DE19818718A1 - Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine von der Art eines kompakten, luftgekühlten Zweitakt-Benzinmotors, der an einem auf dem Rücken tragbaren Arbeitsgerät angebracht ist, insbesondere eine Verbrennungs­ kraftmaschine mit einem eine Art von Umlauf aufweisenden Vergaser, der als Umlauf-Vergaser bezeichnet wird.

Von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebene Arbeitsgeräte, wie beispielsweise tragbare Schneidegeräte, Sprühgeräte für Chemikalien, Hoch­ leistungsgebläse oder ähnliche Geräte sind allgemein bekannt, und einige der Kraftmaschinen sind mit einem Umlauf-Vergaser ausgestattet.

Der Aufbau eines herkömmlichen Umlauf-Vergasers 2 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Unter dem Vergaser 2 ist ein Kraftstofftank 4 vorgesehen. Der Vergaser 2 verfügt über einen Kraftstoff­ umlaufweg, durch den über eine Ansaugleitung 6 der im Kraftstofftank 4 enthaltene Kraftstoff einer über dem Kraftstofftank 4 angeordneten Kraftstoffkammer 22 zugeführt wird. Der eingespeiste überschüssige Kraftstoff wird über eine Rückführleitung 8 zum Kraftstofftank 4 zurückgeführt.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise des Vergasers 2 beschrieben. Vor dem Starten einer Verbrennungskraftmaschine wie beispielsweise eines nicht dargestellten, kompakten, luftgekühlten Zweitakt-Benzinmotors wird beispielsweise zunächst durch manuelles Zusammendrücken und Loslassen eines Balls 10 einer im Vergaser 2 angeordneten Initialpumpe in einer Pumpkammer 12 des Balls 10 ein Unterdruck erzeugt. Dadurch wird ein Saugkontrollventil 14 geöffnet und ein Abgabekontrollventil 16 geschlossen, wodurch in einer von einer zwischen dem Saugkontrollventil 14 und dem Abgabekontrollventil 16 angeordneten Membran 20 gebildeten Membrankammer 18 ein Unterdruck erzeugt wird. Infolgedessen fließt der Kraftstoff im Kraftstofftank 4 durch die Ansaugleitung 6 und das Saugkontrollventil 14 in die Pumpkammer 12. Daraufhin entsteht durch erneutes Drücken des Balls 10 in der Pumpkammer 12 ein Überdruck, der das Saugkontrollventil 14 schließt und das Abgabe­ kontrollventil 16 öffnet, wodurch der Kraftstoff, der die Pumpkammer 12 füllt, in die Membrankammer 18 und weiter in die Kraftstoffkammer 22 eingespeist wird. Das Zusammendrücken und Loslassen des Balls 10 wird mehrmals wiederholt, bis die Kraftstoffkammer 22 mit Kraftstoff gefüllt ist.

Wenn dann die Verbrennungskraftmaschine gestartet wird, wirken die Druckstöße (der Druck wechselt zwischen Überdruck und Unterdruck) in einer (nicht dargestellten) Kurbelkammer auf die Rückseite der Membran 20 ein, wodurch sich der Druck in der Membrankammer 18 ändert. Der Kraftstoff im Kraftstofftank 4 wird ohne Unterbrechung durch die auf die Membran 20 einwirkenden andauernden Druckstöße durch die Ansaugleitung 6 in die Kraftstoffkammer 22 eingespeist. Ferner wird der der Kraftstoffkammer 22 zugeführte Kraftstoff durch eine Hauptdüse 26 bemessen und wird aus einer Nadeldüse 28 herausgesaugt. Daraufhin wird er in ein Luft-Kraftstoffgemisch umgewandelt und in einen Zylinder der Kraftmaschine eingesaugt. In die Kraftstoffkammer 22 eingespeistes überschüssiges Benzin fließt über eine Sperre 29 und kehrt über die Rückführleitung 8 in den Kraftstofftank 4 zurück. Auf der Ansaugseite eines Lufttrichterabschnitts 30 des Vergasers 2 ist ein Luftfilter 32 vorgesehen.

