DE3812949C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für Zwei­ taktmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Einspritzvorrichtung ist aus der DE 35 21 772 A1 bekannt. Der Impulsraum ist unmittelbar von dem im Kurbelkasten herrschenden Druck beaufschlagt, während der Rückraum mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Ent­ sprechend den Druckschwankungen im Kurbelkasten wird so der Pumpenkolben auf und ab bewegt und dabei Kraftstoff in den Brennraum des Zweitaktmotors eingespritzt.

Der Druck im Kurbelkasten ist abhängig von der Drehzahl und der Last des Zweitaktmotors. Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens in Richtung auf den unteren Totpunkt entsteht im Kurbelkasten Überdruck, während bei der folgenden Aufwärts­ bewegung des Kolbens zum oberen Totpunkt der Kurbelkasten­ druck bis auf Unterdruck abfällt. Der Kurbelkastendruck schwankt somit zwischen positiven und negativen Werten, wobei mit steigender Drehzahl die positiven Werte ebenfalls bis auf ein Maximum steigen, welche dann bis zur Höchst­ drehzahl konstant bleiben. Die Druckschwankungen liegen zum Beispiel etwa zwischen 0,75 bar und -0,2 bar.

In der DE-OS 35 21 772 ist vorgeschlagen, durch ein zwi­ schen Kurbelkasten und Impulsraum angeordnetes steuerbares Vorschaltventil den Beginn der Einspritzung in Abhängigkeit von der Drehzahl unter Ausnutzung der Druckverhältnisse im Kurbelkasten anzupassen; bei hohen Drehzahlen wird so ein später, bei niedrigen Drehzahlen ein früher Einspritz­ punkt erzielt.

Bei einer derartigen Änderung des Einspritzzeitpunktes bleibt die eingespritzte Kraftstoffmenge jedoch weitgehend unverändert, so daß bei hohen Drehzahlen das Gemisch auf­ grund der veränderten Luftfüllung des Zylinders zu fett wird. Um einer Überfettung entgegenzuwirken, wird in die Verbindungsleitung vom Kurbelkasten zum Impulsraum eine bei hohen Drehzahlen wirksame Drossel eingesetzt. Diese Maß­ nahme reicht allein nicht aus, um die Kraftstoffmenge ge­ nügend genau der Drehzahl anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritz­ vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 derart weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln die Kraftstoff­ menge entsprechend der angesaugten Luftmenge angepaßt ist und die drehzahlangepaßte Kraftstoffmenge unter weitgehen­ der Ausnutzung des Kurbelkastendruckes mit hohem Einspritz­ druck eingespritzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Durch die Änderung des Druckes im Rückraum kann der Hub des Pumpenkolbens wirksam und ohne Zugriff auf die im Impulsraum wirkende Betätigungskraft verändert werden. Wird zum Beispiel bei hohen Drehzahlen der Gegendruck im Rückraum in Abhängigkeit vom Kolbenhub rasch ansteigend gesteuert, so wird die die Betätigungs­ kraft neutralisierende Gegenkraft im Rückraum relativ rasch, d.h. nach einem geringen Kolbenhub erreicht. Die Kraftstoffmenge ist dem Kolbenhub unmittelbar proportional, so daß entsprechend weniger Kraftstoff eingespritzt wird. Mit der erfindungsgemäßen Steuerung des Gegendrucks im Rückraum ist bei hohen Drehzahlen eine einfache Anpassung der Kraftstoffmenge (Degression) an die verringerte Luft­ füllung des Zylinders aufgrund des Drosselvorgangs beim Ansaugen erzielt.

Ist im Rückraum zur Begrenzung des Kolbenhubs bei hohen Drehzahlen der Gegendruck rasch ansteigend gesteuert, so wird er zur Erzielung einer großen Betätigungskraft im Leerlauf und bei niedrigen Drehzahlen vorteilhaft negativ ausgebildet. Dies wird dadurch erreicht, daß die negative Druckspitze im Kurbelkasten zur Evakuierung des Rückraums ausgenutzt wird, so daß die nachfolgende, im Leerlauf schwach positive Druckspitze zu einer kraftvollen Betätigung des Pumpenkolbens ausreichend ist.

Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

In vorteilhafter Weise ist der Rückraum über eine Aus­ gleichsleitung mit einem Ausgleichsvolumen verbunden, wobei in der Ausgleichsleitung eine rasche Ausgleichsströmungen drosselnde Drossel vorgesehen ist. Auf diese Weise wirkt die Drossel nur bei erhöhten bis höchsten Drehzahlen, wo­ durch ein Gegendruck aufgebaut ist.

Wird in einem Bypass zur Drossel ein zum Rückraum öffnendes Rückschlagventil angeordnet, so erfolgt bei der Rückstel­ lung der Membran in ihre Ausgangslage ein rascher Druckaus­ gleich zwischen Ausgleichsvolumen und Rückraum. Auf diese Weise beginnt jeder Kolbenhub unter gleichen Ausgangsdruck­ bedingungen.

