DE4321983A1 - Druckbeaufschlagungsvorrichtung für Kraftstofftank - Google Patents

Description

Das industrielle Gebiet, auf dem die Erfindung liegt, betrifft eine Druckbeaufschlagungsvorrichtung eines Kraftstofftanks und insbesondere an einer Maschine wie einer Arbeitsmaschine oder einem Fahrzeug, auf dem ein Viertaktmotor oder dgl. montiert ist und bei dem das Lageverhältnis bzw. die Position zwischen Motor und Kraftstofftank sich verändert.

Bekannt ist es bei einem Viertaktmotor, eine Brennstoffpumpe auf dem Fahrzeug selbst allgemein als Mittel zur Druckbeaufschlagung von Kraftstoff vorzusehen. Die meisten landwirtschaftlichen Maschinen wie (Rasen-)Mähmaschinen sind jedoch von der Art, bei der ein Kraftstofftank an einer Position höher als der der Maschine angebracht ist, so daß der Kraftstoff aufgrund der Schwerkraft fließt und dem Motor zugeführt wird. Dieser Vorrichtungstyp ist z. B. offenbart in der US PS 4,212,364 und 4,422,283. In diesem Fall ist die Positionsbeziehung zwischen einem Vergaser und dem Kraftstofftank in Richtung ihrer Höhen ein wichtiger Faktor der Kraftstoffspeisekapazität.

Auf diese Weise ist, wenn eine Viertaktmaschine nicht über die o.g. Kraftstoffpumpe verfügt, die Lagebeziehung zwischen einem Vergaser und einem Kraftstofftank in Richtung ihrer Höhen ein wichtiger Faktor der Kraftstoffspeisekapazität. Wenn jedoch die Viertaktmaschine im Betrieb geneigt wird, beeinflußt das Posi­ tionsverhältnis ihr Leistungsvermögen auf einem Hang direkt.

So ist beispielsweise eine fremdangetriebene (Rasen-)Mähmaschi­ ne vom funkgesteuerten Typ am wirksamsten, wenn sie für die Arbeit auf einem Gefälle eingesetzt wird, das einerseits ein großes Arbeitsvermögen erfordert, andererseits äußerst gefähr­ lich ist. Flußufer sind unter einem Winkel von etwa 30° im all­ gemeinen geneigt; gewisse Teile der ungeglätteten Flächen von Golfplätzen haben eine Neigung, die sogar 50° erreichen kann. Die Kraftstoffspeisung bei einem z.Zt. verwendeten Viertaktmotor kann nur dann durchgeführt werden, wenn die Neigung 25-30° maximal beträgt. Damit ist eine Kraftstoffpumpe unerläßlich für einen Motor einer Maschine, die auf einem steilen Hang, wie oben beschrieben, betrieben wird. Wenn jedoch eine Kraftstoffpumpe eingebaut ist, wird die Maschine in ihren Abmessungen und ihrem Gewicht groß, obwohl sie, insbesondere als Arbeitsmaschine für Steilhangbetrieb, unbedingt leicht und kompakt sein sollte.

Unter Berücksichtigung dieser Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Druckbeaufschlagungsvorrich­ tung anzugeben, die leicht, kompakt, haltbar und preiswert ist, wodurch eine Arbeitsmaschine selbst auf einem Hang ohne Schwie­ rigkeit betrieben werden kann. Die Erfindung löst das o.g. Pro­ blem, indem ein Kraftstofftank ohne eine Kraftstoffpumpe druck­ beaufschlagt wird.

Als Ergebnis verschiedenartigster Untersuchungen wird nun ein Teil einer Entlüftungs-, Belüftungs-, oder Lüftungseinrichtung (breather device), im folgenden Entlüftungseinrichtung genannt, sowie ein Druck in der Entlüftungseinrichtung genutzt, um den Kraftstofftank nach der Erfindung mit Druck zu beaufschlagen. Insbesondere wird eine Druckeinstellkammer in einem Teil eines Durchgangs in einer Entlüftungseinrichtung ausgebildet; eine Rohrleitung ist, die die Druckeinstellkammer mit dem Kraft­ stofftank verbindet, vorgesehen.

Abhängig von Gestalt, Position und Arbeitsbedingungen des Kraft­ stofftanks könnte Kraftstoff in die Druckeinstellkammer durch die Rohrleitung aus dem Kraftstofftank strömen. Somit wird ein Rückschlagventil, das es dem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank nicht erlaubt, durchzufließen, in einem Teil der Rohrleitung, welcher die Druckeinstellkammer mit dem Brennstofftank verbin­ det, vorgesehen.

