DE19833540C2 - Membranvergaser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Membranvergaser für einen Ver­ brennungsmotor, insbesondere für einen Zweitaktmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

In handgeführten Arbeitsgeräten wie Motorkettensägen, Frei­ schneider, Trennschleifer oder dergleichen werden in der Regel Zweitaktmotoren als Antriebsaggregate eingesetzt. Um dem Zweitaktmotor ein erforderliches Kraftstoff/Luft-Ge­ misch zur Verfügung zu stellen, sind Membranvergaser be­ kannt, die in einem Vergasergehäuse einen dem Verbrennungs­ motor Verbrennungsluft zuführenden Ansaugkanal mit einem Venturi-Abschnitt aufweist. In dem Ansaugkanal ist stromab des Venturi-Abschnitts eine Drosselklappe angeordnet, durch welche der Strömungsquerschnitt für die Verbrennungsluft in Abhängigkeit einer Gashebelbetätigung einstellbar ist. Die Drosselklappe wirkt mit einem Vollastanschlag zusammen, der unveränderbar ist. Durch Fertigungs- und Einbautoleranzen sind die Durchtrittsquerschnitte für die Verbrennungsluft nicht exakt gleich, es ergeben sich vielmehr deutliche Unterschiede nicht zuletzt durch Abweichung des Klappen­ winkels im Bereich von ±3° zur Offenstellung. Ein solcher Membranvergaser ist beispielsweise in der DE 37 15 272 C1 beschrieben.

Außerdem weist ein solcher Membranvergaser eine mit Kraft­ stoff gefüllte Regelkammer auf, die über ein von einer Re­ gelmembran betätigtes Zulaufventil mit einem Kraftstoffzu­ laufkanal verbindbar ist. Von der Regelkammer ausgehend führt ein erster Kraftstoffkanal zu einem Hauptaustritts­ ventil, das im Venturi-Abschnitt des Ansaugkanals angeord­ net ist. Ein zweiter Kraftstoffkanal erstreckt sich von der Regelkammer zu einer Leerlaufdüse, die im Bereich der Dros­ selklappe des Ansaugkanals vorgesehen ist. Sowohl in dem Hauptdüsenpfad als auch in dem Leerlaufdüsenpfad des Kraft­ stoffs sind Regulierventile in Form von Einstellschrauben, deren Spitze einen Ventilkegel bildet, vorgesehen, so daß der Kraftstoffanteil für den jeweiligen Lastfall, nämlich Leerlauf bzw. Vollast, auf einen anzustrebenden λ-Wert ein­ stellbar ist. Konstruktionsbedingt werden jedoch bereits durch geringe Änderungen oder infolge von Herstellungs­ toleranzen spürbare Gemischänderungen erreicht, die zwar innerhalb eines den gesetzlichen Vorschriften entsprechen­ den Bereichs liegen, aber das Erreichen dieser Vorgaben nur durch einen hohen Herstellungs- und Einstellungsaufwand er­ reichbar ist. Aufgrund der geringen Strömungsquerschnitte dieser Schraubenventile bestehen mehrere Störeinflüsse, beispielsweise infolge temperaturbedingter Viskositäts­ änderung des Kraftstoffs und Verschmutzungsgefahr des Ventils, wodurch eine wesentliche Änderung der Gemisch­ zusammensetzung auftritt, die sich auch auf das Betriebs­ verhalten des Verbrennungsmotors auswirkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ei­ nen Membranvergaser für einen Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, bei dem auf einfache Weise mit größerer Genauigkeit das Mi­ schungsverhältnis von Kraftstoff und Luft eingestellt und somit eine geringere Bandbreite des Lamdabereichs für die Vollast erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Membranvergaser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu se­ hen, daß durch den Fortfall des kraftstoffseitigen Regu­ lierventils im Hauptdüsenpfad eine einfachere und kosten­ günstigere Anordnung geschaffen ist und daß der Temperatur- und Verschmutzungseinfluß minimiert ist. Um die konstante Kraftstoffmenge in dem ersten Kraftstoffkanal, also dem Hauptdüsenpfad, möglichst exakt festzulegen, ist die im Querschnitt unveränderbare Hauptdüse vorgesehen. Der an de Klappe befestigte Hebel bestimmt in Verbindung mit dem An­ schlag die Fettgrenze, d. h. der variable Anschlag ermög­ licht es, von der Fettgrenze in Richtung Abmagerung einen größeren Durchtrittsquerschnitt für die Verbrennungsluft einzustellen. Aufgrund der unveränderbaren Hauptdüse bleibt die kraftstoffseitige Einstellung bei 100%.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird der Durchtrittsquerschnitt für die Verbrennungsluft durch die Stellung der Drosselklappe bestimmt, das heißt, der Hebel ist an der Drosselklappenwelle befestigt. Alternativ hierzu kann der Hebel jedoch auch an der Welle einer stromauf des Venturi-Abschnitts angeordneten Starterklappe befestigt sein, so daß der Durchtrittsquerschnitt für die Verbren­ nungsluft durch die Einstellung der Starterklappe bestimmt wird. Das Verstellpotential für die Verbrennungsluft kann somit an der Drosselklappe oder an der Starterklappe vor­ handen sein.