Anstelle eines allseitig geschlossenen Ausgleichsraums, der zweckmäßig in Form eines Faltenbalges im Volumen variabel ist, kann auch die Atmosphäre als Ausgleichsvolumen vor­ teilhaft vorgesehen sein. Dies kann insbesondere bei beeng­ ten Platzverhältnissen Raumvorteile bringen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung mit in der Pumpenkolbenachse geschnitten dargestell­ ter Einspritzpumpe,

Fig. 2 einen Schnitt der in Fig. 1 dargestellten Einspritzvorrichtung mit um 90° um die Pumpenkolben­ achse gedrehter Schnittebene,

Fig. 3 ein Schemabild der erfindungsgemäßen Einspritz­ vorrichtung mit einem in einen Impulsraum und einen Rückraum aufgeteilten Arbeitsraum und mit mit dem Rückraum verbundenem Ausgleichsvolumen,

Fig. 3a, Fig. 3b, 3c Schemabilder gemäß Fig. 3 mit Schaltungs­ varianten,

Fig. 4 ein Schemabild gemäß Fig. 3 mit der Atmosphäre als Ausgleichsvolumen,

Fig. 5 ein Schemabild gemäß Fig. 4 mit druckabhängig geschalteter Leitung zur Atmosphäre,

Fig. 6 ein Schemabild der erfindungsgemäßen Einspritz­ vorrichtung gemäß Fig. 3 mit im Ausgleichsvolumen ein­ stellbarem Mitteldruck, und

Fig. 7 ein Schemabild der erfindungsgemäßen Einspritz­ vorrichtung mit vom Saugrohrdruck abhängig gesteuertem Gegendruck im Rückraum,

Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung ist für einen Zweitaktmotor 2 vorgesehen, der insbesondere bei handge­ steuerten Arbeitsgeräten, vorzugsweise tragbaren handge­ steuerten Arbeitsgeräten wie Motorsägen und dgl. verwendet wird und einen Zylinder 3, einen Kolben 4, ein Brennraum 5, eine Einspritzdüse 6, einen Kurbelkasten 7 sowie eine Kurbelwelle 8 und einen Pleuel 9 für den Kolben 4 aufweist. Beim Betrieb des Zweitaktmotors 2 ändert sich bei der Auf- und Abbewegung des Kolbens 4 der Druck im Kurbelkasten 7. Der Druck steigt bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 4 vom oberen Totpunkt bis annähernd zum unteren Totpunkt an, so daß ein Überdruck im Kurbelkasten entsteht, der dann bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 wieder bis zu einem Unterdruck abfällt. Die Einspritzvorrichtung (Fig. 1) weist eine Einspritzpumpe 10 mit einer Verbindungsleitung 12 auf, die am Kurbelkasten 7 angeschlossen ist und den dort vor­ herrschenden Druck zur Einspritzpumpe 10 leitet. An der Einspritzpumpe 10 ist zudem eine Kraftstoffzuführleitung 13 angeschlossen, durch die der Kraftstoff über einen Kraft­ stoffilter 11 aus einem Tank 14 mittels einer Vorförder­ pumpe 15 zu einem als Rückschlagventil ausgebildeten An­ saugventil 16 gefördert wird.

Der Vorförderdruck ist derart eingestellt, daß das Ansaug­ ventil 16 nicht öffnet; nicht angesaugter Kraftstoff wird nach dem Umlaufsystem über die Rückführleitung 24 in den Tank 14 zurückgeführt.

Das Ansaugventil 16 befindet sich auf der einen Seite einer im Gehäuse 17 der Einspritzpumpe 10 ausgebildeten Pumpen­ kammer 18, während auf der gegenüberliegenden Seite ein Auslaßventil 19 angeordnet ist, das ebenfalls als Rück­ schlagventil ausgeführt ist. Von diesem Auslaßventil 19 führt eine Einspritzleitung 20 über einen weiteren Kraft­ stoffilter 11′ zur Einspritzdüse 6 des Zweitaktmotors 2.

Die vom Kurbelkasten 7 abgeleitete Anschlußleitung 12 führt zu einem Impulsraum 21 der Einspritzpumpe 10. Der Impuls­ raum 21 liegt von einem gegenüberliegenden Rückraum 23 durch eine Membran 22 getrennt. Der Impulsraum 21 und der Rückraum 23 bilden den Antriebsraum der Einspritzpumpe.

In der Mitte der Membran 22 ist ein Pumpenkolben 25 befe­ stigt, der in einer Führungsbohrung 26 (Pumpenzylinder) des Gehäuses 17 axial hin- und herbewegbar gelagert ist. Die Membran 22 ist durch eine Rückstellfeder 30 in ihrer darge­ stellten oberen Ausgangslage (Fig. 1, Fig. 2) kraftbeauf­ schlagt. Um die bewegten Massen gering zu halten, ist der Membranteller durch entsprechende Ausnehmungen gewichts­ sparend ausgeführt. Der Membranteller kann so schnellen Druckwechseln ohne weiteres folgen.

