DE4227433C3

DE4227433C3 - Motor für tragbare Arbeitsgeräte

Info

Publication number: DE4227433C3
Application number: DE4227433A
Authority: DE
Inventors: Yoichi Imagawa
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: MTD Products Inc
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1992-08-19
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: DE4227433C2; DE4227433A1; US5263454A; JPH0519555U

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Motor für tragbare Arbeitsgeräte, mit einem Mem branvergaser, welcher über ein Ansaugrohr mit dem Motor in Verbindung steht, wobei der Membranvergaser eine über einen Druckimpulskanal druckimpulsbetätigte Kraftstoff zufuhreinrichtung aufweist, und wobei der Druckimpulskanal mit dem Inneren des An saugrohres in Verbindung steht, zur Betätigung der Kraftstoffzufuhreinrichtung mittels Druckschwankungen in dem Ansaugrohr.

Aus der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Sho-61-114 067 ist ein Membranver gaser für einen Motor bekannt, der durch eine Membran in eine Kraftstoffkammer und eine Luftkammer unterteilt ist. In der Kraftstoffkammer ist ein Ventil angeordnet, das ent sprechend der Bewegung der Membran die Kraftstoffzufuhr regelt. Die Luftkammer steht in Verbindung mit dem Inneren eines Ansaugrohrs des Motors, so daß durch Luftdruck schwankungen im Ansaugrohr die Membran betätigt wird. Eine Kraftstoffleitung verbindet die Kraftstoffkammer des Vergasers mit dem Ansaugrohr des Motors, um so dem Motor Kraftstoff zuzuführen. Aus der JP-Sho-61-114 067 ist nicht ersichtlich, wie die Verbin dung zwischen dem Ansaugrohr des Motors und der Luftkammer des Vergasers ausge führt ist.

Wird der Vergaser in der Nähe des Motors angeordnet, ergibt sich einerseits das Pro blem, daß der Motor Hitze ausstrahlt und dadurch die Funktionsfähigkeit des Vergasers, insbesondere der Membran, beeinträchtigt werden kann. Andererseits ist jedoch die An ordnung des Vergasers nahe dem Motor bei Geräten, die für tragbaren Arbeitseinsatz vorgesehen sind, erforderlich, um eine kompakte Bauweise zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Motor der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei diesem die ebengenannten Probleme gelöst werden, und eine effiziente Kraftstoffversorgung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Motor der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Ansaugrohr und dem Membranvergaser ein Wärmeisolator vor gesehenen ist, und daß der Druckimpulskanal einen ersten Weg, der in einem Flansch des Ansaugrohrs oder in dem Wärmeisolator ausgebildet ist, einen zweiten Weg, der in dem Wärmeisolator ausgebildet ist, und dritte Wege, die in dem Membranvergaser ausgebildet sind, umfaßt.

Der Druckimpulskanal ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß er teilweise durch den Wärmeisolator geführt ist. Somit kann die vom Motor erzeugte Wärme selbst bei kom pakter Bauweise nicht zu dem Vergaser weitergeleitet werden, weshalb die Funktion des Vergasers, insbesondere der Membran, nicht beeinträchtigt wird. Gleichzeitig ist die effi ziente Kraftstoffversorgung gewährleistet.

Aus der DE C2 31 27 516 ist ein Membran-Vergaser für einen Verbrennungsmotor bekannt, welcher eine, über Druckschwankungen im Kurbelgehäuse des Ver brennungsmotors betätigte Membranpumpe aufweist. Über einen Ventilmechanismus ist ein Arbeitsraum die ser Membranpumpe wahlweise mit dem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors oder mit der Umgebung des Vergasers verbindbar. Durch den Ventilmechanismus soll insbesondere das Startverhalten der Brennkraftma schine unter Verzicht auf eine Starterklappe verbessert werden.