Um eine bezüglich der Herstellung und Handhabung möglichst einfache Justiereinrichtung zu schaffen, ist zweckmäßiger­ weise der Anschlag durch eine in einer Gewindebohrung des Vergasergehäuses aufgenommene Justierschraube gebildet. Bei den bisher bekannten Membranvergasern, bei denen die Ein­ stellung des Gemischs kraftstoffseitig vorgenommen wurde, war es üblich, für die Abmagerung des Gemisches die Stell­ schraube im Uhrzeigersinn zu verdrehen. Um eine Aktions­ gleichheit auch bei dem erfindungsgemäßen Membranvergaser zu erreichen, sollte daher die Drehrichtung der Justier­ schraube derart festgelegt werden, daß eine Drehung entge­ gen dem Uhrzeigersinn zur Verringerung des Querschnitts für die Verbrennungsluft führt. Als Einstellbereich der Klappe zwischen einer ersten Position für die Vollaststellung, nämlich einer Fettgrenze, und einer oberen Grenze für die Vollaststellung, nämlich einer Magergrenze, wird ein Be­ reich von 85% für die Fettgrenze bis 100% für die Mager­ grenze des Ansaugkanalquerschnitts angesehen. Zwischen die­ sen Positionen liegt das Abmagerungspotential für die Leistungsoptimierung bzw. Höhenanpassung. Dies entspricht dem bei bisher bekannten Membranvergasern vorgesehenen Fettanschlag der H-Schraube bzw. Mageranschlag durch Li­ mitercaps. Unter Berücksichtigung der Steigung des Schrau­ bengewindes sollte die Auslenkung des Hebels um die Dreh­ achse der Klappenwelle derart bemessen sein, daß mit einer Drehung der Justierschraube von ca. 270° der Gesamtver­ stellweg zwischen der Fettgrenze und der Magergrenze er­ reicht ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Membranvergaser mit einer luftseitigen Ein­ stellvorrichtung des Lamdawertes an einer Starter­ klappe,

Fig. 2 eine Ausführungsvariante zu Fig. 1, bei der die Einstellvorrichtung auf die Drosselklappe des Mem­ branvergasers wirkt.

Der in Fig. 1 dargestellte Membranvergaser 1 dient der Ge­ mischaufbereitung für einen Verbrennungsmotor 2, insbeson­ dere einen Zweitaktmotor. Ein derartiger Zweitaktmotor ist vorzugsweise in handgeführten Arbeitsgeräten wie Rasenmä­ her, Trennschleifer, Freischneidegerät oder Motorkettensäge einsetzbar. In einem Vergasergehäuse 3 ist ein Ansaugkanal 4 ausgebildet, über den in Richtung der Pfeile 5 Verbren­ nungsluft zum Einlaß des Verbrennungsmotors 2 strömt. Im Ansaugkanal 4 ist ein Venturi-Abschnitt 6 ausgebildet und stromauf von diesem ist eine Starterklappe 7 auf einer Starterklappenwelle 7' angeordnet. Stromab des Venturi-Ab­ schnitts 6 befindet sich auf einer Drosselklappenwelle 8' eine schwenkbar gelagerte Drosselklappe 8. Die Drosselklap­ penwelle 8 wird in üblicher Weise durch einen in der Zeich­ nung nicht dargestellten Gaszug oder ein Gasgestänge betä­ tigt.