Eine Belüftung 23 steht mit dem Kraftstofftank 4 durch die Rückführleitung 8 auf der Ablaufseite des Kraftstoffumlaufweges, das heißt auf der Kraftstoff-Rückholseite in Verbindung. Wenn beispielsweise in die Kraftstoff­ kammer 22 unter äußerst hohen Temperaturen in der Sommerzeit die Mischung von verdampftem Kraftstoff und Luft im oberen Raum des Kraftstofftanks 4 aufgeheizt wird und sich dadurch ausdehnt, wird somit der Druck im Tank 4 immer noch auf Atmosphärendruck gehalten, da der Kraftstofftank 4 durch die Belüftung 23 entlüftet wird.

Wenn ein Benutzer das tragbare Arbeitsgerät mit der Verbrennungskraft­ maschine auf seinem Rücken trägt, wird diese in verschiedene Stellungen, beispielsweise von einer aufgerichteten Stellung in eine schräge Stellung gebracht. In solch einem Fall bewegt sich der Kraftstoffspiegel im Kraftstofftank 4 bezüglich des Kraftstofftanks 4 von einer durch eine durchgezogene Linie dargestellten Lage zu einer in Fig. 5 durch eine gestrichelte Linie dargestellten Lage. Das kann dazu führen, daß der untere Abschnitt der Rückführleitung 8 verschlossen wird. Wenn in einem solchen Fall die Luft und der verdampfte Kraftstoff im Raum innerhalb des Kraftstofftanks 4 aufgeheizt wird und sich wie oben beschrieben ausdehnt, kann das dazu führen, daß der Kraftstoff aus der Belüftung 23 leckt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskraftma­ schine zu schaffen, die das Problem einer Kraftstoffleckage durch die Belüftung hindurch auf wirksame Weise löst und gleichzeitig die Einschränkungen bestehender Geräte bezüglich der gesamten Abmessungen und der Gestaltung berücksichtigt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kraftstofftank; einem Vergaser, der über eine Belüftung an einem Ort über dem Kraftstofftank verfügt; einem Kraftstoffumlaufweg, der auf einer Zulaufseite dem Vergaser Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zuführt und auf einer Ablaufseite überflüssigen Kraftstoff zum Kraftstofftank zurückführt und einer mit der Belüftung in Verbindung stehende Kraftstoffauffangkammer, die über einen Luftauslaß verfügt, so daß der Kraftstoff, der vom Kraftstofftank durch die Ablaufseite des Kraftstoffumlaufweges rückwärts fließt und durch die Belüftung leckt von der Kraftstoffauffangkammer aufgefangen wird.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine der Erfindung eine aufgerichtete Stellung einnimmt, steht der Kraftstoffumlaufweg und der Kraftstofftank mit der Atmosphäre über die Belüftung, die Kraftstoffauffangkammer und den Luftauslaß in Verbindung. Wenn die Verbrennungskraftmaschine andererseits schräg gehalten wird und dadurch das ablaufseitige Ende der Rückführleitung des Kraftstoffumlaufweges durch den Kraftstoff im Kraftstofftank verschlossen wird, wird der sich darin befindende Kraftstoff durch diese hindurch aufgrund der Ausdehnung der Luft und/oder des verdampften Kraftstoffs im Kraftstofftank herausgepumpt. Infolgedessen kann er durch die Belüftung lecken. In einem derartigen Fall fließt der aus der Belüftung geleckte Kraftstoff in die Kraftstoffauffangkammer und wird darin aufgefangen. Somit verhindert diese, daß ausgelaufener Kraftstoff auf der Kleidung eines Benutzers Flecken bildet oder daß dieser auf Agrarprodukte gelangt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Kraftstoff­ auffangkammer mit einem Einlaß versehen, der mit der Belüftung in Verbindung steht, und der Einlaß ist an einem unteren Teil der Kraftstoffauffangkammer und über der Belüftung angeordnet.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine eine aufgerichtete Stellung einnimmt und der Kraftstoffumlaufweg nicht länger vom Kraftstoff verschlossen ist, fließt der von der Kraftstoffauffangkammer aufgenommene Kraftstoff aufgrund der Schwerkraft zu der unter dem Einlaß angeordneten Belüftung und fließt durch den Kraftstoffumlaufweg zum Kraftstofftank zurück. Somit besteht ein vollständiges Kraftstoffumlaufsystem für den Vergaser.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine einen Großteil eines Ausführungsbeispiels einer Verbrennungs­ kraftmaschine darstellende, teilweise geschnittene Seitenansicht, eines auf dem Rücken tragbaren Arbeitsgeräts mit einem daran angebrachten Ausführungsbeispiel der Verbrennungskraftmaschine;

