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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Vergaser für ein Motorarbeitsgerät
mit einem Gehäuse, in dem ein Strömungskanal zur
Zufuhr von Verbrennungsluft an den Motor des Motorarbeitsgerätes
ausgebildet ist, wobei in den Strömungskanal wenigstens
ein Kraftstoffzufuhrkanal mündet, über den durch
Bildung eines Unterdruckes im Bereich der Mündungsstelle
Kraftstoff in den Strömungskanal zuführbar ist.
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Derartige
Vergaser sind häufig als Membranvergaser mit einer Regelkammer
ausgeführt, über die der Kraftstoff dem Kraftstoffzufuhrkanal
in geregelter Menge zugeführt wird. Neben dem Kraftstoffzufuhrkanal
kann wenigstens ein Leerlaufkanal vorhanden sein, durch den der
Kraftstoff dem Strömungskanal in geringer Menge zugeführt
wird, wenn die Drosselklappe im Strömungskanal geschlossen ist.
Zur Einstellung der über den Kraftstoffzufuhrkanal und
den Leerlaufkanal zugeführten Menge an Kraftstoff sind
jeweils Sitzventile vorgesehen, die mit Ventilnadeln ausgebildet
sind und mit Stellschrauben einstellbar sind. Wird die Ventilnadel
im Leerlaufkanal verstellt, so kann diese Verstellung auch einen
Einfluss auf die über den Kraftstoffzufuhrkanal zugeführte
Hauptkraftstoffmenge zur Folge haben. Dieser Effekt stellt sich
insbesondere bei Membranvergasern ein, bei denen der Kraftstoffzufuhrkanal
und der Leerlaufkanal parallel angeordnet sind. Wurde die Leerlaufkraftstoffmenge
mit der Leerlauf-Stellschraube verändert, so muss die Hauptkraftstoffmenge über die
Stellschraube zur Verstellung der Ventilnadel im Haupt-Kraftstoffzufuhrkanal
nachgestellt werden.
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Bei
Abmagern des Leerlaufes wird das Gesamt-Kraftstoff-Luftgemisch magerer,
die Drehzahl steigt an und somit ergibt sich die Gefahr von Triebwerkschäden
durch Überhitzung. Ist das Leerlaufsystem hinter der Ventilnadel
für die Hauptkraftstoffzufuhr angeordnet, besteht keine
direkte Verbindung des Leerlaufsystems zur Regelmembrankammer. Folglich
beeinflusst nur die Verstellung der Ventilnadel im Haupt-Kraftstoffzufuhrkanal
die Volllast-Kraftstoffmenge. Damit führen Veränderungen
an der Leerlauf-Kraftstoffmenge durch Verstellen der Ventilnadel
im Leerlaufkanal zu keinen Änderungen der Gesamt-Kraftstoffmenge.
Jedoch entsteht der Effekt des „Back-Bleeding”,
bei dem nach dem Loslassen der Gastaste aus hoher Drehzahl hinter
der Drosselklappe ein hoher Unterdruck entsteht. Daraus folgt, dass
Luft über den Hauptzufuhrkanal in das Leerlaufsystem gezogen
werden kann. Die Folge ist eine Abmagerung des Gemisches.
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Aus
der
DE 10 2005
037 702 A1 ist ein gattungsbildender Vergaser für
ein Motorarbeitsgerät bekannt. Dieser besitzt ein Gehäuse,
in dem ein Strömungskanal zur Zufuhr von Verbrennungsluft
an den Motor des Motorarbeitsgerätes ausgebildet ist. In
den Strömungskanal mündet zumindest ein Kraftstoffzufuhrkanal, über
den durch Bildung eines Unterdruckes im Bereich der Mündungsstelle
Kraftstoff in den Strömungskanal zuführbar ist.
Der hier gezeigte Vergaser ist als Membranvergaser ausgebildet,
wobei zur Einstellung der Leerlauf-Kraftstoffmenge eine Ventilnadel
gezeigt ist, die über eine außenseitig am Gehäuse
angebrachte Stellschraube verstellbar ist.
