DE4328989A1 - Membranvergaser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Membranvergaser nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wie in der DE-OS 36 21 497 offenbart, wird die Motordrehzahl, insbesondere eines Zweitaktmotors, bei Erreichen einer Grenzdrehzahl durch Anfetten des Gemisches in der Art geregelt, daß auf eine Steuermembran ein Überdruck wirkt, der von einer Mo­ torlüfterspirale oder einem Motorschalldämpfer abgeleitet ist. Die Steuermembran wirkt gegen die Kraft einer Feder mittels eines zentriert angeordneten Stiftes auf eine Ver­ gaserregelmembran, die über einen Hebelmechanismus eine Ventilnadel öffnet und somit den Kraftstoffdurchfluß in eine Druckkammer erlaubt. Die von dem Stift der Steuermem­ bran übertragene Kraft wird über einen an der Regelmembran angeordneten Bolzen auf einen freien Schenkel eines Z-för­ migen, schwenkbar gelagerten Übertragungshebels gelenkt und verdreht den Übertragungshebel entgegen der Kraft einer Fe­ der. Das andere Ende des Übertragungshebels ist an einer Ventilnadel, die einen Kraftstoffdurchfluß versperrt, be­ festigt; die Ventilnadel wird durch die Verdrehung des Z-förmigen Übertragungshebels aus ihrem Ventilsitz herausge­ hoben und erlaubt über den jetzt möglichen Kraftstoffdurch­ fluß eine höhere Anfettung des Luft/Kraftstoff-Gemisches. Durch die Gemischanfettung fällt die Drehzahl ab; eine be­ stimmte Grenzdrehzahl kann nicht überschritten werden.

Zudem wird der Motor im kritischen Bereich, d. h. hohe Drehzahl und hohe Temperatur, zusätzlich durch die Verdamp­ fungsenthalpie des Kraftstoffes gekühlt und durch das im Kraftstoff enthaltene Öl geschmiert.

Wie weiterhin in der DE-OS 36 21 497 ausgeführt, ist alter­ nativ zur Steuerung über die überdruckabhängige Steuermem­ bran die Einrichtung mit einem auf der Trockenseite der Vergaserregelmembran angeordneten Hubmagneten ausgestattet, dessen Anker über die Regelmembran auf den vorbeschriebenen Hebelmechanismus wirkt und dadurch das Ventil öffnet. Der Hubmagnet wird mit drehzahlproportionaler elektrischer Spannung versorgt, was einen größeren Kraftstoffdurchfluß und damit eine Anfettung des Gemisches zur Folge hat. Damit wiederum wird eine Motordrosselung erreicht und eine be­ stimmte Grenzdrehzahl nicht überschritten. Nachteilig wirkt sich bei dieser Einrichtung aus, daß der Hubmagnet auf der Trockenseite der Regelmembran angeordnet ist. Dadurch wird zum Einbau des Hubmagneten mehr Raum beansprucht und das Vergasergehäuse muß entsprechend vergrößert werden.

Bei beiden vorgenannten Einrichtungsarten wirkt sich zudem nachteilig aus, daß bedingt durch den langen Übertragungs­ weg Steuerglied-Vergasermembran-Übertragungshebel eine Vielzahl von Teilen mechanisch bzw. elektromechanisch be­ wegt werden müssen. Dies hat zum einen eine größere Träg­ heit des Systems zur Folge und zum anderen entstehen durch Eigenelastizitäten der Übertragungsglieder sowie Spiel und Lose zwischen zwei Übertragungsgliedern zusätzliche Verzö­ gerungen, die einer gewünschten exakten Regelung entgegen­ stehen.

Der konstruktive Aufbau dieser Drehzahl-Abregelungen ist mit einem hohen Aufwand verbunden und sehr störempfindlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Membranver­ gaser nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart weiter­ zubilden, daß ein hochgenauer und funktionssicherer Ein­ griffin die Regelcharakteristik gewährleistet ist, ohne die Baulänge und das Bauvolumen des Vergasers zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Vergaser durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Es wird ein Hubmagnet als Steuerorgan derart eingerichtet, daß der Spulenkörper des Hubmagneten sich in einer Erwei­ terung des Kraftstoffkanals befindet und daß der Anker des Hubmagneten von der Ventilnadel gebildet wird.