Zur Förderung des Kraftstoffs ist eine Kraftstoffpumpe 9 vorgesehen, die von dem im Kurbelgehäuse des Verbrennungs­ motors 2 herrschenden Druck beaufschlagt wird. Die Kraft­ stoffpumpe 9 saugt über einen Sauganschluß 10 Kraftstoff aus einem Kraftstofftank. Der Kraftstoffpumpe 9 sind ein Saugventil 11 und ein Druckventil 12 zugeordnet, die als Rückschlagventile ausgebildet sind. Der Membranvergaser 1 umfaßt außerdem eine kraftstoffgefüllte Regelkammer 15, die von einer Regelmembran 16 begrenzt wird, auf deren anderer Seite ein Ausgleichsraum 17 angeordnet ist. Die Regelkammer 15 ist über einen Kraftstoffzulaufkanal an das Druckventil 12 angeschlossen, wobei die jeweils zuströmende Kraftstoff­ menge in Abhängigkeit der Lage der Regelmembran 16 mittels eines Zulaufventils 14 gesteuert wird.

Von der Regelkammer 15 führt ein erster Kraftstoffkanal 18 zu einem Hauptaustrittsventil 19, das im Venturi-Abschnitt 6 angeordnet ist. In dem ersten Kraftstoffkanal 18 befindet sich eine Hauptdüse 20, durch die der Querschnitt begrenzt und damit die Kraftstoffmenge für den Vollastbetrieb fest­ gelegt ist. Die Hauptdüse 20 ist nicht zwingend an der in Fig. 1 dargestellten Position im ersten Kraftstoffkanal 18 vorzusehen, sie kann bedarfsweise auch unmittelbar benach­ bart zur Regelkammer 15 oder näher an dem Hauptaustritts­ ventil 19 angeordnet sein. Das Hauptaustrittsventil 19 ist nach Art eines Rückschlagventils ausgebildet, wobei vor­ zugsweise ein Düsenplättchen vorgesehen ist, das in Ab­ hängigkeit des im Venturi-Abschnitt 6 herrschenden Unter­ drucks von einem Sitz abhebt und dadurch das Hauptaus­ trittsventil 19 geöffnet wird. Das Düsenplättchen hat die Aufgabe, im Leerlauf das Hauptaustrittsventil 19 geschlos­ sen zu halten.

Außerdem ist gemäß Darstellung in Fig. 1 ein zweiter Kraft­ stoffkanal 21 vorgesehen, der von der Regelkammer 15 aus­ geht und zu zwei Bypassbohrungen 23 und 24 führt, die sich im Bereich der Drosselklappe 8 im Ansaugkanal 4 befinden. Es ist außerdem ein weiterer Kraftstoffkanal 26 vorgesehen, der stromab der Festdrossel 25 von dem zweiten Kraftstoffkanal 21 abzweigt und zu einer Austrittsbohrung 27 im Ansaugkanal 4 führt. In diesem Kraftstoffkanal 26 ist eine Leerlaufeinstellschraube 28 vorgesehen, mittels welcher der Durchtrittsquerschnitt des Kraftstoffkanals 26 für den Leerlauf variiert werden kann.

Bei Vollastbetrieb ist das Leerlaufsystem anteilig an der Kraftstoffzumessung beteiligt. Dabei ist das Leerlaufsystem ursächlich in seiner Ausführung für den Leerlauf ausgelegt, aber so ausgeführt, daß es im Vollastfall eine nur durch die Leerlaufdüse fest bestimmte Kraftstoffmenge additiv beisteuert. Die Stellung der Leerlaufdüseneinstellschraube 28 hat auf den Vollastbetrieb keinen Einfluß.

