmen, daß das Gemisch nicht zu mager ist, während das Gemisch bei warmem Motor nicht überfetten darf.

Die Öffnung des Drosselorgans erfolgt vorzugsweise gegen eine rücktreibende Kraft. Diese rücktreibende Kraft muß so auf die Strömungsverhältnisse im Leerlauf abgestimmt sein, daß sich das Drosselorgan so weit öffnet, daß die Luftmenge für ein zündfähiges Gemisch unter allen Betriebsbedingungen und insbesondere nach dem Kaltstart ausreicht.

Bei stehendem Motor herrscht im Ansaugsammler atmosphärischer Druck. Das Drosselorgan ist dann teilweise oder vollständig geschlossen, d. h., daß höchstens eine geringe Luftmenge einströmen kann. Beim Start des Motors strömt zunächst wenig Luft ein, so daß der Brennstofförderdruck hoch liegt und das entstehende Gemisch fett ist. Beim Anspringen des Motors steigt der Unterdruck im Ansaugsammler an und das Drosselorgan öffnet sich, wodurch eine Überfettung des Gemisches verhindert wird. Im Gegensatz zu den herkömmlichen, handbetätigten Choke-Mechanismen bleibt die Entscheidung, wann und um welchen Betrag die Ansaugöffnung freigegeben wird, nicht dem Bediener überlassen. Das System reagiert selbständig auf die sich ändernden Verhältnisse im Ansaugtrakt und Fehlbedienungen sind ausgeschlossen.

Das Drosselorgan kann die Ansaugöffnung mit steigendem Ansaugdruck kontinuierlich oder aber stufenweise zunehmend freigeben. Vorzugsweise öffnet das Drosselorgan erst ab einem bestimmten Unterdruck- Schwellenwert, um sicherzustellen, daß das angesaugte Gemisch beim Kaltstart genügend angereichert wird.

Die erfindungsgemäße Kaltstartvorrichtung kann beispielsweise als Drosselklappe ausgeführt sein, die gegen eine rücktreibende Kraft, beispielsweise von einer Feder, zu öffnen ist. Denkbar ist als weitere Ausführungsform aber auch ein Membranventil.

Neben der vereinfachten Bedienung ist ein weiterer Vorteil, daß keine Bauteile zur Steuerung der Choke-Klappe vorgesehen sind, die fehleranfällig sind und sorgfältig eingestellt werden müssen, damit der Motor zuverlässig gestartet werden kann. Da der Ansaugdruck direkt am Drosselorgan angreift, können Vorrichtungen, wie Unterdruckdosen und entsprechende Umlenkhebel entfallen. Dies ist aus Kostengründen sowohl in der Produktion als auch bei der Wartung vorteilhaft.

Die erfindungsgemäße Startvorrichtung kann sowohl vollständig außerhalb des Vergasers angebracht als auch in den Vergaser integriert werden. Vorteil der außen angebrachten Startvorrichtung ist, daß die komplette Baugruppe nach dem Kaltstart einfach vom Ansaugsammler abgenommen werden kann, sobald der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat. Der Benutzer kann den Motor solange im Leerlauf laufen lassen, bis die Betriebstemperatur erreicht ist, da mit einem Absterben des Motors mit den üblichen, damit verbundenen Schwierigkeiten des erneuten Startes nicht zu rechnen ist. Da keine Verbindungen zwischen Startvorrichtung und Vergaser notwendig sind, muß zum Entfernen der Startvorrichtung lediglich eine Flansch gelöst werden. Beim nächsten Kaltstart kann die Startvorrichtung wieder zugestellt werden, ohne daß Einstellarbeiten notwendig sind.

In vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann die extern angebrachte Startvorrichtung vom Ansaugsammler weggeschwenkt oder als Schieber verschoben werden. Einlegen und Ausschalten der Startvorrichtung erfolgt einfach durch eine Dreh- bzw. Schubbewegung. Da keine Kopplung zwischen sonstigen Vergaserkomponenten und der Startvorrichtung gegeben sind, sind diese Konstruktionen besonders einfach und wenig störanfällig.