In Fig. 2 ist die Beschaltung von Impulsraum 21 und Rück­ raum 23 konstruktiv, in Fig. 3 schematisch dargestellt. Im Gehäuse 17 der Einspritzpumpe 10 ist eine Verbindungs­ leitung 31 vom Impulsraum zum Rückraum eingebracht, in der ein zum Impulsraum 21 öffnendes Rückschlagventil 32 ange­ ordnet ist. In einem Bypass 33 zum Rückschlagventil ist eine Drossel 34 angeordnet, die - wie nachfolgend noch beschrieben wird - für langsame Ausgleichsvorgänge einge­ stellt ist.

Der Rückraum 23 steht ferner über eine Ausgleichsleitung 35 mit einem Ausgleichsvolumen 37 in Verbindung, das im ge­ zeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 als starrer, allseitig geschlossener Raum vorgesehen ist. In der Aus­ gleichsleitung 35 ist eine einstellbare Drossel 36 ange­ ordnet, zu der in einem Bypass 38 ein in den Rückraum 23 öffnendes Rückschlagventil 39 liegt. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung ist wie folgt:

Der Kurbelkastendruck steht über die Verbindungsleitung 12 im Impulsraum 21 an. Der Druck wirkt auf den Membranteller 22 und betätigt den Pumpenkolben 25 im Sinne einer Abwärtsbe­ wegung (Fig. 2), wobei der in der Pumpenkammer 18 befind­ liche Kraftstoff komprimiert und über das Auslaßventil 19 (Fig. 1), die Einspritzleitung 20 und die Einspritzdüse 6 in die Brennkammer 5 des Zweitaktmotors 2 eingespritzt wird.

Die einstellbare Drossel 36 wird so eingestellt, daß bei einer Ausgangsdrehzahl eine Ausgleichsströmung vom Rückraum 23 zum Ausgleichsvolumen 37 stattfinden kann, wodurch sich im Rückraum 23 im wesentlichen kein der Betätigungskraft entgegenwirkender Gegendruck aufbauen kann.

Nach der Einspritzung des Kraftstoffs fährt der Kolben 4 in Richtung des oberen Totpunktes, wodurch der Druck im Kur­ belkasten bis auf Unterdruck abfällt; die Membran 22 bzw. der Pumpenkolben 29 werden aufgrund der Wirkung der Rück­ stellfeder 30 in ihre (in Fig. 1 dargestellte) Ruhelage zurückgefahren. Bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens wird über das Ansaugventil 16 neuer unter Vordruck stehen­ der Kraftstoff angesaugt; die Pumpenkammer 18 wird aufge­ füllt.

Ist der Rückraum 23 zur Atmosphäre offen, führt der bei ansteigender Drehzahl wachsende Kurbelkastendruck zu grö­ ßeren Kraftstoffördermengen. Der Überdruck im Kurbelkasten erreicht jedoch weit vor der Maximaldrehzahl der Zweitaktmaschine seinen Maximalwert von beispielsweise 0,75 bar, der auch bei weiterem Ansteigen der Drehzahl konstant bleibt. Hier­ aus folgt, daß ab Erreichen der Drehzahl mit maximalem Kurbelkastendruck die Fördermenge der Einspritzpumpe 10 ebenfalls konstant bleibt.

Wie bekannt, ist der Luftansaugvorgang des Zweitaktmotors ein Drosselvorgang, so daß bei steigender Drehzahl die Luftfüllung des Zylinders nachläßt; wird aber weiterhin eine konstante Kraftstoffmenge eingespritzt, wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum zu fett.

Um bei hohen Drehzahlen eine der verringerten angesaugten Luftmenge angepaßte Kraftstoffmenge einzuspritzen, ist er­ findungsgemäß vorgesehen, den Pumpenkolbenhub bei steigen­ der Drehzahl zu verringern. Hierzu ist vorgesehen, der Be­ tätigungskraft im Impulsraum eine im Rückraum wirkende Ge­ genkraft in Abhängigkeit der Drehzahl des Zweitaktmotors und dem Hub des Pumpenkolbens aufzubauen (Abstimmung der Fördermengenkennlinie über der Drehzahl).

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 wird der Gegendruck im Rückraum 23 dadurch aufgebaut, daß mit dem Rückraum 23 über die Drossel 36 ein Ausgleichsvolumen 37 verbunden ist. Die Drossel 36 ist so bemessen, daß bei Leerlauf bzw. niedriger Drehzahl eine ungehinderte Strömung durch die Ausgleichsleitung 35 stattfinden kann. Es wird sich daher bei Leerlauf bzw. niedrigen Drehzahlen kein den Pumpenkolbenhub beeinträchtigender größerer Gegendruck im Rückraum 23 einstellen; die Einspritzpumpe fördert somit entsprechend dem aktuell anstehenden Kurbelkastendruck.