Fig. 2 eine vergrößerte Längsschnittansicht, die die Verbindungen zwischen einem Luftfilter, einer Kraftstoffauffangkammer und einer Belüftung aus Fig. 1 darstellt;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Rückansicht der in Fig. 1 dargestellten Verbrennungskraftmaschine, die einen Großteil dieser Maschine darstellte

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht entlang der Linie IV-IV in Richtung der in Fig. 2 dargestellten Pfeile; und

Fig. 5 eine schematische Längsschnittansicht eines typischen herkömmlichen eine Art von Umlauf aufweisenden Vergasers.

Eine auf einem in Fig. 1 dargestellten tragbaren Arbeitsgerät angebrachte Verbrennungskraftmaschine 50 ist beispielsweise eine Kraftmaschine von der Art eines luftgekühlten Zweitaktmotors mit einem Hubraum von ungefähr 25 ccm. Dieser weist einen Umlauf-Vergaser 54 auf, wie er in Fig. 5 dargestellten ist. Der Vergaser hat einen unter dem Vergaser 54 angeordneten Kraftstofftank 56, einen auf der einen Seite des Vergasers 54 angeordneten Luftfilter 57 und eine Kraftstoffauffangkammer 58, die von dem Luftfilter 57 durch die obere Wand des Luftfiltergrundgehäuses 57a getrennt ist und einen oberen Raum des Luftfilters 57 bildet. Die Kraftstoffauffangkammer 58 ist über eine Leitung 62 mit einer Belüftung 60 des Vergasers 54 verbunden. Die gesamte Verbrennungskraftmaschine 50 ist auf einem Tragegestell 64 angebracht, und ein Benutzer trägt das Tragegestell 64 auf seinem Rücken mit Gurten 66 auf seiner Schulter.

Es gibt verschiedene Arten von auf dem Rücken tragbaren Arbeitsgeräten wie beispielsweise tragbare Schneidegeräte, Sprühgeräte für Chemikalien, Hochleistungsgebläse oder ähnliche Geräte. Unter anderem und im Fall eines tragbaren Schneidegerätes wird beispielsweise eine mit einem sich drehenden Messer verbundene Abtriebswelle durch eine Antriebswelle 67 der Kraftmaschine 52 in Drehung versetzt.

Da der Vergaser 54, der Kraftstofftank 56, der Luftfilter 57 und die Belüftung 60 des Ausführungsbeispiels denselben Aufbau und denselben Funktionen wie jeweils der Vergaser 2, der Kraftstofftank 4, der Luftfilter 32 und die Belüftung 23 der in Fig. 5 dargestellten herkömmlichen Bauart aufweisen, wird auf deren Beschreibung zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet.