Bei dieser Einrichtung wirkt sich vorteilhaft aus, daß das Steuerglied, also der Hubmagnet, sich im Naßraum der Regel­ kammer befindet. Die Einrichtung ist dadurch verschmut­ zungs- und verschleißunempfindlicher als bei einer Einrich­ tung, in der das Stellglied sich auf der Trockenseite der Regelmembran befindet und Umwelteinflüssen, die beispiels­ weise zu Korrosion führen können, ausgesetzt ist.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß durch den kompakten, kosten­ günstigen Aufbau des Stellgliedes weniger bewegte Teile zur Übertragung der Stellgröße benötigt sind. Zu übertragende Kräfte werden verzögerungsfrei und exakt weitergegeben.

Durch die integrierte kompakte Bauweise ist kein zusätzli­ cher Raum zum Einbau des Stellgliedes vorzusehen.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die gute Regel­ barkeit verschiedene Regelstrategien und -charakteristiken ausgebildet werden können. Beispielsweise kann der Öff­ nungsvorgang des Abhebens der Ventilnadel aus dem Ventil­ sitz gemäß einer bestimmten Kennlinie drehzahlabhängig in einem vorgegebenen Drehzahlbereich erfolgen. Eine weitere sinnvolle Nutzungsmöglichkeit liegt darin, das Regelventil anstatt einer Chokeklappe zu benützen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.

In der einzigen Figur ist der Schnitt durch einen Membran­ vergaser mit einem elektrisch betätigbaren Regelventil ge­ zeigt.

Der Vergaser 1 hat einen Ansaugkanal 2 mit einem Venturi­ abschnitt 3. Im Ansaugkanal 2 ist eine Drosselklappe 4 an­ geordnet, welche mit einer Welle 5 schwenkbar im Ansaug­ kanal gehalten ist. Der dargestellte Vergaser steht mit dem Ansaugkanal eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors, insbesondere eines Zweitaktmotors, in Verbindung, wobei in Strömungsrichtung 6 über den Venturiabschnitt 3 die notwen­ dige Verbrennungsluft angesaugt wird.

Über eine Kraftstoffleitung 10 steht der Vergaser mit einem nicht dargestellten Kraftstofftank in Verbindung, wobei eine Membranpumpe 11 zur Förderung des Kraftstoffes in einem Regelraum 7 des Vergasers vorgesehen ist. Der Ar­ beitsraum 11a der Membranpumpe 11 ist über eine nicht dar­ gestellte Leitung mit dem Kurbelgehäuse des Verbrennungs­ motors bzw. des Zweitaktmotors verbunden, so daß die Mem­ branpumpe 11 durch den wechselnden Kurbelgehäusedruck an­ getrieben ist. Bei Unterdruck im Kurbelgehäuse wird die Membran 11c in Richtung auf den Arbeitsraum ausgelenkt, so daß im Pumpenraum 11b Unterdruck entsteht und über das als Klappenventil ausgebildete Rückschlagventil 12 Kraftstoff über die Kraftstoffleitung 10 angesaugt wird. Bei Überdruck im Kurbelgehäuse wird die Membran 11c in Richtung auf den Hubraum 11b ausgelenkt, weshalb das Rückschlagventil 12 schließt und das ebenfalls als Klappenventil ausgebildete Rückschlagventil 13 öffnet. Über das geöffnete Rückschlag­ ventil 13 wird der Kraftstoff in einen Kraftstoffkanal 14 gefördert, der über ein Regelventil in den Regelraum 7 mün­ det.

Das Regelventil 31 besteht aus einer Ventilnadel 16, die an einem Ende konisch ausgebildet und einem Ventilsitz zuge­ ordnet ist, während das andere Ende der Ventilnadel 16 an einem Hebelarm 17 abgestützt ist. Der Hebelarm 17 ist mit einem Lagerstift 18 verschwenkbar im Regelraum 7 gehalten, wobei eine als Druckfeder ausgebildete Regelfeder 19 den Hebelarm 17 im Sinne eines Schließens der Ventilnadel 16 kraftbeaufschlagt. Die Regelfeder 19 hält das freie Ende des Hebels 17 ferner an einem Anschlag im Zentrum einer Regelmembran 20, die den Regelraum 7 begrenzt. Auf der dem Regelraum 7 abgewandten Trockenseite der Membran 20 steht Atmosphärendruck an, wozu im Membrandeckel eine Öffnung 21 vorgesehen ist.