Wie Fig. 1 außerdem zeigt, ist auf der Starterklappenwelle 7' ein Hebel 29 befestigt, dessen freies Ende 29' an einem Anschlag 30 liegt. Der Anschlag 30 wird von dem vorderen Ende einer Justierschraube 31 gebildet, die in einer in ei­ nem Gehäusevorsprung 32 befindlichen Gewindebohrung 33 ge­ lagert ist. Durch Drehung der Justierschraube 31 wird die Lage des Anschlags 30 verändert, so daß auch die Endstel­ lung des Hebels 29 variiert wird. Die Stellung des Hebels 29 bestimmt auch die Endlage der Starterklappe 7, so daß je nach Einstellung der Justierschraube 31 bzw. des Anschlags 30 der Hebel 29 mit der Starterklappe 7 unterschiedliche Endstellungen einnehmen kann, wie dies durch die gestri­ chelte Darstellung einer zweiten Lage von Hebel 29 und Starterklappe 7 angedeutet ist. Der zwischen den beiden dargestellten Positionen der Starterklappe 7 befindliche Winkel α beträgt vorzugsweise zwischen 10° und 15°, es sind jedoch durchaus auch andere Winkelbereiche möglich.

Das zu Fig. 1 beschriebene System umfaßt somit zwei fixe Kraftstoffsysteme, die die Vollast bestimmen, nämlich die Hauptdüse 20 und die Festdrossel 25, sowie eine einstell­ bare Luftdrossel, die so ausgelegt ist, daß sie den Anfor­ derungen, insbesondere hinsichtlich der Abgasvorschriften und Leistung, entspricht. Kraftstoffseitig besteht eine Festabstimmung zu 100%. Durch den verstellbaren Anschlag 30 ist die Möglichkeit gegeben, den Luftdurchsatz zu erhö­ hen, so daß sich ein Abmagerungseffekt ergibt, der zur Leistungsoptimierung und/oder zur Höhenanpassung genutzt werden kann.

Die Fig. 2 zeigt einen Membranvergaser 1, der im wesentli­ chen demjenigen der Fig. 1 entspricht, so daß im nachfol­ genden lediglich auf die Unterschiede zu der Fig. 1 einge­ gangen wird. Für gleiche Teile stimmen die Bezugszeichen beider Figuren überein, so daß zur Vermeidung von Wiederho­ lungen auf die diesbezügliche Beschreibung der Fig. 1 ver­ wiesen wird.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Einstellung des Querschnittes für die Vollast nicht an der Starterklappe 7, sondern vielmehr an der Drosselklappe 8 vorgenommen. Hierzu ist an der Drosselklappenwelle 8' ein Hebel 34 befestigt, dessen freies Ende 34' an einem Anschlag 35 liegt, der von dem vorderen Ende einer Justierschraube 36 gebildet ist. Die Justierschraube 36 befindet sich in einer Gewindeboh­ rung 37 eines an dem Ventilgehäuse 3 angeformten Vorsprungs 38. Auch in Fig. 2 ist mit gestrichelten Linien eine zweite Position der Drosselklappe 8 und des Hebels 34 dargestellt, was den Verstellbereich zwischen dem Mindestdurchtritts­ querschnitt bei Vollast und dem maximalen Durchtrittsquer­ schnitt bei Vollast deutlich macht. Der Winkel zwischen diesen beiden Positionen beträgt ebenfalls zwischen 10° und 15°, wie dies auch zu Fig. 1 angegeben wurde.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Einstellung des λ-Wertes ausschließlich eine luftseitige Beeinflussung vor­ genommen. Das Abmagerungspotential besteht in dem Winkelbe­ reich der Klappe - entweder Starterklappe 7 gemäß Fig. 1 oder Drosselklappe 8 gemäß Fig. 2 - zwischen der Stellung für den Mindestdurchtrittsquerschnitt bei Vollast und der mit gestrichelten Linien dargestellten maximalen Stellung bei Vollast. Zwischen den beschriebenen Stellungen kann selbstverständlich jede Zwischenstellung eingestellt wer­ den, wozu die Justierschraube 31, 36 dient, deren infolge der Schraubendrehung ausgeführte Längsbewegung den Anschlag 30, 35 verändert. In beiden Darstellungen der Fig. 1 und 2 besitzt die Justierschraube 31, 36 ein Linksgewinde, wo­ durch sich der Vorteil ergibt, daß die übliche Drehrichtung für die Abmagerung, wie sie von kraftstoffseitig einstell­ baren Vergasern bekannt ist, auch bei dem erfindungsgemäßen luftseitig einstellbaren Membranvergaser beibehalten wird, so daß Aktionsgleichheit für die Bedienungsperson gegeben ist und diese sich nicht anders orientieren muß. Mit der luftseitigen Beeinflussung des Gemisches ist eine wesent­ lich feinfühligere Einstellung möglich, so daß eine wesent­ lich bessere Annäherung an einen optimalen λ-Wert möglich ist.