Um einen übermäßigen Druckanstieg aufgrund von Erwärmung des Kraftstofftanks oder aufgrund ähnlicher Ursachen zu verhindern, ist ein Entlüftungsloch, welches konstant offen ist, im Kraft­ stofftank vorgesehen; eine Querschnittsfläche des Belüftungs- oder Entlüftungslochs ist so eingestellt, daß ein Ausgleich des Drucks von der Druckeinstellkammer zu einem für den Kraftstoff­ tank erforderlichen Druck aufrechterhalten wird.

Um weiterhin die Kraftstoffmenge, die in die Druckeinstellkammer strömt, zu vermindern, wird dem Kraftstofftank eine im wesentli­ chen dreieckige Gestalt verliehen, ein vertikal länglicher Raum wird in einen oberen Teil des Kraftstofftanks ausgeformt, so daß dieser vom Tankbehälter vorsteht, wobei die von der Druckein­ stellkammer kommende Rohrleitung mit diesem Raum verbunden wird.

Mit der oben beschriebenen Konstruktion, bei der die Entlüf­ tungseinrichtung, die üblicherweise in dem Viertaktmotor vorhan­ den ist, benutzt wird, läßt sich der Kraftstofftank unter Druck setzen, ohne Energie zu verlieren und eine komplizierte Pumpe verwenden zu müssen.

Da das Rückschlagventil, das es dem Kraftstoff nicht gestattet, aus dem Kraftstofftank zu passieren, in dem zum Kraftstofftank führenden Teil der Rohrleitung vorgesehen ist, wird Kraftstoff daran gehindert, in die Druckeinstellkammer aus dem Kraftstoff­ tank, abhängig von der Gestalt, Position und Arbeitsbedingungen des Kraftstofftanks zu strömen.

Darüber hinaus wird das Entlüftungs- oder Belüftungsloch, wel­ ches konstant offen und im Kraftstofftank vorgesehen ist, sowie die Querschnittsfläche des Ent- oder Belüftungslochs so einge­ stellt, daß der Ausgleich des Drucks von der Druckeinstellkammer mit dem für den Kraftstofftank erforderlichen Druck aufrecht­ erhalten wird. Es ist daher möglich, einen übermäßigen Druck­ anstieg aufgrund der Erwärmung des Kraftstofftanks oder ähnli­ cher Ursachen zu verhindern, und den Kraftstofftank konstant und verläßlich mit Druck zu beaufschlagen.

Weiterhin verfügt der Kraftstofftank über eine im wesentlichen dreieckige Gestalt und der vorstehende Raum ist im oberen Teil des Kraftstofftanks ausgebildet, wobei die Rohrleitung von der Druckeinstellkammer mit diesem vorstehenden Raum verbunden ist. So wird der Kraftstoff daran gehindert, in die Druckeinstell­ kammer zu strömen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 ein Strömungsdiagramm einer Ausführungsform einer Entlüf­ tungseinrichtung einer Viertaktmaschine nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer fremdangetriebenen (Rasen-)Mäh­ maschine vom funkgesteuerten Typ;

Fig. 3a und 3b Seitenansichten einer Viertaktmaschine, wenn sie einerseits auf einer Ebene, andererseits auf einem Hang ar­ beitet, sind;

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung einer Druckänderung in einem Kurbelgehäuse;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines Kraftstofftanks; und

Fig. 6 ist eine teilgeschnittene Vorderansicht des Kraftstoff­ tanks.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der funkgesteuerten angetriebe­ nen Mähmaschine. Ein Schneidgerät 24 ist an einem unteren Ende einer Ausgangswelle 23 des Viertaktmotors vorgesehen, der auf einem Wagen 21 montiert ist, und ein Fahrgetriebe und Steuerrä­ der 26 werden von den Signalen eines Funkempfängers 25 gesteu­ ert. Die Kraftstofftank-Druckbeaufschlagungsvorrichtung unten­ stehenden Aufbaus ist auf dieser funkgesteuert angetriebenen Mähmaschine vorgesehen.

Eine Entlüftungseinrichtung der Vierzylindermaschine bildet bei­ spielsweise, wie Fig. 1 erkennen läßt, einen Durchlaß, um eine Kurbelkammer 27 mit einer Ventilstößelkammer 32 zu verbinden, und um die Luft von einer Luftreinigungseinrichtung 29 zu einem Vergaser 30 über ein Rückschlagventil 28 in der Stößelkammer in Umlauf zu setzen.