Die außerhalb des Vergasers angeordnete Startvorrichtung eignet sich auch hervorragend zum Nachrüsten bei bereits existierenden Vergasern. Lassen sich Motoren mit der vorhandenen Startvorrichtung in kaltem Zustand nur schwer starten, kann die vorhandene Startvorrichtung totgelegt und die erfindungsgemäße Startvorrichtung außerhalb des Vergasers aufgesetzt werden. Nach dem Kaltstart wird sie dann wieder entfernt.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sorgt für eine Arretierung des Drosselorganes in einer vorgegebenen teilweise oder vollständig geöffneten Position. Sobald der im Ansaugsammler entstandene Unterdruck ausreicht, um das Drosselorgan auf eine bestimmte, vorgegebene Öffnung zu öffnen, kann das Drosselorgan in dieser Stellung arretiert werden. Die Arretierung kann selbsttätig erfolgen. Damit wird verhindert, daß, insbesondere bei Einzylindermotoren und niedrigen Drehzahlen, das Drosselorgan durch den unterschiedlichen Ansaugdruck zu schwingen anfängt und der Motor durch Überfettung abstirbt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß beispielsweise ein Membranventil als Drosselorgan auch in bereits vorhandene Choke- Klappen bei anderen Konstruktionen integriert werden kann. Der Benutzer kann dann die Choke-Klappe vollständig schließen. Nach dem Kaltstart ist die hinreichende Versorgung mit Verbrennungsluft durch das öffnende Membranventil sichergestellt, ohne daß der Benutzer den Choke in genau vorgegebenem Maße zurücknehmen muß. Fehlbedienungen sind praktisch ausgeschlossen. Es genügt, den Choke bei warmgelaufenem Motor wieder vollständig einzuschieben.

Natürlich kann die erfindungsgemäße Startvorrichtung auch über eine Art Choke-Zug ferngesteuert betätigt werden. Denkbar ist hier insbesondere eine Fernsteuerung, die das Drosselorgan auf volle Öffnung einstellt bei der der Querschnitt des Ansaugsammlers vollständig freigegeben wird. Die Startvorrichtung muß dann nicht vom Vergaser abgenommen oder weggeschwenkt werden.

Diese Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung an kleinen, schnell laufenden Zweitakt-Ottomotoren, wie sie z. B. für Handrasenmäher, Motorsägen und andere motorgetriebene Handarbeitsgeräte verwendet werden. Gerade bei diesen Geräten treten immer wieder Schwierigkeiten beim Kaltstart auf. Komplizierte Startvorrichtungen sind weder aus Kostengründen vertretbar, noch robust genug, um der teilweise wenig pfleglichen Behandlung dieser Geräte zu widerstehen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Startvorrichtung anhand der beigefügten Abbildung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt den Ansaugtrakt eines Ottomotors mit aufgesetzter erfindungsgemäßer Startvorrichtung mit Drosselklappe im Schnitt.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Startvorrichtung mit Vertikalschieber und Membranventil im Schnitt

Fig. 3a + 3b zeigen eine Startvorrichtung mit Drehschieber und Membranventil in Draufsicht und im Schnitt

Fig. 4a + 4b zeigen eine Startvorrichtung mit Horizontalschieber und Membranventil ebenfalls in Draufsicht und im Schnitt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist an den Einlaß 1 des Motors 2 ein Vergaser mit erfindungsgemäßer Startvorrichtung 3 angeflanscht. Vor dem Ansaugkanal 4 befindet sich eine Drosselklappe 5, die gegen eine Feder 6 zu öffnen ist. Zum Kaltstart wird die Drosselklappe 5 geschlossen. Bei stehendem Motor und somit atmosphärischem Druck im Ansaugkanal 4 ist die Klappe 5 vollständig geschlossen. Beim Startvorgang entsteht im Ansaugkanal 4 ein Unterdruck, der dazu führt, daß die Drosselklappe 5 entgegen der von der Feder 6 ausgeübten Kraft um einen bestimmten Betrag geöffnet wird. Die Feder 6 ist so bemessen, daß die frei gegebene Öffnung ausreicht, um im Leerlauf ein zündfähiges Gemisch sowohl bei kaltem als auch bei warmem Motor sicherzustellen.