Claims (9)

1. Membranvergaser für einen Verbrennungsmotor, insbe­ sondere einen Zweitaktmotor, der in einem Vergaserge­ häuse (3) einen dem Verbrennungsmotor (2) Verbren­ nungsluft (5) zuführenden Ansaugkanal (4) mit einem Venturi-Abschnitt (6) aufweist und stromab des Ven­ turi-Abschnitts (6) eine Drosselklappe (8) angeordnet ist, und mit einer Kraftstoff gefüllten Regelkammer (15), die über ein von einer Regelmembran (16) betä­ tigbares Zulaufventil (14) mit einem Kraftstoffzu­ laufkanal (13) verbindbar ist, wobei von der Regel­ kammer (15) ausgehend ein erster Kraftstoffkanal (18) zu einem Hauptaustrittsventil (19) im Venturi-Ab­ schnitt (6) führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt für den Kraftstofffluß zum Hauptaustrittsventil (19) durch mindestens eine Hauptdüse (20) unveränderbar festge­ legt ist, und daß ein auf eine im Ansaugkanal (4) an­ geordnete Klappe (7, 8) wirkender Mittel (29, 34) vorgesehen ist, der mit einem verstellbaren Anschlag (30, 35) zusammenwirkt, durch den der Durchtritts­ querschnitt für die Verbrennungsluft (5) auf eine be­ stimmte Fettgrenze einstellbar und in einen be­ grenzten Bereich in Richtung Querschnittsvergrößerung veränderbar ist.

2. Membranvergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (29, 34) mit einer Klappenwelle (7', 8') verbunden, vorzugsweise an dieser angenietet ist.

3. Membranvergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (30, 35) stufenlos ist, wobei zur Begrenzung des gewünschten Verschwenkbereichs des Hebels (29, 34) dieser mit seinem freien Ende (29', 34') an dem Anschlag (30, 35) anschlägt.

4. Membranvergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Hebel (34) verbundene Klappe die Drosselklappe (8) des Membran­ vergasers (1) ist.

5. Membranvergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Hebel (29) verbundene Klappe eine stromauf des Venturi-Ab­ schnitts (6) angeordnete Starterklappe (7) ist.

6. Membranvergaser nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (30, 35) durch eine in einer Gewindebohrung (33, 37) des Ver­ gasergehäuses (3) aufgenommene Justierschraube (31, 36) gebildet ist.

7. Membranvergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Ju­ stierschraube (31, 36) derart festgelegt ist, daß ei­ ne Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn zur Verringe­ rung des Querschnitts für die Verbrennungsluft (5) führt.

8. Membranvergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellbereich der Klappe (7, 8) von 85% bis 100% des Ansaugkanalquer­ schnitts beträgt.

9. Membranvergaser nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierschraube (31, 36) zwischen einer Minimalstellung und einer Maximal­ stellung der Klappe (7, 8) lediglich über ca. 270° drehbar ist.