Fig. 4 erläutert in graphischer Darstellung eine Druckänderung im Kurbelgehäuse aufgrund des Betriebs der Entlüftungseinrich­ tung. Durch das Rückschlagventil 28 in der Stößelkammer wird Energie - gestrichelt in der graphischen Darstellung angedeutet - vom Kurbelgehäuse über den Luftzirkulationskanal der Entlüf­ tungseinrichtung freigesetzt. Daher variiert der Druck im Luft­ zirkulationsdurchlaß wiederholt von positiv auf negativ und von negativ auf positiv, bezogen auf den atmosphärischen Druck, und zwar hauptsächlich aufgrund der Bewegung eines Kolbens 31.

Erfindungsgemäß ist eine Druckeinstellkammer 2 in der Entlüf­ tungseinrichtung 1 vorgesehen, die in einem Teil des Luftzirku­ lationsdurchlasses installiert ist. Insbesondere wird die Druck­ einstellkammer 2 definiert durch ein Kugelventil 16, eine Feder 17, einen Druckeinstellbolzen 8, eine Saugöffnung 9 für Luft aus der Stößelkammer 32, eine Auslaßöffnung 10 zur Luftreinigungs­ einrichtung 29, eine Auslaßöffnung 11 zu einem Kraft­ stofftank 3 usw. Die Saugöffnung 9 der Druckeinstellkammer 2 ist über ein Rohr 12 der Nockenkammer angeschlossen und die Auslaßöffnung 10 ist über ein Rohr 13 mit der Luftreinigungs­ einrichtung verbunden. Auch ist die Auslaßöffnung 11 mit einer Öffnung 14 zur Druckbeaufschlagung des Kraftstofftanks 3 über ein C-Rohr 15 verbunden, wodurch eine Rohrleitung 4 gebildet wird. Die Rohrleitung 4 verbindet die Druckeinstellkammer 2 mit dem Kraftstofftank und ist mit einem Rückschlagventil 5 verse­ hen, welches es nicht zuläßt, daß flüssiges Material aus dem Kraftstofftank 3 zurück zur Druckeinstellkammer 2 strömt. Ein zur Druckbeaufschlagung des Kraftstofftanks erforderlicher Druck wird dadurch erhalten, daß der Druckeinstellbolzen 8 geregelt wird.

Während eine (Rasen-)Mähmaschine auf einem Hang (wie Fig. 3b zeigt), betätigt wird, ist die Beziehung zwischen dem Niveau des Vergasers 30 und dem Niveau des Kraftstofftanks umgekehrt zu dem, wenn die Mähmaschine auf einer Ebene betätigt wird, wie Fig. 3a erkennen läßt. Daher ist eine gewisse Vorrichtung zum Speisen bzw. Druckbeaufschlagen von Kraftstoff erforderlich. Er­ findungsgemäß wird ein positiver Druck bzw. Überdruck in den Kraftstofftank durch den Durchlaß in der Entlüftungseinrichtung, der Druckeinstellkammer 2 und dem Rohr 15 eingeführt und Kraft­ stoff wird unter einem gewissen Druck ausgetragen, so daß die Maschine selbst auf einem Hang weiterarbeiten kann, ohne daß Störungen wie Maschinenstillstand zu befürchten wären.

Um einen Anstieg des Drucks in Kraftstofftanks aufgrund der Tankerwärmung oder ähnlicher Faktoren zu vermeiden und eine Kraftstoffleckage aus der Maschine selbst an einem steilen Hang zu verhindern, ist ein vertikal länglicher Raum in einem oberen Teil des Kraftstofftanks 3 ausgebildet, wobei der Raum von der Oberfläche des Kraftstofftanks, wie auf der rechten Seite der Fig. 1 gezeigt, sich erstreckt bzw. vorsteht. Das Rohr 15 der Rohrleitung 4 in Verbindung mit der Druckeinstellkammer 2 ist mit einem oberen Teil des vorstehenden Raums verbunden; es ist auch ein Ent- oder Belüftungsloch in diesem oberen Teil des Raums vorgesehen. Die Querschnittsfläche des Entlüftungslochs 6 ist auf einen Wert derart eingestellt, daß ein Druck aus der Druckeinstellkammer 2 den Ausgleich zu einem Druck schafft, der zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs im Brennstofftank erfor­ derlich ist. Ein Druckeinstellventil kann anstelle des Be- oder Entlüftungslochs 6 vorgesehen sein.