Bei einem herkömmlichen Motor für tragbare Ar beitsgeräte wie etwa eine Schermaschine oder derglei chen wird die Lage des Motors während des Betriebs nicht konstant gehalten, vielmehr wird das Gerät oft mals in einem Zustand betrieben, in dem die Kurbelwel le des Motors relativ zur horizontalen Lage in einem Winkel zwischen 40° und 50° nach hinten, nach vorne, nach rechts oder nach links geneigt ist. Daher werden anstatt Viertakt-Motoren wegen der räumlichen Bezie hung der Kraftstoffzufuhreinrichtung wie etwa eines Vergasers häufiger Zweitakt-Motoren verwendet. Wie in Fig. 9 gezeigt, umfaßt ein herkömmlicher Zweitakt- Motor eine Kurbelwelle 1, einen Kolben 2, eine Pleuel stange 3, einen Zylinder 4, einen im Zylinder 4 ausgebil deten Einlaßkanal 5, einen Vergaser 6, einen zwischen dem Zylinder 4 und dem Vergaser 6 angebrachten Wär meisolator 7 und Kanäle 8 und 8a für die Entnahme eines impulsartigen Drucks, die einerseits mit einer (nicht gezeigten) Membran-Kraftstoffpumpenkammer des Vergasers und andererseits mit einem Kurbelkam merraum S1 und dergleichen verbunden sind. Wie bei Zweitakt-Motoren wohlbekannt ist, wird der Einlaßka nal durch den Abwärtshub des Kolbens 2 vom Kurbel kammerraum S1 getrennt, während er durch den Auf wärtshub des Kolbens 2 mit dem Kurbelkammerraum S1 verbunden wird. In diesem Fall ändert sich der Druck in der Kurbelkammer, so daß ein impulsartiger Druck erzeugt wird, der als Antriebsquelle für die Betätigung der Kraftstoffpumpe im Vergaser verwendet werden kann. Je kleiner das Volumen des Raums S1 ist, desto größer ist die Druckänderung im Raum S1, die durch die hin und her gehende Bewegung des Kolbens verursacht wird.

In einem Viertakt-Motor, wie er in Fig. 10 gezeigt ist, sind sowohl eine Nockenwelle 9 und dergleichen als auch eine Kurbelwelle 1 in einem Kurbelkammerraum 52 angeordnet, wobei das Volumen des Raums 52 grö ßer als das Volumen des Raums S1 des Zweitakt-Motors ist, selbst wenn vom Volumen des Raums 52 das Volu men eines Schmiermittels 26 abgezogen wird. Daher kann kein impulsartiger Druck erzeugt werden, der aus reicht, um die Kraftstoffpumpe des Membranvergasers anzutreiben.

Obwohl der Erfinder der vorliegenden Erfindung Versuche mit einem Motor ausgeführt hat, der mit hän genden Ventilen und/oder einer obenliegenden Noc kenwelle ausgerüstet war und daher einen großen An saugluftdurchsatz pro Einheitszeit besaß, also mit einem Viertakt-Motor, der in seinem Zylinderkopf mit einem Einlaßventil und mit einem Auslaßventil versehen war, hat er im Hinblick auf den obenerwähnten Stand der Technik die folgenden Nachteile festgestellt. Für den Antrieb einer Kraftstoffpumpe, die zu einem Vergaser gehört der selbst in einer geneigten Position betriebsfä hig ist, etwa ein Membranvergaser, ist die Größe des impulsartigen Drucks des Gases (vorwiegend Luft) in der Kurbelkammer von großer Bedeutung. Wie oben erwähnt, ist das Volumen des Gasraums S2 der Kurbel kammer des Viertakt-Motors größer als das Volumen des Gasraums S1 der Kurbelkammer eines Zweitakt- Motors. Folglich reicht die hin und her gehende Bewe gung des Kolbens des Viertakt-Motors nicht aus, um einen impulsartigen Druck für den Antrieb der Kraft stoffpumpe des Vergasers zu erzeugen. Dieser Nachteil soll mit der vorliegenden Erfindung beseitigt werden.