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Bei
derartigen Membranvergasern kann die Maximaldrehzahl dadurch begrenzt
werden, dass das Gemisch bei weiterer Erhöhung der Kraftstoffmenge
durch den Haupt-Kraftstoffzufuhrkanal übermäßig
angefettet wird, sodass der Motor aufgrund der unvollständigen
Verbrennung in seiner Leistungsausbeute begrenzt wird und nicht über
diese Drehzahl hinaus beschleunigen kann. Bei diesen Membranvergasern
entsteht das Problem, dass bei der Maximaldrehzahl entsprechend
viel unverbrannter Kraftstoff in den Schalldämpfer und
folglich auch in den Katalysator befördert wird. Das kann
zu einer extremen Belastung des Katalysators und dauerhaft zu Schäden
führen. Diese Schädigung des Katalysators ist
irreversibel und führt zu einer verminderten Katalysatorfunktion.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend
genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden
und einen Vergaser bereitzustellen, der bei Maximaldrehzahl Schädigungen
des Motors und des Katalysators vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einem Vergaser für ein Motorarbeitsgerät
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung
mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Bypassluftkanal
vorgesehen ist, der zur Luftzufuhr in den Kraftstoffzufuhrkanal
mündet, wobei im oder am Bypassluftkanal ein Magnetventil
angeordnet ist, mit dem die Luftzufuhr in den Kraftstoffzufuhrkanal änderbar
ist.
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Die
Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, über den Bypassluftkanal
dann Luft in den Kraftstoffzufuhrkanal zu führen, wenn
eine Abmagerung des Gemisches abhängig vom Betriebszustand
des Motors erforderlich ist. Hierzu kann ein Magnetventil dienen,
das im oder am Bypassluftkanal angeordnet ist und durch das die
Luftzufuhr in den Kraftstoffzufuhrkanal entweder zugeschaltet oder
unterbrochen wird. Wird zusätzliche Luft in den Kraftstoffzufuhrkanal
eingeleitet, wird der Anteil an Kraftstoff, der durch den Venturieffekt
an der Mündungsstelle aus dem Kraftstoffzufuhrkanal angesaugt
wird, effektiv verringert.
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Es
ist von besonderem Vorteil, wenn der Bypassluftkanal angrenzend
an die Mündungsstelle in den Kraftstoffzufuhrkanal mündet.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der
Vergaser als Membranvergaser mit einer Regelkammer ausgeführt
ist, wobei der Bypassluftkanal in den Abschnitt des Kraftstoffzufuhrkanals
mündet, der sich zwischen der Regelkammer und der Mündungsstelle
erstreckt. Durch eine nahe Anordnung des Bypassluftkanals an die
Mündungsstelle wird der Sogeffekt im Bypassluftkanal verbessert,
so dass mehr Luft in den Kraftstoffzufuhrkanal gelangen kann. Die
Regelkammer ist durch eine Regelmembran dynamisch begrenzt, so dass
der in der Regelkammer herrschende Kraftstoffdruck konstant gehalten
wird. Der Bypassluftkanal kann insbesondere in den Abschnitt des
Kraftstoffzufuhrkanals münden, der sich zwischen der Ventilnadel
im Kraftstoffzufuhrkanal und der Mündungsstelle in den
Strömungskanal erstreckt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform besitzt der Vergaser sowohl eine
Drosselklappe als auch eine Starterklappe, wobei beide Klappen im Strömungskanal
angeordnet sind. Die Starterklappe, auch als Chokeklappe bezeichnet,
befindet sich stromaufwärts der Drosselklappe innerhalb
des Strömungskanals. Die Mündungsstelle des Kraftstoffzufuhrkanals
in den Strömungskanal kann zwischen der Starterklappe und
der Drosselklappe angeordnet sein. Ist sowohl die Drosselklappe
als auch die Starterklappe vollständig geöffnet,
so stellt sich der Volllastbetriebspunkt des Motors ein. Bei übermäßiger Anfettung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches in diesem Betriebspunkt kann die Luftzufuhr über
den Bypassluftkanal in den Kraftstoffzufuhrkanal notwenig sein. Hierfür
kann das Magnetventil die Luftzufuhr über den Bypassluftkanal
freigeben oder sperren. Hierzu ist das Magnetventil mit einer Steuerung
verbunden, wobei die Steuerung fern vom Magnetventil über
eine Leitungsverbindung mit diesem verbunden sein kann oder die
Steuerung ist einteilig mit dem Magnetventil ausgebildet. Ist die
zusätzliche Zufuhr von Luft in den Kraftstoffzufuhrkanal
notwendig, so schaltet die Steuerung das Magnetventil, und der Bypassluftkanal
ist geöffnet. Nimmt beispielsweise die Drehzahl des Motors
wieder ab, kann das Magnetventil den Bypassluftkanal wieder schließen.