Steigt die Drehzahl an, so steigt auch die Geschwindigkeit der Strömung durch die Ausgleichsleitung 35; die Drossel 36 gewinnt an Wirkung. Im Rückraum 23 baut sich bei jedem Ar­ beitshub des Pumpenkolbens bzw. der Membrann 22 ein Gegen­ druck auf. Je höher die Drehzahl steigt, desto rascher wird die Membran 22 betätigt und die Strömungsgeschwindigkeit in der Ausgleichsleitung 35 steigt an. Je größer die Strö­ mungsgeschwindigkeit ist, desto mehr Wirkung zeigt die Drossel 36 und desto größer wird der Gegendruck im Rückraum 23. Dieser Gegendruck wirkt auf die Membran 22 und erzeugt eine zur Betätigungskraft im Impulsraum entgegengesetzte Kraft, die den Kolbenhub mit zunehmender Drehzahl verringert. Auf diese Weise wird eine Degression der eingespritzten Kraftstoffmenge über der Drehzahl in Anpassung an die Verminderung der angesaugten Luftmenge erzielt.

Um eine genaueste Anpassung der zu fördernden Kraftstoffmenge zu erzielen, kann es vorteilhaft sein, die einstellbar ausgeführte Drossel 36 mittels elektrischer Stellmittel nachzustellen, wobei diese Stellmittel von einer elektronischen Steuereinrichtung angesteuert werden können, die brennkraftspezifische Daten wie Temperatur, Drehzahl oder auch die Abgasqualität und ähnliches verarbeitet. Hierbei kann es vorteilhaft sein, anstatt der proportional einzustellenden Drossel 36, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Magnetventil zu verwenden, das lediglich die Stellungen "Ausgleichsleitung 35 geschlossen" und "Ausgleichsleitung 35 geöffnet" ermöglicht. Ein derartiges Zweistellungs-Magnetventil wird mittels einer Impulskette angesteuert, wobei das Taktverhältnis der Impulse die Drosselwirkung über der Zeit bestimmt.

Um bei Beginn jedes Kolbenhubs - insbesondere bei hohen Drehzahlen - ausgeglichene Druckverhältnisse zu haben, ist der Bypass mit in Richtung zum Rückraum 23 öffnendem Rückschlagventil 39 vorgesehen, der für eine ungedrosselte Ausgleichsströmung bei Rückstellung des Pumpenkolbens bzw. der Membran 22 sorgt.

Da der Kurbelkastenüberdruck bei Leerlauf und kleinen Drehzahlen nur sehr gering ist (z.B. ca. 0,1 bar), steht auch nur eine geringe Betätigungskraft für die Einspritzpumpe zur Verfügung. Um aber insbesondere bei Leerlauf eine voll­ ständige, rasche und druckvolle Einspritzung der notwendi­ gen Kraftstoffmenge zu gewährleisten, ist die Verbindungs­ leitung 31 vom Impulsraum 21 zum Rückraum 23 vorgesehen. Steht Unterdruck an, wird über das Rückschlagventil 32 der Rückraum evakuiert. Beim Wechsel des Kurbelkastendruckes zu positiven Druckwerten schließt das Rückschlagventil 32 und der positive Druckwert steht ausschließlich im Impulsraum 21 an. Da die rückstellende Kraft der Feder 30 aufgrund des im Rückraum 23 wirkenden Unterdrucks gesenkt ist, reicht der geringe Kurbelkastenüberdruck im Impulsraum 21 aus, um den Pumpenkolben 25 mit gefordertem Kolbenhub zu verschie­ ben. Durch den negativen Gegendruck im Rückraum 23 wird bei Auftreten des Kurbelkastenüberdruckes eine höhere Druckdif­ ferenz zur Betätigung des Pumpenkolbens 25 ausgenutzt.

Da der Kurbelkastenunterdruck mit der Drehzahl über der Zeit schwanken kann, ist für Ausgleichsströmungen der By­ pass 33 mit der einstellbaren Drossel 34 vorgesehen. Die Drossel 34 ist so ausgelegt, daß nur langsame Ausgleichs­ strömungen zugelassen sind und daher nach einigen Umdre­ hungen des Zweitaktmotors der Rückraum auf den aktuellen Unterdruckspitzenwert (beispielsweise minus 0,2 bar) ange­ glichen ist. Durch diesen Mechanismus wird verhindert, daß zufällige, sehr hohe Unterdruckspitzen im Rückraum ge­ speichert bleiben.

Auch bei der beschriebenen Leerlauf-Anpassung des Hubs des Pumpenkolbens 25 ist es vorteilhaft, die einstellbare Dros­ sel 34 mittels einer elektrischen Steuervorrichtung nachzu­ stellen, wobei diese Nachstellung aufgrund von der Steuer­ vorrichtung verarbeiteter Betriebskenndaten des Zweitakt­ motors erfolgt.