Die Drosselklappe 5 kann nach erfolgtem Startvorgang bei warmgelaufenem Motor voll geöffnet werden. Wahlweise kann die Startvorrichtung 3 auch vollständige abgenommen werden.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Startvorrichtung mit einem Vertikalschieber 7, in den ein Membranventil 8 integriert ist. Der Vertikalschieber 7 wird von Führungsstiften 9 gehalten und ist entlang dieser Führungsstifte senkrecht zur Ansaugöffnung verschiebbar. Vorzugsweise kann der Vertikalschieber 7 durch Drehung einer Nockenwelle 10 entgegen dem Druck von Federn 11 auf die Ansaugöffnung geschoben werden. Beim Starten des Motors wird das Membranventil 8 durch den im Ansaugkanal 4 entstehenden Unterdruck leicht geöffnet, so daß die zur Herstellung eines zündfähigen Gemisches benötigte Luftmenge zugeführt werden kann. Nachdem der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat, kann die Nockenwelle 10 in ihre Ausgangsposition zurückgedreht werden, wodurch der Vertikalschieber 7 durch die Federn 11 wieder vom Ansaugkanal 4 abgehoben wird und die volle Ansaugöffnung freigibt.

Die Fig. 3a und 3b zeigen einen Drehschieber 12, in den ebenfalls ein Membranventil 8 integriert ist. Über eine Betätigungsvorrichtung 13 läßt sich der Drehschieber 12 um eine Drehachse 14 vom Ansaugkanal 4 abschwenken. Die Funktionsweise beim Starten des Motors entspricht dabei dem Ausführungsbeispiel mit Vertikalschieber.

Die Fig. 4a und 4b zeigen eine Startvorrichtung mit Horizontalschieber 15, der ebenfalls über ein Membranventil 8 verfügt. Ist die Betätigungsvorrichtung 13 herausgezogen, so befindet sich der Horizontalschieber mit dem Membranventil vor dem Ansaugkanal 4 und läßt nur die zum Kaltstart notwendige Luftmenge einströmen. Nach erfolgtem Start und betriebswarmen Motor kann die Startvorrichtung durch Einschieben der Betätigungsvorrichtung 13 vom Ansaugkanal weggeschoben werden, so daß die volle Ansaugöffnung freigegeben wird.

Bezugszeichenliste

1 Einlaß
2 Motor
3 Startvorrichtung
4 Ansaugkanal
5 Drosselklappe
6 Feder
7 Vertikalschieber
8 Membranventil
9 Führungsstift
10 Nockenwelle
11 Feder
12 Drehschieber
13 Betätigungsvorrichtung
14 Drehachse
15 Horizontalschieber

Claims

1. Startvorrichtung (3) für Ottomotoren mit einem Drosselorgan (5, 8), dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Drosselorgans (5, 8) unmittelbar vom Saugdruck im Motor steuerbar ist.

2. Startvorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5) gegen eine rücktreibende Kraft (6) zu öffnen ist.

3. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5, 8) bei atmosphärischem Druck vollständig oder teilweise geschlossen ist.

4. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5) vom zunehmendem Saugdruck kontinuierlich zu öffnen ist.

5. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5) vom zunehmendem Saugdruck stufenweise zu öffnen ist.

6. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5, 8) bis zu einer vorgegebenen Maximalöffnung zu öffnen ist.

7. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß das Drosselorgan (5, 8) unterhalb eines vorgegebenen Saugdruckschwellenwertes in seiner geschlossenen Stellung verbleibt.

8. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5, 8) in vorgegebenen Stellungen arretierbar ist.

9. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5) in einer Position arretierbar ist, in der der volle Querschnitt des Ansaugsammlers (1) freigegeben wird.

10. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (5, 8) bei erstem Durchlaufen einer vorgegebenen Position in dieser arretierbar ist.

11. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan eine zu öffnende Drosselklappe (5) ist.

12. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (11) ein Membranventil (8) ist.

13. Startvorrichtung (3) nach Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranventil (8) in einer herkömmlichen Choke-Klappe angeordnet ist.

14. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Startvorrichtung (3) im Vergaser (2) integriert ist.

15. Startvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Startvorrichtung (3) außerhalb des Vergasers (2) angeordnet ist.

16. Startvorrichtung (3) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Startvorrichtung vom Vergaser abnehmbar ist.

17. Startvorrichtung (3) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Startvorrichtung (3) vom Ansaugkanal (4) abschwenkbar ist.

18. Startvorrichtung (3) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Startvorrichtung (3) mittels eines Schiebers (7, 12, 15) vom Ansaugkanal (4) herunterschiebbar ist.

19. Verwendung der Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 für schnellaufende kleine Zweitaktmotoren.