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Weiterhin
kann vorteilhaft sein, dass das Magnetventil nicht als Schaltventil
sondern als Stellventil ausgeführt ist, sodass die in den
Kraftstoffzufuhrkanal zugeführte Bypassluft in der Menge
stufenlos veränderlich ist. Somit kann das Magnetventil
Bestandteil eines Regelkreises sein, der über das regelnde Magnetventil
gerade so viel Bypassluft in den Kraftstoffzufuhrkanal zugibt, dass
die Maximaldrehzahl des Motors erreicht wird, ohne zusätzlichen
Kraftstoff in den Strömungskanal gelangen zu lassen und
das Gemisch unnötig anzufetten.
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Zur
Sensierung der Drehzahl des Motors kann ein Motordrehzahlsensor
vorgesehen sein, der zur Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle
des Motors ausgeführt ist, wobei der Motordrehzahlsensor mit
der Steuerung verbunden ist. Alternativ kann die Steuerung durch
ein Zündmodul des Motors geschaltet werden, das ebenfalls
eine Information über die Notwendigkeit der Zuschaltung
der Zuluft in den Kraftstoffzufuhrkanal bereitstellen kann.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann die Anordnung des Bypassluftkanals und
des Magnetventils insbesondere zur Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches
bei Maximaldrehzahl der Kurbelwelle vorteilhaft sein. Dabei kann
die Steuerung derart ausgebildet sein, dass das Magnetventil die Luftzufuhr
durch den Bypasskanal schließt, wenn eine vorgegebene Maximaldrehzahl
der Kurbelwelle unterschritten ist und wobei das Magnetventil die Luftzufuhr
durch den Bypasskanal öffnet, wenn die vorgegebene Maximaldrehzahl
der Kurbelwelle überschritten ist. Die vorliegende Erfindung
erstreckt sich jedoch auf jede weitere Drehzahl des Motors, bei
der die Zuschaltung von Luft in den Kraftstoffzufuhrkanal sinnvoll
ist. Grundsätzlich kann diese Zuschaltung immer dann erforderlich
sein, wenn eine Abmagerung des Gemisches erforderlich wird.
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Der
Bypassluftkanal kann zwischen der Anbindung an den Kraftstoffzufuhrkanal
und jeder beliebigen Stelle verlaufen, an der die Bypassluft vorteilhaft
angesaugt werden kann. Beispielsweise kann sich der Bypassluftkanal
zwischen dem Kraftstoffzufuhrkanal und einer ersten Ansaugstelle
erstrecken, wobei die erste Ansaugstelle im Strömungskanal stromaufwärts
von der Drosselklappe angeordnet ist. Insbesondere kann sich die
erste Ansaugstelle im Strömungskanal zwischen der Starterklappe
und der Drosselklappe befinden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann die zweite Ansaugstelle des
Bypassluftkanals außenseitig am Gehäuse des Vergasers
angeordnet sein. Dabei ergibt sich eine weitere Verbesserung der Anordnung
des Magnetventils, welches außenseitig am Gehäuse
des Vergasers an der Stelle angebracht werden kann, an der sich
die zweite Ansaugstelle befindet. Das Magnetventil kann die Sperrung
oder die Freigabe des Bypassluftkanals schalten oder stufenlos verändern,
wobei ferner eine Leitungsverbindung zwischen dem Magnetventil und
dem motorseitigen Bereich des Luftfilterkastens vorteilhaft ausgeführt sein
kann.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es
zeigt:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Vergasers für ein Motorarbeitsgerät
mit einem ersten Ausführungsbeispiel zur Anordnung des
erfindungsgemäßen Bypassluftkanals sowie des Magnetventils,
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung des Bypassluftkanals
und des Magnetventils und
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel des Bypassluftkanals und der
Anordnung des Magnetventils gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1 zeigt
einen Querschnitt eines Vergasers 100, wie dieser für
den Motor eines Motorarbeitsgerätes einsetzbar ist. Das
Motorarbeitsgerät kann beispielsweise eine Kettensäge,
ein Rasentrimmer, eine Heckenschere oder sogar ein motorbetriebenes
Zweirad betreffen. Der Vergaser 100 besitzt ein Gehäuse 10,
durch den sich ein Strömungskanal 11 hindurch
erstreckt, wobei im Strömungskanal 11 ein Pfeil
angedeutet ist, der die Strömungsrichtung in Richtung zum
Motor des Motorarbeitsgerätes vorgibt. Stromaufwärts
ist eine Starterklappe 19 angeordnet, die zum Kaltstart
dient und im Teil- oder Volllastbetrieb des Motors in der gezeigten
geöffneten Stellung verbleibt. Stromabwärts weist
der Vergaser 100 eine Drosselklappe 18 auf, die
in der vollständig geöffneten Position gezeigt
ist.