Wie in Fig. 3 strichliert dargestellt, kann es vorteilhaft sein, die Verbindungsleitung 31 nicht unmittelbar in den Rückraum 23 münden zu lassen, sondern in das als allseitig geschlossener Raum ausgebildete Ausgleichsvolumen 37. Ent­ sprechend ist der Bypass 33′ mit der Ausgleichsdrossel 34′ in das Ausgleichsvolumen 37 mündend vorgesehen. Da die Aus­ gleichsleitung 35 im Durchmesser wesentlich größer ist als der Durchmesser des Bypasses 33′ bzw. der Ausgleichsdrossel 34′, ist die vorstehend beschriebene Funktion der Leerlauf- Anpassung sowie der Vollast-Anpassung der Kraftstoffmenge unverändert.

Weitere Beschaltungsvariationen zur Erzielung der Leerlauf- Anpassung ergeben sich aus den Fig. 3a, 3b und 3c. In Fig. 3a ist die Verbindungsleitung 31 mit dem zur Evakuierung des Rückraums 23 vorgesehenen Rückschlagventil 32 am Rück­ raum 23 angeschlossen, während die für die Ausgleichsvor­ gänge erforderliche Ausgleichsdrossel 34a eine Verbindung zur Atmosphäre herstellt. Der Wert der Drossel 34a ist so vorgesehen, daß nur langsame Ausgleichsvorgänge zugelassen sind, die eine Evakuierung des Rückraums 23 auf den Unter­ druckspitzenwert im Kurbelkasten sicherstellen. Die Aus­ gleichsdrossel 34a kann, wie in Fig. 3a strichliert dar­ gestellt, auch anstatt an den Rückraum 23 am Ausgleichs­ volumen 37 vorgesehen sein. Die Funktion der erfindungsge­ mäßen Einspritzpumpe ist trotz der geänderten Beschaltung unverändert.

lm Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b ist die zur Evakuierung vorgesehene Verbindungsleitung mit dem Rückschlagventil 32 am Ausgleichsraum 37 angeschlossen. Da die Evakuierung des Rückraums 23 nur bei niedrigen Drehzahlen beabsichtigt ist, behindert die Drossel 36 in der Ausgleichsleitung 35 die Evakuierung nicht. Nach wenigen Umdrehungen ist der Rück­ raum 23 auf den Spitzenunterdruck des Kurbelkastens eva­ kuiert. Zum Ausgleich von Schwankungen des Spitzenunter­ drucks ist wiederum eine Ausgleichsdrossel 34a am Rückraum 23 angeschlossen. Es kann zweckmäßig sein, die Ausgleichs­ drossel 34a anstatt am Rückraum 23 unmittelbar am Aus­ gleichsraum 37 anzuschließen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3c ist dem nach Fig. 3a ähnlich. In der Verbindungsleitung 31 ist neben dem Rückschlagventil 32 eine Drossel 61 in Reihe geschaltet. Der Rückraum 23 wird daher bei niedriger Drehzahl vom Unterdruck des Kurbelgehäuses entlüftet; ein den Pumpenhub unterstützender Unterdruck entsteht. Bei steigender Drehzahl gewinnt die Drossel 61 an Wirkung und behindert die Entlüftung und Unterdruckbildung. Die Hubunterstützung wird geringer und der Pumpenhub sinkt bei steigender Drehzahl.

In Reihe zur Belüftungsdrossel 34a liegt ferner ein Rückschlagventil 60, das eine Entlüftung vom Rückraum 23 in die Atmosphäre vollständig verhindert. Im Zeitpunkt des Pumpenhubs (abwärts fahrende Membran 22) wird das Volumen im Rückraum 23 komprimiert und ein Überdruck entsteht. Dieser Überdruck kann auch nicht über die Verbindungsleitung 31 (Drossel 61, Rückschlagventil 32) abgebaut werden, weil zu diesem Zeitpunkt der die Membran 22 antreibende Kurbelgehäusedruck größer ist.

Da bei dieser Beschaltung des Rückraums 23 dessen Entlüftung verhindert ist, kann sich bei hoher Drehzahl auch kein Unterdruck ausbilden, so daß eine Hubunterstützung bei hoher Drehzahl deutlich verringert ist; der Pumpenhub und die Einspritzmenge werden daher kleiner.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 erfolgt die Leerlaufanpassung - wie bereits beschrieben - über die Verbindungsleitung 31 mit dem Rückschlagventil 32 und den Bypass 33 mit der Ausgleichsdrossel 34.

Zur Vollast-Anpassung der zu fördernden Kraftstoffmenge ist die Ausgleichsleitung 35 zur Atmosphäre geöffnet. Der Durchtrittsquerschnitt der Ausgleichsleitung 35 wird wiederum durch die Drossel 36 bestimmt. Um in der Ausgleichsleitung 35 ausschließlich eine Strömung im Sinne eines Entlüftens des Rückraums 23 zur Atmosphäre sicherzustellen, liegt in Reihe mit der Drossel 36 ein zur Atmosphäre öffnendes Rückschlagventil 40.