Tragbare Arbeitsgeräte wie etwa eine Schermaschi ne, eine Kettensäge und dergleichen besitzen hohe Be triebsdrehzahlen. Daher ist es notwendig, auch bei Ver wendung eines Viertakt-Motors auch bei hohen Dreh zahlen einen ausreichenden impulsartigen Druck zu er zeugen, was bei entsprechenden herkömmlichen Moto ren nicht möglich ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Mem branvergaser auf einen Viertakt-Motor mit hängenden Ventilen angewendet. Der Vergaser ist am Ansaugrohr des Motors mittels eines Verbindungsabschnittes wie etwa eines Wärmeisolators angebracht. Ein Impulsauf nahmekanal steht mit dem Innenraum des Ansaugrohrs in einer fluidalen Verbindung. Von diesem Impulsauf nahmekanal wird ein impulsartiger Druck aufgenom men, um die Membran des Vergasers zu betätigen. Der Kanal stellt eine Verbindung zwischen dem Ansaugrohr und der Membran der Vergasers her. Eine Pumpen membran wird in Zusammenwirkung mit einer Impuls druck-Betätigungskammer betätigt und führt aufgrund des impulsartigen Drucks in der Impulsdruck-Betäti gungskammer eine Wellenbewegung aus. Eine Pumpen kammer steht mit der Pumpenmembran in Verbindung, so daß der Druck in der Pumpenkammer abgesenkt wird, wenn der Druck in der Impulsdruck-Betätigungskam mer ein Unterdruck ist. Durch einen Kraftstoffeinlaßka nal und ein in der Pumpenkammer vorgesehenes Ein laßventil wird der Pumpenkammer Kraftstoff zugeführt. Wenn in die Pumpenkammer Kraftstoff geliefert wird, ist das Auslaßventil geschlossen. Wenn der Druck in der Impulsdruck-Betätigungskammer ein Überdruck ist, nimmt der Druck in der Pumpenkammer zu, außerdem ist das Auslaßventil geöffnet, so daß der Kraftstoff durch einen Kanal und ein Nadelventil einer Dosier kammer zugeführt wird.

In der Dosierkammer sind zwei einteilig ausgebildete Hebelabschnitte vorgesehen, die um eine Trägerwelle geschwenkt werden können. Das Nadelventil wird mit dem Ende eines Hebelabschnittes in Kontakt gebracht, außerdem wird eine an der Dosiermembran befestigte Noppe mit dem Ende des anderen Hebelabschnittes in Kontakt gebracht. Eine Entlüftungskammer ist mit der Atmosphäre verbunden. Eine Düse, die in einen mit dem Innenraum des Ansaugrohrs des Motors in einer fluida len Verbindung stehenden Lochbereich ragt, steht über einen Hauptstrahlbereich mit der Dosierkammer in flui daler Verbindung.

Bei einem solchen Motor und einem solchen Vergaser verändert sich der Druck im Ansaugkanal in Abhängig keit von der Motorlast, wobei die Dosiermembran auf grund der Differenz zwischen dem Ansaugdruck des Motors und dem Atmosphärendruck nach oben oder nach unten bewegt wird. Die Bewegung der Dosier membran wird an die Hebelabschnitte übertragen, wo durch das Nadelventil gesteuert wird, um die Kraftstoff menge zu begrenzen. Daher wird im Gegensatz zu der Einrichtung in einem herkömmlichen Zweitakt-Motor, in der ein spezieller Kanal für die Nutzung eines Drucks in der Kurbelkammer vorgesehen ist, ein solcher kom plizierter Kanal weggelassen, statt dessen ist der Verga ser mit dem Aufnahmekanal für den impulsartigen Druck verbunden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine für den Betrieb des Motors bei hoher Drehzahl erforderliche, vorgegebene Kraftstoffmenge effizient an den Vergaser zu liefern.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfin dung sind in den Unteransprüchen, die sich auf bevor zugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen, angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen nä her erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Motors;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Hauptteils eines erfin dungsgemäßen Impulsaufnahmekanals;

Fig. 3 einen Seitenaufriß des Impulsaufnahmekanals von Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt eines Impulsaufnahmekanals gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 einen Querschnitt eines Hauptteils des Verga sers;

Fig. 6 eine Vorderansicht einer Ventil-Antriebsein richtung;

Fig. 7 eine Draufsicht eines in Fig. 6 gezeigten Heber bereichs;

Fig. 8 einen Querschnitt eines Motors, in dem die er findungsgemäße Ventil-Antriebseinrichtung verwendet wird;

Fig. 9 einen Querschnitt eines herkömmlichen Zwei takt-Motors; und

Fig. 10 einen Querschnitt eines herkömmlichen Vier takt-Motors, in dem eine herkömmliche Ventil-An triebseinrichtung verwendet wird.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Viertakt-Motors, der mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung versehen ist. Die Fig. 2 bis 5 zeigen Hauptteile der Einrichtung von Fig. 1. Die Fig. 1 bis 5 zeigen einen Vergaser 6, einen Wärmeisolator 7, einen Zylinderkopf 10, ein Ansaug rohr 5 für den Zylinderkopf 10 und Einzelheiten der Komponenten für die Nutzung eines impulsartigen Drucks. Genauer ist an einer Stirnseite eines Flansches 52 des Ansaugrohrs 5 ein Impulsaufnahmekanal P aus gebildet, der mit einem im Zylinderkopf 10 befindlichen Ansaugkanal 51 in fluidaler Verbindung steht, wobei in dem Zylinderkopf 10 der Ventilmechanismus V unterge bracht ist. Der Kanal P umfaßt einen ersten, vertikalen Weg P₁, der im Flansch 52 des Ansaugrohrs 5 ausgebil det ist, einen zweiten, horizontalen Weg P₂, der im Wär meisolator 7 ausgebildet ist, und dritte Wege P₃, die im Vergaser 6 ausgebildet sind.