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Der
Vergaser 100 zeigt ferner eine Kraftstoffzufuhr, die zunächst
mit dem Kraftstoffanschluss 29 beginnt. Der Kraftstoff 14 durchläuft
anschließend eine Pumpenanordnung 30, die mit
einem pulsierenden Unterdrucksystem im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors
verbunden sein kann, um den Kraftstoff 14 in Richtung zu
einer Kraftstoffzuleitung 31 zu befördern. Der Vergaser 100 ist
als Membranvergaser ausgeführt und besitzt eine Regelmembran 28,
die mit einer Druckregelmechanik 32 zusammenwirkt. Dadurch
wird ein konstanter Kraftstoffdruck innerhalb der gezeigten Regelkammer 17 erreicht.
Aus der Regelkammer 17 gelangt der Kraftstoff 14 einerseits über
den Kraftstoffzufuhrkanal 12 in den Strömungskanal 11,
wobei für eine Leerlaufstellung der Drosselklappe 18 zwei
Leerlaufkanäle 25 gezeigt sind, durch die der
Kraftstoff 14 ausschließlich in den Strömungskanal 11 gelangt,
wenn sich die Drosselklappe 18 in der geschlossenen Stellung
befindet. Der Kraftstoff 14 gelangt aus der Regelkammer 17 über
ein Regelventil in den Kraftstoffzufuhrkanal 12, das durch
eine Ventilnadel 26a gesteuert wird. Hingegen gelangt der Kraftstoff 14 durch
ein weiteres Regelventil an die Leerlaufkanäle 25,
die durch die Ventilnadel 26b steuerbar ist. Die Ventilnadel 26a ist
durch die erste Stellschraube 27a und die Ventilnadel 26b durch
die Stellschraube 27b außerhalb des Gehäuses 10 des Vergasers 100 einstellbar.
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Erfindungsgemäß erstreckt
sich zwischen dem Kraftstoffzufuhrkanal 12 und dem Strömungskanal 11 ein
Bypassluftkanal 15, wobei die Ansaugstelle des Bypassluftkanals 15 innerhalb
des Strömungskanals 11 zwischen der Starterklappe 19 und
der Drosselklappe 18 angeordnet ist. Innerhalb des Strömungskanals
ist ein Magnetventil 16 angeordnet, das schematisch angedeutet
ist. Befindet sich – wie gezeigt – der Motor im
Volllastbetriebspunkt und sind sowohl die Drosselklappe 18 als
auch die Starterklappe 19 vollständig geöffnet,
kann eine zu starke Anfettung des Gemisches die Folge sein. In diesem Betriebspunkt
kann das Magnetventil 16 den Durchlass des Bypassluftkanals 15 frei
schalten, und es kann Luft aus dem Strömungskanal 11 in
den Kraftstoffzufuhrkanal 12 gelangen. Im Ergebnis wird
eine Abmagerung des Gemisches erreicht, da anteilig weniger Kraftstoff 14 aus
dem Kraftstoffzufuhrkanal 12 in den Strömungskanal 11 gezeigt
wird.
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2 zeigt
die Ansicht des Vergasers 100 gemäß eines
weiteren Ausführungsbeispieles der Anordnung des Bypassluftkanals 15 sowie
des Magnetventils 16. Der Bypassluftkanal 15 erstreckt
sich zwischen dem Kraftstoffzufuhrkanal 12 und der Außenseite
des Gehäuses 10 des Vergasers 100. Das Magnetventil 16 ist
an der Stelle außenseitig am Gehäuse 10 angeordnet,
an der der Bypassluftkanal 15 aus dem Gehäuse 10 heraus
mündet. Das Magnetventil 16 besitzt eine Ansaugseite,
in die die Bypassluft gelangen kann, was mit einem Pfeil angedeutet ist.
Diese Anschlussstelle des Magnetventils 16 kann mit der
Motorseite des Luftfilterkastens des Verbrennungsmotors verbunden
sein. Die Bypassluft ist allerdings aus einem Bereich anzusaugen,
der keinen Unterdruck besitzt, um einen hinreichenden Zustrom von
Bypassluft in den Kraftstoffzufuhrkanal 12 sicherzustellen.