Der kraftstoffgefüllte Regelraum 7 ist über einen ersten Kanal 22 unmittelbar mit einer Hauptdüse 8 verbunden, wel­ che im Bereich des Venturiabschnitts 3 in den Ansaugkanal 2 mündet. Die Hauptdüse 8 ist mit einem Rückschlagplättchen 8a versehen, die eine Rückwirkung der Druckverhältnisse im Ansaugkanal 2 auf den Regelraum 7 verhindert. Der Durch­ trittsquerschnitt des Verbindungskanals 22 ist durch eine Einstellschraube 23 veränderbar, so daß der Kraftstofffluß aus dem Regelraum 7 zur Hauptdüse 8 einstellbar ist.

Entsprechend dem Aufbau eines unabhängigen Leerlaufsystems ist der Regelraum 7 über einen zweiten Verbindungskanal 25 mit einer Leerlaufkammer 26 verbunden, von der aus eine Leerlaufaustrittsbohrung 9a in den Ansaugkanal 2 führt. Die Bohrung 9a liegt bei der gezeigten Leerlaufstellung der Drosselklappe 4 in Ansaugluftströmungsrichtung 6 vom Ven­ turiabschnitt 3 aus gesehen hinter der Drosselklappe 4, während die Leerlaufbelüftungsbohrungen 9b und 9c - in der­ selben Blickrichtung - vor der Drosselklappe 4 liegen. Der Durchtrittsquerschnitt des zweiten Verbindungskanals 25 ist ebenfalls über eine Leerlaufeinstellschraube 24 veränder­ bar.

Im Leerlaufbetrieb wird über den Verbindungskanal 25 ent­ sprechend der Einstellung der Leerlaufschraube 24 Kraft­ stoff in die Leerlaufkammer 26 eintreten, während über die Bohrungen 9b und 9c Luft zutritt und sich mit dem Kraft­ stoff in der Leerlaufkammer 26 vermischt. Die Kraftstoff/ Luft-Emulsion tritt über die Leerlaufaustrittsbohrung 9a in den Ansaugkanal 2 aus. Mit Öffnen der Drosselklappe 4 ge­ langen nacheinander auch die Leerlaufbohrungen 9b und 9c in den Unterdruckbereich, so daß auch dieser Kraftstoff in den Ansaugkanal 2 austritt. Bei voll geöffneter Drosselklappe 4 baut sich auch aufgrund der Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft im Venturiabschnitt 3 Unterdruck auf, so daß überwiegend aus der Hauptdüse 8 Kraftstoff in den An­ saugkanal 2 austritt. Durch die Regelmembran 20 wird ein sich im Regelraum 7 aufbauender Unterdruck durch Öffnen des Regelventils 31 und nachfließendem Kraftstoff ausgeglichen.

Das Regelventil 31 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als elektromagnetisch betätigbares Ventil ausgebildet, wozu im Vergasergehäuse 1 eine Spule 30 angeordnet ist, welche die Ventilnadel 16 umgibt. Die Ventilnadel 16 ist axial länger als die Spule 30 ausgebildet, so daß beide Enden der Ven­ tilnadel 16 axial aus der Spule 30 vorstehen. Bevorzugt ist die Spule 30 auf einem Spulenträger 32 gehalten, der an einem axialen Ende 34 verlängert ist und den Ventilsitz 15 bildet. Der Spulenkörper 32 besteht bevorzugt aus einem nicht magnetischen Material, während die Ventilnadel 16 aus einem weichmagnetischen Körper besteht.

Zum Einbau der Spule 30 bzw. des Spulenträgers 32 in das Gehäuse des Vergasers 1 ist vorgesehen, den Kraftstoffkanal 14 an seinem der Regelkammer 7 zugewandten Ende im Durch­ messer erweitert auszuführen. Bevorzugt ist der Kanal 14 in einem ersten Abschnitt 14a zur Aufnahme des Spulenkörpers 32 im Durchmesser erweitert ausgebildet. Der Spulenkörper stützt sich dabei axial an der durch die Erweiterung ge­ bildeten Schulter 114 im Kraftstoffkanal 14 ab.