Der Vergaser 6 ist im einzelnen in Fig. 5 gezeigt. Die dritten Wege P₃ wirken mit einer Impulsdruck-Betäti gungskammer 62 zusammen, die eine Pumpenmembran 621 aufweist, die aufgrund des impulsartigen Drucks eine wellenförmige oder impulsartige Bewegung aus führt. Eine Pumpenkammer 65 ist in Kontakt mit der Pumpenmembran 621 angeordnet, so daß der Druck in der Pumpenkammer 65 abgesenkt wird, wenn der Druck in der Impulsdruck-Betätigungskammer 62 ein Unterdruck ist. über einen Kraftstoffeinlaßkanal 63 wird der Pumpkammer 65 mittels eines Einlaßventils 64 Kraftstoff zugeführt. Wenn der Kraftstoff zugeführt wird, ist ein Auslaßventil 66 geschlossen. Wenn der Druck in der Impulsdruck-Betätigungskammer 62 ein Überdruck ist, wird der Druck in der Pumpenkammer 62 erhöht, so daß das Auslaßventil 66 geöffnet und der Kraftstoff über einen Kanal 67, ein Nadelventil 68 und dergleichen an eine Dosierkammer 612 geliefert wird. In der Dosierkammer 612 sind beiderseits einer Träger welle 69 zwei einteilig ausgebildete Hebelabschnitte 610 bzw. 611 vorgesehen, die um die Trägerwelle 69 schwenkbar sind. Das Nadelventil 68 ist an einem Ende des Hebelabschnittes 610 vorgesehen, um den Kanal 67 zu öffnen und zu schließen. Ein Ende des Hebelabschnit tes 612 wird mit einer Noppe 613 in Kontakt gebracht, die an einer Dosiermembran 614 befestigt ist.

In der Nähe der Dosiermembran 614 ist eine Entlüf tungskammer 615 vorgesehen, die zur Atmosphäre ent lastet wird. Eine Düse 617, die sich in einen Lochab schnitt 618 erstreckt, der mit dem Ansaugrohr 5 in Ver bindung steht, steht über einen Hauptstrahlbereich 616 mit der Dosierkammer 612 in fluidaler Verbindung. Der Druck im Ansaugrohr 5 wird in Abhängigkeit von der Motorlast verändert. Aufgrund der Differenz zwischen dem Ansaugdruck des Motors und dem Atmosphären druck wird die Dosiermembran 614 nach oben bzw. nach unten bewegt, so daß die Hebelabschnitte 610 und 611 bewegt werden und dadurch das Nadelventil 68 und die Kraftstoffzufuhrmenge durch die den Hauptstrahl abschnitt 616 aufweisende Düse 617 steuern. Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, kann der erste Kanal P₁ während des Gießvorgangs des Zylinderkopfs 10 in ei nem Gießschritt oder in einem anderen geeigneten Schritt aus einem Gießmaterial gebildet werden. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann der erste Kanal P₁ durch maschi nelle Formgebung des Flansches 52 des im Zylinderkopf vorgesehenen Ansaugrohrs 5 und durch Vorsehen eines Blindstopfens 11 im Kanal ausgebildet werden. Der er ste Weg P₁ und der zweite Weg P₂ können zusammen im Wärmeisolator 7 ausgebildet werden.

