DE60105088T2

DE60105088T2 - Vergaser mit Membranbrennstoffpumpe

Info

Publication number: DE60105088T2
Application number: DE60105088T
Authority: DE
Inventors: George M. Pattullo; Thomas L. Schmidt
Original assignee: Walbro Corp
Current assignee: Walbro Corp
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: US6394424B2; US20010048167A1; EP1162361A2; DE60105088D1; EP1162361A3; EP1162361B1

Description

Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft Vergaser und insbesondere Vergaser mit einer Membrankraftstoffpumpe.
Hintergrund der Erfindung
Vergaser werden zur Zeit verwendet, um den Bedarf an Verbrennungskraftstoff für einen weiten Bereich von Zweitakt- und Viertaktmotoren einschließlich von handgetragenen Motoren, beispielsweise Motoren für Kettensägen und Unkrautjätegeräten, sowie für einen weiten Bereich von Schiffsmotoranwendungen bereitzustellen. Vergaser mit Membran eignen sich insbesondere für Anwendungen handgetragener Motoren, bei denen der Motor in im wesentlichen jeder Ausrichtung, auch verkehrt herum, betätigt werden kann. Bei diesen Vergasern wird eine Kraftstoffzumeßmembran genutzt, die derart wirkt, daß sie die Förderung von Kraftstoff aus dem Vergaser unabhängig von dessen Ausrichtung steuert. Des weiteren wird bei manchen Vergasern eine Membrankraftstoffpumpe genutzt, die auf Motordruckimpulse ansprechen kann, um Kraftstoff aus einer Kraftstoffversorgung zu saugen und Kraftstoff unter Druck zu der Kraftstoffzumeßanordnung zu fördern. Die Kraftstoffpumpenmembran definiert auf einer Seite eine Kraftstoffkammer, die flüssigen Kraftstoff aufnimmt, und auf ihrer anderen Seite eine mit dem Motor in Verbindung stehende Druckimpulskammer, um Druckimpulse zu empfangen, welche die Kraftstoffpumpenmembran betätigen.
Bei Zweitaktmotoren ist die Druckimpulskammer gewöhnlich mit dem Kurbelgehäuse verbunden und empfängt abwechselnd negative und positive Druckimpulse zum Betätigen der Membran der Kraftstoffpumpe.
Bei Viertaktmotoren ist die Druckimpulskammer mit einem Saugrohr des Motors verbunden, das ein vorwiegend negatives oder Vakuumdrucksignal zum Betätigen der Kraftstoffpumpenmembran liefert. Dieses Drucksignal aus dem Saugrohr enthält Kraftstoffdampf, der zu flüssigem Kraftstoff kondensieren und sich ansammeln kann und eine Pfütze flüssigen Kraftstoffs in der Druckimpulskammer bildet. Unerwünschterweise kann diese Pfütze flüssigen Kraftstoffs direkt in das Motorsaugrohr kippen, wenn sich die Ausrichtung des Vergasers ändert, oder kann schnell in den Motor gesaugt werden, wenn die Motordrehzahl schnell von der weit offenen Drossel zum Leerlauf verändert wird. Dadurch ergibt sich ein übermäßig satter Kraftstoffzustand in dem Motor, der insbesondere bei Leerlauf die Stabilität des Motors stark beeinträchtigt und sogar zum Abwürgen des Motors führen kann. Ferner kann sich die Pfütze flüssigen Kraftstoffs in der Druckimpulskammer nachteilig auf die Leistung der Kraftstoffpumpe auswirken. Diese Probleme sind besonders in Viertaktmotoren akut, die gegen ein dem Motor zugeführtes Kraftstoff-Luft-Gemisch, das satter als gewünscht ist, hochempfindlich sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Vergaser für einen Viertaktmotor weist ein Gehäuse auf, das eine Kraftstoffpumpenmembran trägt, die auf einer Seite eine Kraftstoffpumpenkammer und auf ihrer anderen Seite eine mit dem Motor in Verbindung stehende Druckimpulskammer trägt, um Druckimpulse zu empfangen, welche die Kraftstoffpumpenmembran betätigen, um Kraftstoff in den Vergaser zu saugen und Kraftstoff unter Druck zu einer stromab gelegenen Kraftstoffzumeßanordnung zu fördern. Ein Luftkanal ist an einem Ende mit einer Luftversorgung und an seinem anderen Ende mit der Druckimpulskammer verbunden, um einen Luftstrom in der Druckimpulskammer bereitzustellen, der etwaigen flüssigen Kraftstoff in der Druckimpulskammer wegfegt, auftrocknet, dispergiert oder fortbläst, um zu vermeiden, daß flüssiger Kraftstoff darin Pfützen bildet oder sich ansammelt.