Das Ausführungsbeispiel verfügt auf ähnliche Weise über einen ähnlichen Kraftstoffumlaufweg mit Teilen wie die Ansaugleitung 6, die Kraftstoffkammer 22 und die Rückführleitung 8 einer herkömmlichen Kraftmaschine. Deshalb wird auch auf die Beschreibung des Kraftstoffumlaufweges des Ausführungsbeispiels verzichtet. Die gleichen Teile wie im herkömmlichen Kraftstoffumlaufweg werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine Beschreibung wird darum ebenso verzichtet, da diese bereits beschrieben worden sind.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 wird nun die Kraftstoffauffangkammer 58 im einzelnen beschrieben. Die Kraftstoffauf­ fangkammer stellt einen Raum dar, um den Kraftstoff zeitweilig zu speichern der aufgrund der Ausdehnung des verdampften Kraftstoffs und der Luft innerhalb des Kraftstofftanks 56 beispielsweise wegen eines Temperaturanstiegs der Außenluft durch den Kraftstofftank 56 durch die Rückführleitung 8 oder eine Ablaufseite des Kraftstoffumlaufweges (Fig. 5) zurückfließt und durch die Belüftung 60 leckt. Um die Anforderung zu erfüllen, die Größe eines auf dem Rücken tragbaren Arbeitsgeräts herabzusetzen, ist die Kraftstoffauffangkammer 58 in einem oberen Innenraum des Luftfilters 57 vorgesehen, der von einer Luftfilterabdeckung 68 und dem Luftfiltergrundgehäuse 57a gebildet ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Kraftstoffauffangkammer 58 ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist, so gestaltet, daß sie einen konkaven Abschnitt bildet, so daß sie weitere Bauteile einschließlich dem zylindrischen Filterelement 81 nicht stört. Die durch den gewöhnlichen Temperaturanstieg in der Verbrennungskraft­ maschine 50 des Ausführungsbeispiels hervorgerufene Kraftstoffleckage beträgt schätzungsweise maximal 30 ccm. Dementsprechend verfügt die Kraftstoff­ auffangkammer 58 des Ausführungsbeispiels über ein Volumen von 35 ccm, was einen gewissen Spielraum gewährt.

Ein Luftauslaß 70 ist von einem vertieften Abschnitt am oberen Endabschnitt 57a' der äußeren Seitenwand gebildet, die die ungeschützte äußere Wand des Luftfiltergrundgehäuses 57a' das die Kraftstoffauffangkammer 58 bildet. Um zu verhindern, daß der Luftauslaß 70 durch Staub und Schmutz verstopft wird, ist am oberen Endabschnitt des vertieften Abschnitts ein Loch 82 in horizontaler Richtung ausgebildet. Das Loch 82 weist eine möglichst minimale Größe auf, die aber nicht mit einem Kraftstofftropfen verstopft werden kann. Um weiterhin den Staub vom Eintritt in die Kraftstoffauffangkammer 58 abzuhalten, ist im Luftfilter 70 in geringem Abstand außerhalb des kleinen Lochs 82 ein Filter 72 angeordnet, um die Belüftung zu verbessern.

Am unteren Endabschnitt der äußeren Seitenwand 57a' der Kraftstoffauf­ fangkammer 58 ist ein Kraftstoffeinlaß 74 vorgesehen, um den Kraftstoff in die Kraftstoffauffangkammer 58 zu leiten. Ein Leitungsanschluß 76 erstreckt sich in horizontaler Richtung nach außen. An dessen einem Ende ist eine Leitung 62 angeschlossen. Wie Fig. 2 entnommen werden kann, ist die Belüftung 60 des Vergasers 54 unter dem Kraftstoffeinlaß 74 angeordnet. Ein Leitungsanschluß 78 erstreckt sich von der Belüftung 60 nach oben. Die Leitung 62 ist daran am anderen Ende angeschlossen, wodurch die Belüftung 60 und der Kraftstoffeinlaß 74 miteinander in Verbindung stehen.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Kraftstoffauffangkammer 58 beschrieben. Wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 50 zunächst in einer aufgerichteten Stellung befindet, und wenn durch den Temperaturanstieg der Außenluft im Sommer die Luft und der verdampfte Kraftstoff, die sich im Raum oberhalb des Kraftstoffspiegels im Kraftstofftank 56 befinden, aufgeheizt werden und diese sich daraufhin ausdehnen, werden die Luft und der verdampfte Kraftstoff durch die Rückführleitung 8, die Belüftung 60, die Leitung 62, den Kraftstoffeinlaß 74, die Kraftstoffauffangkammer 58 und schließlich durch den Luftauslaß 70 entlüftet. Die Belüftung der Kraftstoffkammer 22 (siehe Fig. 5) wird auf die gleiche Weise bewerkstelligt.