An den erweiterten Endabschnitt 14a des Kanals 14 schließt sich ein im Durchmesser nochmals erweiterter Endabschnitt 14b an, der zum Regelraum axial offen ist. Der erweiterte Endabschnitt 14b dient der Aufnahme der Spule 30, die ins­ besondere im Endabschnitt 14b vergossen ist. Die Anordnung der Spule 30 und des Spulenkörpers 32 im kraftstofführenden Raum des Vergasers schützt das elektromagnetische Regelven­ til vor Verschmutzung, Korrosion o. dgl. Bei ausgeschalte­ tem Spulenstrom ist die Regelcharakteristik des Membranver­ gasers 1 nicht beeinflußt, so daß die vorstehend beschrie­ bene Funktionsweise gewährleistet ist.

Die aus dem Gehäuse des Vergasers 1 herausgeführten Spulen­ anschlüsse 41 sind mit dem Ausgang einer Steuerung 40 ver­ bunden, welche zum Beispiel die Drehzahl n des Zweitakt­ motors überwacht. Erreicht die Drehzahl n eine vorgebbare Grenzdrehzahl, wird der Spule 30 ein elektrischer Strom aufgeschaltet, der so gerichtet ist, daß das sich aufbauen­ de elektromagnetische Feld die Ventilnadel 16 in Öffnungs­ richtung (Pfeil 33) verlagert. Die Ventilnadel 16 hebt vom Ventilsitz 15 ab, so daß der unter leichtem Druck im Kraft­ stoffkanal 14 anstehende Kraftstoff den Regelraum 7 flutet und über die Hauptdüse 8 bzw. die Leerlaufdüse 9 vermehrt Kraftstoff in den Ansaugkanal 2 eintritt. Das Gemisch fet­ tet an, wodurch die Drehzahl n abfällt. Unterschreitet die aktuelle Drehzahl die vorgegebene Grenzdrehzahl, schaltet die Steuerung 40 den elektrischen Strom aus, weshalb die Ventilnadel 16 unter dem Druck der Regelfeder 19 entgegen Pfeilrichtung 33 auf den Ventilsitz 15 gedrückt wird; der Kraftstoffkanal 14 ist wieder geschlossen. Ein Öffnen des Regelventils 31 erfolgt erst dann wieder, wenn das Regel­ ventil über den Hebel 17 von der Regelmembran 20 betätigt ist.

Über die Steuerung 40 kann eine Betätigung des elektro­ magnetischen Regelventils 31 in Öffnungsrichtung 33 auch dann erfolgen, wenn ein elektrischer Kontakt 43 geschlossen wird. Dies könnte zum Beispiel beim Startvorgang erfolgen, so daß durch Öffnen des Regelventils und gemäßigtes Fluten der Regelkammer 7 eine Gemischanreicherung erfolgt. Eine ansonsten notwendige Chokeklappe im Ansaugkanal kann daher entfallen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuerung 40 mit einem Betriebsdatenspeicher 44 verbunden sein, um in Abhängigkeit von der Drehzahl n gezielt in die Regelcharak­ teristik des Membranvergasers einzugreifen. So kann für eine jeweilige Drehzahl ein - auch teilweises - Öffnen des Regelventils 31 durch Steuerung des Stroms durch die Spule 30 vorgegeben werden, um in ganz bestimmten Drehzahlberei­ chen eine Gemischanfettung bzw. Gemischabmagerung zu erzie­ len.

Claims (5)

1. Membranvergaser für einen Verbrennungsmotor eines Ar­ beitsgerätes, insbesondere Motorsägen, Heckenscheren und dergleichen, mit einem von einer Regelmembran begrenzten Regelraum, dem über ein Regelventil Kraftstoff zugeführt ist, wobei die Regelmembran einen Reglerhebel betätigt, der eine Ventilnadel des Regelventils hält und mit einem aus Spule und Anker bestehenden Hubmagneten zur Öffnung des Einlaßventils, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (30) im Bereich des Regelventils (31) angeordnet ist, und die Ventilnadel (16) den Anker des Hubmagneten bildet.

2. Membranvergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (30) in einer Bohrung des Vergasers (1) eingepaßt ist.

3. Membranvergaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (30) in der Boh­ rung fest eingegossen, insbesondere eingepreßt, ist.

4. Membranvergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilsitz (15) an einem Ende eines die Spule (30) haltenden Spulenträgers (32) angeordnet ist.

5. Membranvergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Ventilnadel (16) in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Verbren­ nungsmotors einstellbar ist.