Bei einer Ausführungsform steuert ein von dem Vergasergehäuse getragenes Drosselventil zur Bewegung zwischen der Leerlauf- und der weit offenen Stellung den Fluidstrom durch den Luftkanal hindurch als Funktion der Stellung des Drosselventils. Erwünschterweise ist der Luftkanal offen, wenn sich das Drosselventil in seiner Leerlaufstellung befindet, um den Luftstrom in die Druckimpulskammer bereitzustellen und zu verhindern, daß flüssiger Kraftstoff Pfützen in der Impulskammer bildet, so daß kein flüssiger Kraftstoff aus der Druckimpulskammer in das Motorsaugrohr kippt. Auf Grund der großen Größe des Vakuums, das mit der Druckimpulskammer verbunden ist, wenn der Motor leer läuft, wirkt sich der Luftstrom aus dem Luftkanal in die Druckimpulskammer nicht sehr stark oder nicht wesentlich auf die Leistung der Kraftstoffpumpe aus. Umgekehrt kann sich bei weit offener Drossel der Luftstrom in die Druckimpulskammer nachteilig auf die Leistungsfähigkeit der Kraftstoffpumpe auswirken, die sehr viel mehr Kraftstoff als bei Leerlauf pumpen muß, um den Kraftstoffbedarf des Motors bei weit offener Drossel zu befriedigen. Deshalb ist es in zumindest manchen Anwendungen erwünscht, den Luftkanal abzusperren, wenn sich das Drosselventil in seine weit offene Stellung bewegt, um nachteilige Auswirkungen auf die Membrankraftstoffpumpe zu vermeiden. Bei hohen Motordrehzahlen wird der Motor, wenn sich flüssiger Kraftstoff in der Druckimpulskammer ansammelt und von dort in den Motor abgegeben wird, wahrscheinlich nicht abgewürgt, da er bei Betriebsbedingungen mit weit offener Drossel und hohen Drehzahlen sattes Kraftstoffgemisch besser verträgt.
Zu den Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen der Erfindung gehört, daß ein Vergaser geschaffen wird, der sich ideal für kleine Viertaktmotoren eignet, die Bildung von Pfützen flüssigen Kraftstoffs in einer Druckimpulskammer der Membrankraftstoffpumpe zumindest während des Motorbetriebs im Leerlauf vermindert oder beseitigt, das Kippen einer Kraftstoffpfütze in das Saugrohr zumindest während des Motorbetriebs im Leerlauf verhindert, den Motor zu Anfang mit einem satteren Kraftstoff-Luft-Gemisch anfahren und laufen läßt, das zum Anlassen und Warmlaufen des Motors erwünscht ist, die Toleranz des Vergasers für den Betrieb in im wesentlichen beliebiger Ausrichtung selbst bei Motorbetrieb im Leerlauf vergrößert, die Leistung der Kraftstoffpumpe nicht sehr stark beeinträchtigt, für eine beständigere Leistung der Kraftstoffpumpe sorgt, den Leerlaufbetrieb und die Stabilität des Motors verbessert, ein Abwürgen des Motors beseitigt, wenn der Motor schnell vom Betrieb bei weit offener Drossel zum Leerlaufbetrieb wechselt, auf im wesentlichen jede Vergaserkonstruktion anwendbar ist, eine verhältnismäßig einfache Konstruktion, ökonomische Fertigung und Montage aufweist, robust, sicher und dauerhaft ist und in Betrieb eine lange Nutzungsdauer besitzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der besten Weise, den beigefügten Ansprüchen und anliegenden Zeichnungen erkennbar, in denen:
1 eine schematische Schnittansicht eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Vergasers ist, der ein in seiner Leerlaufstellung gezeigtes drehbares Drosselventil aufweist;
2 eine schematische Schnittansicht des Vergasers gemäß 1 ist, bei dem sich das drehbare Drosselventil in seiner weit offenen Stellung befindet;
3 eine Schnittansicht eines etwas modifizierten Vergasers ähnlich dem gemäß 1 und 2 ist, der eine zweite Ausführungsform der Erfindung darstellt, und bei dem sich das drehbare Drosselventil in seiner Leerlaufstellung befindet;
4 eine Schnittansicht des Vergasers gemäß 3 ist, die das drehbare Drosselventil in seiner weit offenen Stellung darstellt;
5 eine Querschnittsansicht eines Vergasers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist,
6 eine Schnittansicht eines Vergasers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist,
7 eine schematische Schnittansicht eines Vergasers gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung mit einem Drosselklappenventil ist;
7A eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht ist, die einen Drosselventilschaft des Vergasers gemäß 7 in seiner Leerlaufstellung darstellt;
7B eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht ist, die einen Drosselventilschaft des Vergasers gemäß 7 in seiner weit offenen Stellung darstellt;