Der Bypass 38 zur Drossel 36 mündet ebenfalls zur Atmosphäre und weist ein zum Rückraum 23 öffnendes Rückschlagventil 39′ auf. Das Rückschlagventil 39′ ist als Druckhalteventil ausgebildet und öffnet erst ab einem bestimmtem, vorzugsweise einstellbaren Druckschwellwert. Dieser Druckschwellwert ist derart eingestellt, daß sich im Rückraum 23 der Spitzenunterdruck des Kurbelkastens aufbauen kann, ohne daß das Ventil 39′ öffnet. Höhere Unterdrücke, die durch den Rückhub der Membrane 22 und des Pumpenkolbens 25 entstehen, öffnen das Ventil 39′. Dadurch strömt Ausgleichsluft in den Rückraum 23 nach und der nachfolgende Hub des Pumpenkolbens läuft mit dem gleichen Ausgangszustand ab. Die Funktionsweise dieser Beschaltung entspricht der bereits vorstehend beschriebenen.

Alternativ zum Druckhalteventil 39′ kann eine Reihenschaltung aus einer einstellbaren Drossel 42 und einem zum Rückraum 23 öffnenden Rückschlagventil 41 vorteilhaft sein. Die Drossel 42 ist so eingestellt, daß nur eine langsame Belüftung über den Bypass 38′ möglich ist, so daß sich über der Zeit der Spitzenunterdruck im Rückraum 23 aufbauen kann.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Leerlauf-Anpassung wie in Fig. 4 geschaltet. Zur Vollast-Anpassung ist der Rückraum 23 über ein schaltbares Ventil 27, die einstellbare Drossel 36 und das Rückschlagventil 39 mit der Atmosphäre verbunden. In dieser Verbindung kann zweckmäßig ein Luftfilter 28 angeordnet sein. Das Ventil 27 ist ein druckbetätigtes Ventil, das ab einem Schwellwert von zum Beispiel 0,2 bar den Rückraum 23 mit der Atmosphäre verbindet und unterhalb dieses Schwellwertes die Ausgleichsleitung 35 sperrt. Die Betätigungsseite des Ventils 27 ist über eine Druckleitung 43 und ein zum Betätigungsventil öffnendes Rückschlagventil 45 mit der Anschlußleitung 12 verbunden. Im Bypass zum Rückschlagventil 45 ist eine Drossel 44 vorgesehen, die langsame Ausgleichsvorgänge zuläßt.

Steht ein Kurbelkastendruck von über 0,2 bar an, also im Lastfalle, wirkt der Druck über das Rückschlagventil 45 auf das Ventil 27 und schaltet die Ausgleichsleitung 35 frei. Es erfolgt die bereits vorstehend beschriebene Vollast-Anpassung aufgrund der Drossel 36 und des Rückschlagventiles 39. Sobald der Druck im Kurbelkasten unter den Schwellwert sinkt, also im Leerlauf, erfolgt über die Drossel 44 ein Druckausgleich und das Ventil 27 schaltet in seine Sperrstellung um, in der die Ausgleichsleitung 35 gesperrt ist. Wirksam ist nun nur noch die Leerlauf-Anpassung mittels des Rückschlagventils 32 bzw. der Ausgleichsdrossel 34. Dadurch können Leerlauf- und Lastanpassung getrennt werden und beeinflussen sich nicht gegenseitig.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der Gegendruck im Rückraum 23 neben dem Hub der Membran 22 und deren Geschwindigkeit von dem im Ausgleichsvolumen 37 aufgebauten Druck bestimmt. Das Ausgleichsvolumen ist wiederum über die Drossel 36 und das Rückschlagventil 39 mit dem Rückraum 23 verbunden. Darüber hinaus steht das Ausgleichsvolumen 37 mit einem Speichervolumen 47 über eine Drossel 48 und ein zum Speichervolumen 47 öffnendes Rückschlagventil 49 in Verbindung. Das Speichervolumen 47 ist über eine Leitung 52 mit der Anschlußleitung 12 nach oder vor (strichliert angedeutet) einer in der Anschlußleitung vorgesehenen Drossel 51 verbunden. In der Leitung 52 ist ein zum Speichervolumen öffnendes Rückschlagventil 46 angeordnet, zu dem im Bypass eine Ausgleichsdrossel 50 vorgesehen ist.

Der im Speichervolumen 47 sich aufbauende Druck ist in dem zugeordneten Diagramm dargestellt. Die durchgezogene Linie zeigt den schwankenden Kurbelkastendruck, dessen positiven Werte über das Rückschlagventil 46 unmittelbar zu einer entsprechenden Druckerhöhung im Speichervolumen 47 führen. Sinkt der Kurbelkastenüberdruck ab, beginnt ein Ausgleichsvorgang vom Speichervolumen 47 über die einstellbare Drossel 50 zur Anschlußleitung 12. Die Drossel 50 ist dabei so bemessen, daß der Druck im Speichervolumen 47 - wie strichliert dargestellt - langsamer fällt als der Kurbelkastendruck, so daß bis zu einer folgenden Druckerhöhung ein vom Kurbelkastendruck abweichender Druck im Speichervolumen 47 erhalten bleibt. Im Speichervolumen 47 ist somit ein schwankender, positiver Druck vorhanden.