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Gemäß der
Darstellung ist das Magnetventil 16 mit einem Zündmodul 24 verbunden, über
das die Schaltstellung des Magnetventils 16 schaltbar ist. Das
Zündmodul 24 kann eine Information über
die Drehzahl der Kurbelwelle des Motors bereitstellen, so dass beispielsweise
bei Erreichen der Maximaldrehzahl das Magnetventil 16 den
Bypassluftkanal 15 öffnen kann.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ausbildung des Bypassluftkanals 15 zur
Zufuhr von Bypassluft in den Kraftstoffzufuhrkanal 12.
Das Magnetventil 16 besitzt einen Betätigungsstößel 33 und
ein Betätigungsmodul 34, wobei sich der Betätigungsstößel 33 in
einen Ventilsitz hinein erstreckt, der durch die Ansaugstelle des
Bypasskanals 15 innerhalb des Strömungskanals 11 gebildet
ist. Dabei kann das Betätigungsmodul 34 außenseitig
am Gehäuse 10 einfach angebracht werden, wobei
sich der Betätigungsstößel 33 durch
eine – nicht näher gezeigte – Stößelführung
innerhalb des Gehäuses 10 in Richtung zum Ventilsitz
des Bypassluftkanals 15 hin erstreckt. Durch einen Doppelpfeil
ist die Bewegungsmöglichkeit des Betätigungsstößels 33 in
seiner Längsrichtung an gedeutet. Schaltet das Magnetventil 16 den
Bypassluftkanal 15 frei, so wird der Betätigungsstößel 33 aus
dem Ventilsitz herausgezogen, indem der Betätigungsstößel 33 in
Richtung zum Betätigungsmodul 34 eingezogen wird,
Wird der Bypassluftkanal 15 wieder geschlossen, wird der
Betätigungsstößel 33 wieder
aus dem Magnetventil 16 herausgeführt, um dichtend
in den Ventilsitz des Bypassluftkanals 15 zu gelangen.
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Die
Darstellung zeigt ferner eine Steuerung 20, die über
eine Leitungsverbindung 21 mit dem Magnetventil 16 verbunden
ist. Ferner ist ein Motordrehzahlsensor 22 gezeigt, der
die Drehzahl einer – schematisch angedeuteten – Kurbelwelle 23 sensiert.
Die Steuerung 20 kann in Abhängigkeit der sensierten Drehzahl
der Kurbelwelle 23 das Magnetventil 16 über
die Leitungsverbindung 21 schalten. Folglich kann auf einfache
Weise das Gemisch im Volllast-Betriebspunkt abgemagert werden, indem
dieser Betriebspunkt durch den Motordrehzahlsensor 22 sensiert
wird, so dass die Steuerung 20 bewirkt, dass das Magnetventil 16 den
Betätigungsschlüssel 33 aus dem Ventilsitz
herausführt. Wird die Maximaldrehzahl wieder verlassen,
so kann das Magnetventil 16 den – beispielsweise
in Richtung zum Ventilsitz federbelasteten – Betätigungsstößel 33 freigeben,
sodass dieser durch die Federkraft wieder in den Ventilsitz des
Bypassluftkanals 15 zurückgeführt wird.
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Die
vorliegende Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung
nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel.
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. Insbesondere ist die Anordnung und Ausbildung
des Bypassluftkanals 15 und des Magnetventils 16 nicht
von der Art der Sensie rung der Drehzahl der Kurbelwelle 23 abhängig.
Folglich kann jede Ausführung des Bypassluftkanals 15 und
des Magnetventils 16 sowohl mit einer Sensierung der Drehzahl über
einen Motordrehzahlsensor 22 an der Kurbelwelle 23 als
auch über ein Zündmodul 24 kombiniert
werden.
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- 100
- Vergaser
- 10
- Gehäuse
- 11
- Strömungskanal
- 12
- Kraftstoffzufuhrkanal
- 13
- Mündungsstelle
- 14
- Kraftstoff
- 15
- Bypassluftkanal
- 16
- Magnetventil
- 17
- Regelkammer
- 18
- Drosselklappe
- 19
- Starterklappe
- 20
- Steuerung
- 21
- Leitungsverbindung
- 22
- Motordrehzahlsensor
- 23
- Kurbelwelle
- 24
- Zündmodul
- 25
- Leerlaufkanal
- 26a,
b
- Ventilmodul
- 27a,
b
- Stellschraube
- 28
- Regelmembran
- 29
- Kraftstoffanschluss
- 30
- Pumpenanordnung
- 31
- Kraftstoffzuleitung
- 32
- Druckregelmechanik
- 33
- Betätigungsstößel
- 34
- Betätigungsmodul
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005037702
A1 [0004]