8 eine schematische Schnittansicht eines Vergasers gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung mit einem Drosselventil mit Schieber ist;
9 eine Schnittansicht eines Vergasers gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung ist;
10 eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht ist, die ein Rückschlagventil darstellt, das mit dem Vergaser gemäß 4 verwendet werden kann;
11 eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht ist, die ein anderes Rückschlagventil darstellt, das mit dem Vergaser verwendet werden kann;
12 eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht ist, die ein anderes Rückschlagventil darstellt, das mit dem Vergaser verwendet werden kann;
13 eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht ist, die ein anderes Rückschlagventil darstellt, das mit dem Vergaser verwendet werden kann; und
14 eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht ist, die ein anderes Rückschlagventil darstellt, das mit dem Vergaser verwendet werden kann.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In den Zeichnungen ist im einzelnen in 1 und 2 ein Vergaser 10 mit drehbarem Drosselventil mit einer Kraftstoffpumpe 12 mit einer Membran 14 dargestellt, die teilweise auf einer Seite eine Kraftstoffkammer 16 und auf seiner anderen Seite eine Druckimpulskammer 18 definiert. Ein Luftkanal 20, der an einem Ende mit einer Frischluftzufuhr und an seinem anderen Ende mit der Druckimpulskammer 18 in Verbindung steht, liefert zu der Druckimpulskammer 18 einen Luftstrom, der die Ansammlung oder die Bildung von Pfützen flüssigen Kraftstoffs in der Druckimpulskammer 18 reduziert oder beseitigt. Durch Beseitigen der Bildung von Pfützen flüssigen Kraftstoffs in der Druckimpulskammer 18 läßt sich die Ausrichtung des Vergasers 10 verändern, und die Motordrehzahl läßt sich schnell von weit offener Drossel auf Leerlauf reduzieren, ohne eine Kraftstoffpfütze aus der Druckimpulskammer 18 in das Motorsaugrohr abzugeben, die für den Betrieb kleiner Viertaktmotoren äußerst nachteilig ist. Erwünschterweise wird bei einer Form durch die Bewegung eines Drosselventils 22 aus seiner Leerlaufstellung in seine weit offene Stellung der Luftkanal 20 abgesperrt, um den Luftstrom zu der Druckimpulskammer 18 bei weit offener Drossel zu verhindern, um etwaige nachteilige Auswirkungen auf die Leistung der Kraftstoffpumpe 12 zu vermeiden.
Der Vergaser 10 weist ein Hauptgehäuse 24 mit einem durch dieses hindurch ausgebildeten Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 auf, und in dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 ist das drehbare Drosselventil 22 angeordnet. Das Drosselventil 22 weist eine Durchgangsbohrung 28 auf, die selektiv und progressiv mit dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 ausgerichtet wird, wenn das Drosselventil 22 zwischen der Leerlauf- und der weit offenen Stellung bewegt wird, um den Strom von Luft und Kraftstoff durch den Vergaser 10 hindurch zu steuern. Das Drosselventil 22 ist vorzugsweise ein im wesentlichen zylindrischer Schaft 29, der insbesondere drehbar in einer komplementären Bohrung 30 in dem Gehäuse 24 aufgenommen ist, die im wesentlichen quer zu dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 verläuft. An einem Ende weist das Drosselventil 22 eine Stößelplatte 32 auf, die sich im wesentlichen radial von diesem nach außen erstreckt und mit einem Nockenbolzen oder einer Kugel 34, der/die von einem Drosselventilteller 36 des Vergasergehäuses 24 getragen wird, in Eingriff gebracht werden kann. Die Stößelplatte 32 weist eine im wesentlichen abgeschrägte Exzenterfläche oder Rampe 37 auf, um dem Drosselventil 22 eine Axialbewegung aufzuerlegen, wenn das Drosselventil zwischen seiner Leerlauf- und weit offenen Stellung gedreht wird. Durch diese Axialbewegung des Drosselventils 22 wird eine von dem Drosselventil 22 getragene Nadel 38 relativ zu einer von dem Vergasergehäuse 24 getragenen Kraftstoffdüse 40 bewegt, um die Größe einer Öffnung 42 der Kraftstoffdüse 40 zu verändern, um dadurch die aus der Öffnung 42 abgegebene Kraftstoffmenge zumindest zum Teil zu steuern. Zu Kalibrierungszwecken ist die Nadel 38 vorzugsweise in eine komplementäre Bohrung 44 in dem Drosselventil 22 eingeschraubt, und ihre Stellung relativ zu dem Drosselventil 22 kann durch Drehen derselben verändert werden. In die Bohrung 44 kann ein kugeliger Ball oder Stopfen 46 preßgepaßt werden, um den Zugang zu der Nadel 38 zu verhindern, nachdem diese zu Anfang kalibriert wurde.