Bei niedriger Motordrehzahl fällt der Druck im Speichervolumen 47 auf niedrige Druckwerte, weil genügend Zeit für den Ausgleichsvorgang zur Verfügung steht. Im Leerlauf fällt der Druck im Speichervolumen nahezu auf den Unterdruck im Kurbelgehäuse. Bei hoher Drehzahl fällt der Druck im Speichervolumen 47 nicht so stark ab, weil weniger Zeit für den Ausgleichsvorgang zur Verfügung steht. Die niedrigsten Drücke, die sich im Speichervolumen 47 einstellen, wachsen also mit der Drehzahl an; die höchsten Drücke entsprechen denen im Kurbelkasten.

Das Rückschlagventil 49 zwischen Ausgleichsvolumen 37 und Speichervolumen 47 begrenzt den Druck im Ausgleichsvolumen 37 auf den niedrigsten Druck im Speichervolumen 47; die Drossel 48 bewirkt wiederum nur langsame Ausgleichsvorgänge bei Drehzahländerung. Im Ausgleichsvolumen 37 entsteht so ein Druck, der dem niedrigsten Druck im Speichervolumen 47 entspricht und wie dieser mit wachsender Drehzahl wächst.

Das Rückschlagventil 39 zwischen Ausgleichsvolumen 37 und Rückraum 23 der Einspritzpumpe 10 gibt den Druck im Ausgleichsvolumen 37 unmittelbar an den Rückraum weiter und erzeugt dort einen drehzahlabhängigen Gegendruck; im Leerlauf entsteht bei geeigneter Auslegung ein Unterdruck. Dieser mit der Drehzahl wachsende Gegendruck im Rückraum reduziert den Hub des Pumpenkolbens mit steigender Drehzahl; die geförderte Kraftstoffmenge wird dadurch dem Bedarf des Motors angepaßt. Die Einstelldrossel 36 wirkt in unveränderter Weise zwischen Rückraum 23 und Ausgleichsvolumen 37.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist der Rückraum 23 über die Leitungen 35, 56 mit dem Saugrohr 53 des Zweitaktmotors 2 verbunden. Zwischen der Unterdruckleitung 56 und der Verbindungsleitung 35 zum Rückraum 23 ist ein Ausgleichsvolumen 37 angeordnet, das über eine Belüftungsdrossel 55 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Impulsraum 21 ist über die Anschlußleitung 12 mit einer Öffnung im Gehäuse des Zweitaktmotors verbunden, die in einer vorgegebenen Lage des Kolbens 4 vom Kolbenhemd 4a geöffnet und die Verbindung zum Kurbelkasten herstellt.

Mit der Ausführung nach Fig. 7 wird der Rückhub des Kolbens in Abhängigkeit vom Saugrohrunterdruck verringert. Der in Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe 59 abgegriffene Unterdruck im Saugrohr 53 ist über die Unterdruckleitung 56 und eine Drossel 57 auf das Zwischenvolumen 37 geschaltet. Über die einstellbare Belüftungsdrossel 55 strömt in das Zwischenvolumen 37 Luft aus der Atmosphäre ein. Die Einstelldrossel 55 ist so vorgesehen, daß bei höheren Drehzahlen sich ein Unterdruck im Zwischenvolumen 37 aufbaut, der über die Leitung 58 als Gegendruck im Rückraum 23 ansteht.

In einer bestimmten Lage des Kolbens 4 öffnet das Kolbenhemd die Verbindung 4a zur Anschlußleitung 12 und leitet den Kurbelkastendruck auf den Impulsraum 21, wo die Membran 22 zur Förderung des Kraftstoffes abwärts bewegt wird. Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 25 aufgrund der Rückstellfeder 30 bewirkt der im Rückraum 23 aufgebaute Unterdruck eine Verringerung der Rückstellkraft, so daß die Membran 22 nicht in ihre Ausgangslage zurückfahren kann. Hierdurch bedingt, ist der Kolbenhub für einen nächsten Einspritzvorgang geringer als beim letztmaligen Einspritzvorgang; die geförderte Kraftstoffmenge ist somit kleiner.

Es kann vorteilhaft sein, die in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen genannten Volumina als starre, geschlossene Räume auszubilden. Zweckmäßig sind diese Volumina veränderlich ausgebildet, so zum Beispiel als Faltenbalg.