In Fig. 6 ist der Ventil-Antriebsmechanismus gezeigt, der eine einzelne Nocke 12 und ein Paar von Kipphe beln 21 und 22 umfaßt, wobei sich die Kipphebel 21 und 22 mit der Nocke 12 in Kontakt befinden. Die Hebel 21 und 22 werden um eine Hebelwelle 23 gedreht. Ein ge zahnter Bereich 13 der Nocke 12 ist mit einem um die Kurbelwelle 1 angeordneten Kurbeltrieb 31 in Eingriff. Der Hebel 21 ist mit einer Auslaßventil-Schubstange 41 verbunden, während der Hebel 22 mit einer Einlaßven til-Schubstange 42 verbunden ist. Von oben betrachtet (siehe Fig. 7) sind die Hebel 21 und 22 von den Wellen abschnitten zur gemeinsamen Mittellinie hin gebogen. Die Auslaßventil-Schubstange 41 und die Einlaßventil- Schubstange 42 befinden sich auf gleicher Höhe. Der Wellenabschnitt 32 der Kurbelwelle 1 wird bei Betrach tung von der Abtriebsseite des Motors entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Wenn der gezahnte Bereich 13 der Nocke, der mit dem Kurbelwellentrieb 31 in Eingriff ist, gedreht wird, wird der Hebel 21 geschwenkt, wo durch über die Auslaßventil-Schubstange 41 das Aus laßventil geöffnet wird.

Wenn die Nocke 12 weiter gedreht wird, gelangt der Hebel 22 mit der Nocke 12 in Berührung und wird ge schwenkt, so daß über die Einlaßventil-Schubstange 42 das Einlaßventil geöffnet wird. Auf diese Weise werden das Auslaßventil oder das Einlaßventil für eine vorgege bene Dauer geschlossen oder geöffnet.

Der Ventil-Antriebsmechanismus gemäß der obigen Ausführungsform wird in einem Motor für tragbare Ar beitsgeräte verwendet, wie er in Fig. 8 gezeigt ist. Die Nockenprofile auf der Schubstangen-Hebeseite und auf der Schubstangen-Absenkseite sind in bezug auf den Punkt maximalen Hubes im wesentlichen zueinander symmetrisch. Daher ist es bei Verwendung von Kipphe beln möglich, die Hebekurven des Einlaßventils und des Auslaßventils voneinander zu unterscheiden.

Wie oben beschrieben, ist es in dem Motor für tragba re Arbeitsgeräte leicht möglich, zwischen dem Vergaser und dem Impulsdruck-Aufnahmekanal eine Verbindung herzustellen, ohne einen komplizierten Kanal vorzuse hen, um wie im herkömmlichen Fall den Druck in der Kurbelkammer zu nutzen. Außerdem ist es möglich, die Einrichtung auf einen Viertakt-Motor anzuwenden, der in seinem Zylinderkopf ein Einlaßventil und ein Auslaß ventil aufweist, so daß die Einrichtung auf einen Motor mit obenliegender Nockenwelle anwendbar ist, der ei nen hohen Ansaugluftdurchsatz pro Einheitszeit besitzt. Daher ist es möglich, den für den Betrieb des Motors für tragbare Arbeitsgeräte erforderlichen Kraftstoff dem Membranvergaser effizient zuzuführen. Außerdem kann der erste Weg P₁ während des Formgießschrittes des Zylinderkopfs hergestellt werden. Daher ist die Ein richtung leicht herzustellen.

Die vorliegende Erfindung ist mit Bezug auf bevor zugte Ausführungsformen im einzelnen beschrieben worden. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen, besonderen Ausführungs formen beschränkt ist. Es sind für den Fachmann ver schiedene Abwandlungen denkbar, die sämtlich im Um fang der Erfindung liegen, wie er in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist.

Claims

1. Motor für tragbare Arbeitsgeräte, mit einem Membranvergaser, welcher über ein An saugrohr mit dem Motor in Verbindung steht, wobei der Membranvergaser eine über einen Druckimpulskanal druckimpulsbetätigte Kraftstoffzufuhreinrichtung aufweist, und wobei der Druckimpulskanal mit dem Inneren des Ansaugrohres in Verbindung steht, zur Betätigung der Kraftstoffzufuhreinrichtung mittels Druckschwankungen in dem Ansaugrohr, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen dem Ansaugrohr (5) und dem Membranvergaser (6) ein Wär meisolator (7) vorgesehenen ist, und daß der Druckimpulskanal (P) einen ersten Weg (P1), der in einem Flansch (52) des Ansaugrohrs (5) oder in dem Wärmeisolator (7) ausgebildet ist, einen zweiten Weg (P2), der in dem Wärmeisolator (7) ausgebildet ist, und dritte Wege (P3), die in dem Membranvergaser (6) ausgebildet sind, umfaßt.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Druckimpulska nals (P) durch einen Gießschritt ausgebildet ist.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckimpulskanal (P) durch maschinelle Formgebung ausgebildet ist.