In dem Drosselventilteller 36 ist eine Schraubenfeder 48 entgegen dem Drosselventil 22 untergebracht, um eine Kraft bereitzustellen, durch die das Drosselventil 22 (wie in 1 und 2 zu sehen ist) in seiner Bohrung 30 axial nach unten vorgespannt wird. Um einen oberen Abschnitt des Drosselventils 22 herum ist eine flexible Ringdichtung 50 angeordnet, um für eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Drosselventil 22 und dem Drosselventilteller 36 zu sorgen. In dem Drosselventilteller 36 ist schraubbar eine Leerlaufeinstellschraube 52 aufgenommen und kann in einen sich radial nach außen erstreckenden, an dem Drosselventil 22 befestigten Flansch 54 eingreifen, um das Drosselventil 22 kraftschlüssig in einer gewünschten Leerlaufstellung zu positionieren. Wie bis jetzt beschrieben, können das drehbare Drosselventil 22, der Drosselventilteller 36 und die Kraftstoffdüse 40 eine herkömmliche Konstruktion aufweisen, um den Strom von Kraftstoff und Luft durch den Vergaser 10 hindurch zu steuern.
Die Kraftstoffpumpe 12 umfaßt die Kraftstoffpumpenmembran 14, die zwischen einer Endplatte 60 und dem Vergasergehäuse 24 eingeschlossen ist, wobei vorzugsweise eine Dichtung 62 zwischen der Membran 14 und dem Vergaserhauptgehäuse 24 aufgenommen ist. In die Endplatte 60 ist eine Kraftstoffeintrittsarmatur 64 preßgepaßt und steht durch einen Innenkanal 66 des Vergasergehäuses 24 hindurch mit der Kraftstoffkammer 16 in Verbindung, wobei ein Eintrittsklappenventil 68, das vorzugsweise mit der Kraftstoffpumpenmembran 14 einstückig ist, den Rückstrom von Kraftstoff verhindert. Der Kraftstoff, der durch das Eintrittsventil 68 fließt, tritt in die zum Teil durch die Kraftstoffpumpenmembran 14 definierte Kraftstoffkammer 16 ein. Der Kraftstoff, der aus der Kraftstoffkammer 16 abgegeben wird, fließt durch ein Austrittsventil 70, das ebenfalls vorzugsweise ein Klappenventil ist, das mit der Kraftstoffpumpenmembran 14 einstückig ist. Von dort fließt der Kraftstoff zu einer herkömmlichen Kraftstoffzumeßanordnung 72 mit einer Kraftstoffzumeßmembran 74, einer Kraftstoffzumeßkammer 76 und einem membrangesteuerten Eintrittsventil 78, das den Kraftstoff selektiv in die Kraftstoffzumeßkammer 76 fließen läßt. Aus der Kraftstoffzumeßkammer 76 fließt der Kraftstoff zu der Kraftstoffdüse 40 und in den Kraftstoff-Luft-Mischkanal 26 in bekannter Weise als Reaktion auf eine Druckdifferenz in der Kraftstoffdüse 40. Die Kraftstoffzumeßanordnung 72 kann so wie die in dem USA-Patent Nr. 5,711,901 offenbarte sein.
Die Druckimpulskammer 18 ist auf der anderen Seite der Kraftstoffpumpenmembran 14 definiert und ist über einen Druckimpulskanal 80 mit dem Motorsaugrohr verbunden. Mithin werden Motordruckimpulse von dem Motorsaugrohr mit der in Druckimpulskammer 18 in Verbindung gesetzt, um den Druck darin zu verändern. Insbesondere ist der Druckimpuls bei Viertaktmotoren vorwiegend negativ oder ein Vakuumdruck, der dazu neigt, die Kraftstoffpumpenmembran 14 in einer Richtung zu verdrängen, in der das Volumen der Brennstoffkammer 16 zum Einsaugen von Kraftstoff in diese vergrößert wird. Durch eine Feder 82, die vorzugsweise eine Schraubenfeder ist, wird eine Vorspann- oder Rückzugskraft bereitgestellt, die dazu neigt, die Kraftstoffpumpenmembran 14 in einer Richtung zu verdrängen, in der das Volumen der Brennstoffkammer 16 zum Abgeben von Kraftstoff unter Druck aus der Brennstoffkammer 16 verkleinert wird. Auf diese Weise wird durch die Verdrängung der Kraftstoffpumpenmembran 14 Kraftstoff in den Vergaser 10 gesaugt, und Kraftstoff wird unter Druck an die Kraftstoffzumeßanordnung 72 abgegeben und wird entsprechend dem Kraftstoffbedarf des Motors dem Motor zur Verfügung gestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Luftkanal 20 vorgesehen, der an einem Ende mit einer Frischluftquelle und an seinem anderen Ende mit der Druckimpulskammer 18 in Verbindung steht, um einen Luftstrom durch die Druckimpulskammer 18 hindurch bereitzustellen, der etwaigen flüssigen Kraftstoff in der Druckimpulskammer 18 dispergiert, wegbläst, wegfegt oder auftrocknet und verhindert, daß sich Pfützen flüssigen Kraftstoffs darin bilden. Der Luftkanal 20 kann außerhalb des Vergasers 10 