Ein Beispiel des Kraftstofftanks 3 mit einer wirksameren Kon­ figuration ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Wie aus diesen Zeichnungen klar wird, verfügt der Kraftstofftank 3 über eine im wesentlichen dreieckige Gestalt, die allmählich nach oben sich verjüngt, wobei ein vertikal länglicher Raum 7 definiert wird. Der Kraftstofftank ist also wie eine dreieckige Flasche ausge­ bildet. Dann wird, wie in Fig. 1 gezeigt, das Rohr 15 der Rohr­ leitung 4 mit diesem Teil verbunden und auch wird, falls notwen­ dig, das Entlüftungsloch 6 gebildet. Der Tank hat in diesem Fall keinen schmalen Teil und - selbst wenn er geneigt ist - er­ streckt sich die Kraftstofffläche längs einer Seitenfläche des Tanks, wie in den Fig. 5 und 6 zu sehen. Somit wird kaum eine Lufttasche gebildet, die sich dagegen bilden könnte, wenn der Tank mit einem engen Teil, wie in Fig. 1 gezeigt, mit einer großen Menge Kraftstoff gefüllt und geneigt wird. Wird eine Lufttasche gebildet, so sorgt die Expansion der Luft dafür, daß Kraftstoff zurück in die Rohrleitung 4 strömt oder, was sehr gefährlich ist, aus dem Entlüftungsloch 6 ausgetragen wird.

Eine angetriebene (Rasen-)Mähmaschine des funkgesteuerten Typs ist am wirksamsten, wenn sie zum Arbeiten auf einem Hang ver­ wendet wird, der eine große Arbeitsbelastung bedingt und äußerst gefährlich ist. Obwohl es bisher unmöglich war, die üblichen Nähmaschinen dieser Art auf einem Hang bei großem Neigungswinkel zu verwenden, macht es die Maßnahme nach der Erfindung bei einer solchen Mähmaschine möglich, sie in verläßlicher Weise zu ver­ wenden. In äußerst signifikanter Weise stellt die Erfindung eine Kraftstoff-Druckbeaufschlagungsvorrichtung zur Verfügung, die geringes Gewicht hat, kompakt ist, verläßlich und preiswert ist. Darüber hinaus werden ein Teil der Entlüftungseinrichtung sowie der Druck in der Entlüftungseinrichtung ausgenutzt, um den Kraftstofftank mit Druck zu beaufschlagen, so daß die Druckbe­ aufschlagungsvorrichtung von einfacher Konstruktion und ein Energieverlust fast nicht zu befürchten ist.

Um das Verständnis zu erhöhen, erhielt eine Kopie der Fig. 3 und Fig. 4 eine Beschriftung. Deren Inhalt bildet Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung. Gezeigt wird insbesonde­ re, wie ein Teil des Drucks (der Energie) des Kurbelgehäuses zur Druckbeaufschlagung des Kraftstofftanks herangezogen wird.

Claims (5)

1. Druckbeaufschlagungsvorrichtung für Kraftstofftanks zur Verwendung bei einem auf einem Wagen montierten Motor und einem mit einer Entlüftungseinrichtung versehenen Kraftstofftank, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckeinstellkammer (2) in einem Teil eines Durchlasses in der Entlüftungseinrichtung (1) des Motors ausgebildet ist und eine Rohrleitung (4) diese Druck­ einstellkammer mit dem Kraftstofftank (3) verbindet, so daß dieser Kraftstofftank (3) durch die Entlüftungseinrichtung (1) über diese Druckeinstellkammer (2) druckbeaufschlagt wird.

2. Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückschlagventil (5), das es dem Kraft­ stoff nicht gestattet, vom Kraftstofftank abzuströmen, in einem Teil der Rohrleitung (4) vorgesehen ist, die diese Druckein­ stellkammer (2) mit dem Kraftstofftank (3) verbindet.

3. Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vertikal länglicher Raum (7) in einem oberen Teil dieses Kraftstofftanks (3) ausgebildet ist, so daß er von diesem Tankgefäß vorsteht und diese Rohrleitung (4) von der Druckeinstellkammer (2) mit diesem Raum (7) verbunden ist.

4. Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entlüftungsloch (6) oder ein Druckein­ stellventil benachbart einem oberen Teil des vorstehenden Raums (7) in dem oberen Teil dieses Kraftstofftanks (3) vorgesehen ist und eine Querschnittsfläche des Entlüftungslochs (6) oder das Druckeinstellventil so eingestellt ist, daß Ausgleich eines Drucks von dieser Druckeinstellkammer (2) mit einem für den Kraftstofftank (3) erforderlichen Druck aufrechterhalten wird.

5. Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Kraftstofftank (3) im wesentlichen dreieckige Gestalt hat, die sich allmählich zum Kopf hin, in welchem der vertikal längliche Raum (2) definiert wird, ver­ jüngt.