Wenn andererseits die Verbrennungskraftmaschine 50 bezüglich der aufgerichteten Stellung in Schräglage gebracht wird, wird der Kraftstoffspiegel im Kraftstofftank 56 den unteren Endabschnitt der Rückführleitung 8 des Vergasers 54 erreichen. Infolgedessen kann die Rückführleitung durch den Kraftstoff verschlossen werden. Wenn sich in einem solchen Fall die Luft und der verdampfte Kraftstoff, die hinter dem Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks 56 eingeschlossen sind, beispielsweise durch den Temperaturanstieg der Außenluft im Sommer ausdehnen, steigt der Druck im Kraftstofftank 56 an. Infolgedessen wird der Kraftstoff durch die Rückführleitung 8 und die Belüftung 60 ausgestoßen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Verbrennungskraftmaschine 50 fließt der aus der Belüftung 60 leckende Kraftstoff durch die Leitung 62 und den Kraftstoffeinlaß 74 und weiter in die Kraftstoffauffangkammer 58 und wird darin aufgenommen. Die Luft in der Kraftstoffauffangkammer 58 entweicht durch den in einem oberen Abschnitt der Kraftstoffauffangkammer 58 angeordneten Luftauslaß 70. Sobald eine der Ausdehnung der Luft und des verdampften Kraftstoffs entsprechende Luftmenge durch die Belüftung 60 entwichen ist, sinkt der Druck im Kraftstofftank 56 auf Atmosphärendruck, und kein Kraftstoff läuft mehr aus. Während dieser Zeit durchquert die aus der Kraftstoffkammer 22 herausgedrückte Luft die Belüftung 60, die Leitung 62 und den Kraftstoffeinlaß 74 und durchquert ferner den von der Kraftstoffauffangkammer 58 aufgenommenen Kraftstoff in der Form von Blasen. Schließlich wird diese durch den Luftauslaß 70 in die Atmosphäre abgegeben. Auf diese Weise ist die Funktion der Belüftung sichergestellt.

Wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 50 in einer aufgerichteten Stellung befindet und der untere Endabschnitt der Rückführleitung 8 nicht mehr von Kraftstoff im Kraftstofftank 56 verschlossen ist, beginnt der von der Kraftstoffauffangkammer 58 aufgenommene Kraftstoff durch sein eigenes Gewicht durch den Kraftstoffeinlaß 74 auszufließen oder wird von einem von der laufenden Kraftmaschine 50 im Kraftstofftank 4 erzeugten Unterdruck herausgesaugt. Infolgedessen fließt der Kraftstoff von selbst durch den Kraftstoffeinlaß 74 und wird von selbst durch die Rückführleitung 8 zum Kraftstofftank 56 zurückgeführt.

Da bei dem Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinlaß 74 über der Belüftung 60 angeordnet ist, wenn die Rückführleitung 8 nicht verschlossen ist, fließt der Kraftstoff vom Kraftstoffeinlaß 74 zur Belüftung 60 durch sein eigenes Gewicht und kann durch die Rückführleitung 8 zum Kraftstofftank 56 zurückfließen. Auf diese Weise besteht ein vollständiger Umlauf des Kraftstoffs.

Da der Kraftstoffeinlaß 74 im untersten Abschnitt der äußeren Seitenwand 57a' der Kraftstoffauffangkammer 58 eingerichtet ist, entleert sich der gesamte von der Kraftstoffauffangkammer 58 aufgenommene Kraftstoff durch sein eigenes Gewicht.