beispielsweise durch eine äußere Leitung geführt sein, die von einer Stelle stromab eines Luftfilters weg führt und sich direkt in die Druckimpulskammer 18 erstreckt. Alternativ kann der Luftkanal 20 von einer Stelle stromab des Luftfilters weg zu einem Innenabschnitt 84 in dem Vergasergehäuse 24 geführt sein, der zu der Druckimpulskammer 18 führt, um einen Luftstrom darin bereitzustellen. Der Luftkanal 20 kann in den Druckimpulskanal 80 münden und mit diesem verbunden sein, der wiederum mit der Druckimpulskammer 18 verbunden ist. Wünschenswerterweise tritt Luft aus dem Luftkanal 20 in die Druckimpulskammer 18 ein und tritt durch den Druckimpulskanal 80 an der gleichen allgemeinen Stelle in der Druckimpulskammer 18 aus, die sich vorzugsweise an oder nahe an dem niedrigsten Punkt der Druckimpulskammer 18 relativ zu der standardmäßigen Betriebsstellung des Vergasers befindet, die in 1 und 2 durch den Pfeil 86 angezeigt ist. Die Zufuhr der Luft in die Druckimpulskammer 18 an ihrem niedrigsten Punkt relativ zu der standardmäßigen Betriebsstellung trägt zum Sicherstellen dessen bei, daß etwaiger flüssiger Kraftstoff, der an dem niedrigsten Punkt der Kammer 18 Pfützen bildet und sich ansammelt, dispergiert, weggefegt, weggeblasen oder in anderer Weise aus der Druckimpulskammer 18 reduziert, entfernt oder beseitigt wird.
Wie in 1 gezeigt ist, verläuft ein Abschnitt des Luftkanals 20 vorzugsweise durch die Drosselventilbohrung 30. Wenn sich das Drosselventil 22 in seiner Leerlaufstellung befindet, ist es von dem Luftkanal 20 beabstandet, und durch den Luftkanal 20 kann Luft in die Druckimpulskammer 18 strömen. Wenn das Drosselventil 22 jedoch in der in 2 gezeigten Weise gedreht und in Axialrichtung in eine weit offene Stellung bewegt wird, sperrt ein zylindrischer oberer Abschnitt 87 des Drosselventils 22 den Luftkanal 20 ab, um den Luftstrom durch diesen hindurch zumindest wesentlich einzuschränken. Daher wirkt das Drosselventil 22 auch als ein zweites Ventil, das den Luftstrom durch den Luftkanal 20 hindurch steuert und auch den Strom durch den Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 hindurch steuert. Es ist erwünscht, den Luftstrom aus dem Luftkanal 20 in den Druckimpulskanal 18 bei weit offener Drossel zu verhindern, um die Abschwächung oder Reduzierung der die Kraftstoffpumpenmembran 14 betätigenden Druckimpulse zu verhindern, um jede nachteilige Wirkung auf die Pumpfähigkeit der Kraftstoffpumpe 12 bei weit offener Drossel zu verhindern, wenn der Motor seinen maximalen Kraftstoffbedarf aufweist. Während des Motorbetriebs im Leerlauf wird ein starkes Vakuum- oder Druckimpulssignal zu der Druckimpulskammer 18 geführt, und deshalb wirkt sich der Luftstrom durch den Luftkanal 20 hindurch nicht sehr stark oder nicht wesentlich auf die Pumpfähigkeit der Kraftstoffpumpe 12 aus. Ferner beträgt der von dem Motor während des Leerlaufbetriebs benötigte Kraftstoff sehr viel weniger als der bei Betrieb mit weit offener Drossel benötigte.
In 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform eines Vergasers 100 gezeigt. Bei diesem Vergaser 100 ist ein Luftkanal 102 an einem Ende mit einem stromauf gelegenen Teil des Kraftstoff-Luft-Gemischkanals 26 und an seinem anderen Ende mit dem Druckimpulskanal 80 verbunden, der in die Druckimpulskammer 18 mündet, um einen Teil der Luft, die in den Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 strömt, zu der Druckimpulskammer 18 abzulenken. Wie in 3 gezeigt ist, ist der Luftkanal 102 offen, wenn sich das Drosselventil 22 in seiner Leerlaufstellung befindet, und ist in der in 4 gezeigten Weise im wesentlichen geschlossen, wenn das Drosselventil 22 in seine weit offene Stellung gedreht wird, wie es in der gleichen Weise für die Ausführungsform gemäß 1 und 2 beschrieben wurde. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform des Vergasers 10 befindet sich die Kraftstoffpumpe 12 in diesem Vergaser 100 an einer etwas anderen Stelle, und die Kraftstoffzumeßanordnung befindet sich in einem unteren Abschnitt des Vergasers 100, der nicht gezeigt ist. In jeder anderen Hinsicht ist der Vergaser 100 gemäß 3 und 4 der gleiche wie gemäß 1 und 2 und wird daher nicht weiter beschrieben.