Claims (20)

1. Einspritzvorrichtung für Zweitaktmotoren, insbesondere für tragbare, handgesteuerte Arbeitsgeräte wie Motor­ sägen oder dgl., bestehend aus einer Einspritzpumpe (10) und einer in den Brennraum (5) des Zweitaktmotors (2) mündenden Einspritzdüse (6), wobei ein Antriebsraum der Einspritzpumpe von einer den Pumpenkolben (25) be­ wegenden Membran (22) in einen Impulsraum (21) und einen Rückraum (23) aufgeteilt ist und der Impulsraum (21) zur Beaufschlagung mit dem im Kurbelkasten (7) des Zweitaktmotors (2) herrschenden Druck mit dem Kurbelkasten ver­ bunden ist, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, mit deren Hilfe zur Variation des Kolben­ hubs im Rückraum (23) ein in Abhängigkeit von der Dreh­ zahl des Zweitaktmotors (2) und dem Hub des Pumpenkol­ bens (25) änderbarer Gegendruck aufbaubar ist.

2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückraum (23) über eine Ausgleichsleitung (35) mit einem Ausgleichsvolumen (37) verbunden ist und in der Ausgleichsleitung (35) eine erst bei raschen Ausgleichsströmungen wirksam werdende Drossel (36) an­ geordnet ist, wobei der Rückraum (23) vorzugsweise über einen Bypass (38) mit einem zum Rückraum (23) öffnenden Rückschlagventil (39) mit dem Ausgleichsvolumen (37) verbunden ist.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen (37) die Atmosphäre ist.

4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsvolumen ein allseitig geschlossener Ausgleichsraum (37) ist, dessen Volumen vorzugsweise variabel ist, z. B. durch Ausbildung in Form eines Faltenbalges.

5. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgleichsleitung (35) in Reihe mit der Drossel (36) ein zum Ausgleichs­ volumen (37) öffnendes Rückschlagventil (40) angeordnet ist (Fig. 4).

6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Rückraum (23) öffende Rückschlagventil im By­ pass (38) ein schwellwertabhängig öffnendes Rückschlag­ ventil (39′) ist (Fig. 4).

7. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bypass (38′) in Reihe zum darin befindlichen Rückschlagventil (41) eine Drossel (42) angeordnet ist (Fig. 4).

8. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückraum (23) über ein zum Kurbelkasten (7) des Zweitaktmotors öffnendes Rückschlagventil (32) mit dem Kurbelkasten (7) verbunden ist, wobei diese Verbindung vorzugsweise über den Aus­ gleichsraum (37) vorgesehen ist.

9. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem zum Kurbelkasten (7) öffnenden Rückschlagventil (32) eine Drossel (61) angeordnet ist (Fig. 3c).

10. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückraum (23) über eine Drossel (34a) zur Atmosphäre belüftbar ist (Fig. 3a, 3b), wobei diese Drossel, falls sie einstellbar ausgebildet wird, von einer elektrischen, vorzugsweise Betriebsdaten des Zweitaktmotors verarbeitenden Steuereinrichtung ansteuerbar ist.

11. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Ausgleichsvolumen (37) gebildete Ausgleichsraum über eine Drossel (34a) in die Atmosphäre entlüftbar ist (Fig. 3a, 3b).

12. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Drossel (34a), über die der Rückraum (23) zur Atmosphäre belüftbar ist, ein in Strömungsrichtung zur Atmosphäre sperrendes Rückschlagventil (60) angeordnet ist (Fig. 3c).

13. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bypass zum zum Kurbelkasten (7) öffnenden Bypass zum Rück­ schlagventil (32; 32′) eine langsame Ausgleichsströ­ mungen zulassende Drossel (34; 34′) angeordnet ist (Fig. 3), wobei diese Drossel, falls sie einstellbar ausgebildet wird, von einer elektrischen, vorzugsweise Betriebsdaten des Zweitaktmotors verarbeitenden Steuereinrichtung ansteuerbar ist.

14. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsleitung (35) über ein schaltbares Ventil (27) sperrbar ist, das unterhalb eines Schwellwertes geschlossen und oberhalb des Schwellwertes offen ist (Fig. 5).

15. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert ein Druck­ schwellwert von vorzugsweise 0,2 bar ist.

16. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückraum (23) mit dem Ansaugrohr (53) des Zweitaktmotors verbunden ist.

17. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückraum (23) mit dem Ansaugrohr (53) über ein durch den Ausgleichsraum (37) gebildetes Zwischenvolumen verbunden ist (Fig. 7).

18. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenvolumen über eine vorzugsweise einstellbare Drossel (55) zur Atmosphäre belüftet ist (Fig. 7).

19. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (37) mit einem Speichervolumen (47) in Verbindung steht, welches über ein zu ihm öffnendes Rückschlagventil (46) mit dem Kurbelkasten (7) ver­ bunden ist, wobei in einem Bypass zu diesem Rückschlagventil (46) eine vorzugsweise einstellbare Drossel (50) liegt (Fig. 6).

20. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Ausgleichsraum (37) und dem Speichervolumen (47) aus einem zu letzterem öffnenden Rückschlagven­ til (49) und einer hierzu parallel liegenden Drossel (48) besteht Fig. 6).