Da weiterhin bei dem Ausführungsbeispiel die Kraftstoffauffangkammer 58 in einem bestehenden Innenraum des Luftfilters 57 eingerichtet ist, kann das Problem der Kraftstoffleckage gelöst werden und gleichzeitig Einschränkungen beim Entwurf berücksichtigt werden, die darin bestehen, die Abmessungen und den Aufbau der bestehenden Verbrennungskraftmaschine 50 beizubehalten.

Da ferner der Luftauslaß 70 am oberen Endabschnitt der äußeren Seitenwand 57a' der Kraftstoffauffangkammer 58 angeordnet ist, wird der Luftauslaß 70 nicht geschlossen, mit Ausnahme außergewöhnlicher Fälle, in denen die Kraftstoffauffangkammer 58 vollständig mit Kraftstoff gefüllt ist. Folglich werden die Kraftstoffkammer 22 und der Kraftstofftank 56 angemessen entlüftet und dadurch eine wesentliche Funktion der Belüftung gewährleistet.

Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der beschriebenen Anordnungen beschränkt. Beispielsweise ist bei dem Ausführungsbeispiel das Volumen der Kraftstoffauffangkammer 58 gleich 35 ccm. Das Volumen kann jedoch unter Berücksichtigung der leckenden Kraftstoffmenge bestimmt werden, die in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen, wie beispielsweise der Ausrichtung der Verbrennungskraftmaschine beim Gebrauch und Temperatur­ schwankungen, unterschiedlich sein kann.

Ferner ist es nicht notwendig, daß die Kraftstoffauffangkammer 58 und die Belüftung 60 durch die Leitung 62 untereinander in Verbindung stehen. In dem Fall, in dem die Anforderungen in Bezug auf den Innenraum nicht so hoch sind, kann die Kraftstoffauffangkammer 58 über der Belüftung 60 vorgesehen sein und beide können unmittelbar untereinander verbunden sein.

Weiterhin ist bei dem Ausführungsbeispiel die Kraftstoffauffangkammer 58 im Innenraum des bestehenden Luftfilters 57 gebildet. Sie kann jedoch auch außerhalb einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein, solange der Kraftstoffeinlaß 74 über der Belüftung 60 angeordnet ist.

Schließlich wurde bei dem obigen Ausführungsbeispiel ein Fall beschrieben, bei dem die Belüftung 60 unmittelbar in Verbindung mit der auf der Ablaufseite des Kraftstoffumlaufweges (Kraftstoffrückkehrseite) angeordneten Rückführlei­ tung 8 in Verbindung steht. Die Belüftung 60 kann jedoch an eine weitere Belüftung angeschlossen werden, die an einen weiteren Kraftstoffumlaufweg angeschlossen ist, aus dem aufgrund eines Rückflusses von Kraftstoff auslaufen kann.

Claims (2)

1. Verbrennungskraftmaschine mit einem Kraftstofftank, einem Vergaser, der über eine Belüftung an einem Ort über dem Kraftstofftank verfügt, einem Kraftstoffumlaufweg, der auf einer Zulaufseite dem Vergaser Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zuführt und auf einer Ablaufseite eingespeisten überflüssigen Kraftstoff zum Kraftstofftank zurückführt, gekennzeichnet durch eine mit der Belüftung (60) in Verbindung stehende Kraftstoffauffangkammer (58), die über einen Luftauslaß (70) verfügt, so daß der Kraftstoff, der vom Kraftstofftank durch die Ablaufseite des Kraftstoffumlaufweges rückwärts fließt und durch die Belüftung (60) leckt in der Kraftstoffauffangkammer (58) aufgefangen wird.

2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffauffangkammer (58) mit einem Einlaß versehen ist, der mit der Belüftung (60) in Verbindung steht, wobei sich der Einlaß in einem unteren Abschnitt der Kraftstoffauffangkammer (58) und über der Belüftung (60) befindet.