Ein Vergaser 100 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt. Der Vergaser 100 ist in im wesentlichen der gleichen Weise wie die Ausführungsform gemäß 3 und 4 mit der Ausnahme konstruiert, daß sein Luftkanal 112 nicht durch die Drosselventilbohrung 30 geführt ist. Vielmehr ist der Luftkanal 112 bei dieser Ausführungsform an einem Ende zu dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 hin offen und ist an seinem anderen Ende direkt in die Druckimpulskammer 18 hinein offen. Mithin bleibt der Luftkanal 112 unabhängig von der Stellung des Drosselventils 22 offen, um zu allen Zeiten, zu denen der Motor läuft, einen Luftstrom in die Druckimpulskammer 18 zu liefern. In jeder anderen Hinsicht ist der Vergaser 110 gemäß der dritten Ausführungsform im wesentlichen gleich demjenigen gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform von Vergasern 10, 100 gemäß 1 und 2 konstruiert und wird daher nicht weiter beschrieben.
Wie in 6 gezeigt ist, besitzt ein Vergaser 120 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Luftkanal 122, der in der gleichen Weise wie derjenige des Vergasers 110 gemäß der dritten Ausführungsform konstruiert ist und unabhängig von der Stellung des Drosselventils 22 stets offen ist. Bei dieser Ausführungsform des Vergasers 122 ist der Druckimpulskanal 124 an einem Ende zu dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 hin und an seinem anderen Ende zu der Druckimpulskammer 18 hin offen. Deshalb werden die Motordruckimpulse durch den Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 hindurch mit der Druckimpulskammer 18 verbunden. Wünschenswerterweise mündet der Druckimpulskanal 124 an dem höchsten Punkt des Kraftstoff-Luft-Gemischkanals 26 relativ zu der standardmäßigen Betriebsstellung des Vergasers, die in 6 bei dem Pfeil 126 angezeigt ist, in den Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26. Der Druckimpulskanal 124 ist mit dem höchsten Punkt des Kraftstoff-Luft-Gemischkanals 26 verbunden, damit kein Strom flüssigen Kraftstoffs aus dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 in die Druckimpulskammer 18 strömen kann, da jede Luft und jeder Kraftstoffdampf zum Zurückfließen von dem höchsten Punkt in dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 nach oben in den Druckimpulskanal 124 gezwungen wird, bevor sie/er in die Druckimpulskammer 18 eintritt. In jeder anderen Hinsicht ist der Vergaser 120 gemäß der vierten Ausführungsform in der gleichen Weise wie der Vergaser 110 gemäß der dritten Ausführungsform konstruiert und wird daher nicht weiter beschrieben.
Wie in 7 gezeigt ist, besitzt eine fünfte Ausführungsform eines Vergasers 130 eine Kraftstoffpumpe 12, die in der gleichen Weise wie die Kraftstoffpumpe 12 gemäß der ersten Ausführungsform des Vergasers 10 funktioniert, um Kraftstoff in die Kraftstoffkammer 16 zu saugen und ihn unter Druck an eine Kraftstoffzumeßanordnung 72 abzugeben, aus der er zum Einsaugen in einen Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 des Vergasers 130 Verfügung steht, um dem Motor zugeführt zu werden. In dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 ist ein Drosselklappenventil 132 angeordnet, um den Strom von Kraftstoff und Luft durch den Vergaser 130 hindurch zu steuern. Das Drosselventil 132 umfaßt einen Schaft 134, der drehbar von dem Vergasergehäuse 24 getragen wird, und einen scheibenförmigen Ventilkopf 136, der beispielsweise mit einer Schraube an dem Schaft 134 befestigt ist. Das Drosselventil 132 wird zwischen einer Leerlaufstellung, in der sich der Ventilkopf 136 im wesentlichen quer zu der Achse des Kraftstoff-Luft-Gemischkanals 26 erstreckt, und einer weit offenen Stellung gedreht, in welcher der Ventilkopf 136 im allgemeinen zu der Achse des Kraftstoff-Luft-Gemischkanals 26 parallel ist.
Ein (schematisch gezeigter) Luftkanal 138 ist an einem Ende zu dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 hin und an seinem anderen Ende zu der Druckimpulskammer 18 der Kraftstoffpumpe 12 hin offen, um zumindest unter manchen Motorbetriebsbedingungen einen Luftstrom in die Druckimpulskammer 18 bereitzustellen, um eine Bildung von Pfützen flüssigen Kraftstoffs in der Druckimpulskammer 18 zu beseitigen. Wie am besten in 7A und 7B gezeigt ist, ist ein Abschnitt des Luftkanals 138 von einem Loch 140 definiert, das durch den Drosselventilschaft 134 verläuft. Wie in 7A gezeigt ist, wird das durch den Drosselventilschaft 134 führende Loch 140, wenn sich das Drosselventil 132 in seiner Leerlaufstellung befindet, längs jeder Seite des Drosselventilschafts 134 mit den benachbarten Abschnitten 142, 144 des Luftkanals 138 ausgerichtet, um einen Fluidstrom hindurchzulassen. Umgekehrt wird in der in 7B gezeigten Weise, wenn das Drosselventil 132 ausreichend zu seiner weit offenen Stellung hin gedreht wird, das durch den Drosselventilschaft 134 führende Loch 140 außer Ausrichtung mit den benachbarten Abschnitten 142, 144 des Luftkanals 138 gedreht, um den Fluidstrom durch den Luftkanal 138 zu der Druckimpulskammer 18 zumindest wesentlich einzuschränken oder zu verhindern. Der Luftkanal 138 ist schematisch in 7 gezeigt und als außerhalb des Vergasers 130 befindlich gezeigt, ist jedoch vorzugsweise von einem durch das Vergasergehäuse 24 verlaufenden inneren Kanal gebildet. In jedem Fall wird in ähnlicher Weise wie bei dem der ersten und der zweiten Ausführungsform der Vergaser 10, 100 durch die Bewegung des Drosselventils 132 von seiner Leerlaufstellung zu seiner weit offenen Stellung der Luftkanal 138 geschlossen, um den Luftstrom in die Druckimpulskammer 18 zu verhindern oder zumindest wesentlich einzuschränken. Der Rest der fünften Ausführungsform des Vergasers 130 ist konstruiert und funktioniert in im wesentlichen der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform des Vergasers 10, und daher werden dessen Konstruktion und Funktion nicht weiter beschrieben.
Wie in 8 gezeigt ist, ist die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf einen Vergaser 150 mit einem Drosselventil 152 mit Schieber anwendbar. Bei dieser sechsten Ausführungsform des Vergasers 150 weist das Drosselventil 152 einen im wesentlichen zylindrischen Schaft 154 auf, der in einer komplementären Bohrung 156 in dem Vergasergehäuse 24 aufgenommen und durch einen geeigneten Drosselhebel axial versetzbar verschieblich ist, um die Stellung des Drosselventils 152 relativ zu dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 zu verändern. Im Leerlauf sorgt ein im wesentlichen kegelstumpfförmiges unteres Ende 158 des Drosselventilschaftes 154 für einen Zwischenraum 160 und ermöglicht einen gewünschten Luftstrom durch den Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26. Bei weit offener Drossel wird der Schaft 154 aus dem Vergasergehäuse 24 heraus gezogen, um den Strömungsbereich des Zwischenraums 160 zu vergrößern, um den Strom von Kraftstoff und Luft in dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 proportional dem Kraftstoffbedarf zu steuern. Durch axiale Verschiebung des Drosselventils 152 wird auch eine von dem Schaft 154 getragene Nadel 162 relativ zu einer Kraftstoffdüse oder einem Ventilsitz 166 bewegt, um den Kraftstoffstrom in den Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 in konventioneller Weise zu steuern.
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform des Vergasers 10 ist ein Luftkanal 168, der eine Luftversorgung mit der Druckimpulskammer 18 verbindet, durch die Drosselventilbohrung 156 geführt. Wenn sich das Drosselventil 152 in seiner Leerlaufstellung befindet, wie in 8 gezeigt ist, ist der Luftkanal 168 offen, um einen Luftstrom in die Druckimpulskammer 18 bereitzustellen, der die Bildung von Pfützen flüssigen Kraftstoffs darin beseitigt. Wenn das Drosselventil 152 axial in seine weit offene Stellung verschoben wird, wird der Luftkanal 168 von dem Schaft 154 im wesentlichen abgesperrt oder zumindest wesentlich eingeschränkt, um den Luftstrom in die Druckimpulskammer 18 beim Betrieb des Motors mit weit offener Drossel zu beseitigen oder wesentlich zu reduzieren. In jeder anderen Hinsicht funktioniert der Vergaser 150 gemäß der sechsten Ausführungsform im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen konstruiert und wird daher nicht weiter beschrieben.
Deshalb wird bei jeder Ausführungsform des Vergasers 10, 100, 110, 120, 130, 150 ein Luftkanal 20, 102, 112, 138, 168 mit der Druckimpulskammer 18 der Kraftstoffpumpe 12 verbunden, um die Bildung von Pfützen flüssigen Kraftstoffs in der Druckimpulskammer 18 zu vermindern, zu beseitigen oder zu verhindern und Kraftstoff aus der Kammer 18 zu entfernen. Bei einigen Ausführungsformen 110, 120 bleibt der Luftkanal 110, 120 unabhängig von der Stellung des Drosselventils des Vergasers 110, 120 offen, und bei anderen Ausführungsformen 10, 100, 130, 150 definiert das Drosselventil oder der Schaft zum Teil oder betätigt ein Luftkanalventil, das selektiv den Fluidstrom durch den Luftkanal 20, 102, 138, 168 in die Druckimpulskammer 18 in gewünschter Weise steuert. Vorzugsweise bleibt der Luftkanal 20, 102, 138, 168 bei Motorbetrieb im Leerlauf offen, und durch Betätigung des Drosselventils 22, 132, 152 wird der Luftkanal zumindest bei Motorbetrieb mit weit offener Drossel geschlossen, um zu verhindern, daß nachteilig auf das Druckimpulssignal eingewirkt wird, das an die Kraftstoffpumpenmembran 14 bei Motorbetrieb mit weit offener Drossel angelegt wird, bei dem der Motor seinen größten Kraftstoffbedarf und gewöhnlich Vakuumimpulse von minimaler Größe aufweist. Bei Bedarf kann das Luftkanalventil allmählich den Luftkanal schließen, wenn das Drosselventil zu seiner weit offenen Stellung hin gedreht wird, oder es kann den Luftkanal ziemlich schnell und gut schließen, bevor das Drosselventil in seine vollständig weit offene Stellung gelangt. Bei Motorbetrieb im Leerlauf wird ein Vakuum großer Größe an die Druckimpulskammer 18 angelegt, und die Kraftstoffpumpe 12 muß sehr viel weniger Kraftstoff als bei weit offener Drossel fördern, derart daß sich die Einleitung des Luftstroms aus dem Druckkanal in die Druckimpulskammer 18 nicht sehr stark oder nicht substantiell nachteilig auf den Betrieb des Motors auswirkt.
Zum Steuern des Luftstroms durch den Luftkanal 20, 102, 112, 122, 138, 168 und in die Druckimpulskammer 18 relativ zu dem mit der Druckimpulskammer 18 verbundenen Druckimpuls beträgt das Verhältnis des Mindestdurchmessers des Luftkanals 20, 102, 112, 122, 138, 168 zum Mindestdurchmesser des Druckimpulskanals 80, 124 zwischen 0,05 : 1 und 1,5 : 1 und vorzugsweise zwischen 0,25 : 1 und 1 : 1. Bei der zur Zeit bevorzugten Form kann der Mindestdurchmesser des Druckimpulskanals 80, 124 und des Luftkanals 20, 102, 112, 122, 138, 168 bei Bedarf für eine spezielle Anwendung jeweils zwischen etwa 0,010 bis 0,2 eines Zolls schwanken. Vorzugsweise ist der Luftkanal 20, 102, 112, 122, 138, 168 kleiner als der Druckimpulskanal 80, 124, um negative Auswirkungen, beispielsweise die Abschwächung oder Dämpfung des in der Druckimpulskammer 18 an die Membran angelegten Druckimpulssignals zu minimieren. Der Luftkanal kann die ganze Zeit offen- gehalten werden oder bei Bedarf durch ein Ventil, das von dem Drosselventil getrennt ist und wahlweise durch dieses betätigt wird, oder von dem Drosselventil selbst geschlossen werden, das auch als Luftkanalventil wirken kann, beispielsweise wenn das Drosselventil zwischen seiner Leerlauf- und seiner weit offenen Stellung bewegt wird. Erwünschterweise kann zu diesem Zweck ein drehbares Drosselventil, ein Drosselklappenventil oder ein Schieberventil zusätzlich zu im wesentlichen jeder anderen Ventilanordnung verwendet werden.
Beispielsweise kann in der in 9 und 10 gezeigten Weise in dem Luftkanal 202 ein Rückschlagventil 200 vorgesehen sein, um den Luftkanal 202 bei bestimmten Motorbetriebszuständen, und wenn der Motor nicht läuft, selektiv zu schließen. Erwünschterweise wird, wenn das Rückschlagventil 200 geschlossen ist, wenn der Motor nicht läuft, beim anfänglichen Durchdrehen des Motors zu dessen Anlassen das Rückschlagventil 200 geschlossen, wodurch keine Luft durch den Luftkanal 202 strömen kann. Demgemäß strömt mehr Luft durch den Kraftstoff- Luft-Gemischkanal 26, da keine Luft durch den Luftkanal 200 strömt, wodurch ein satteres Kraftstoff-Luft-Gemisch für den Motor bereitgestellt wird, um diesen leichter anlassen zu können. Nach dem Anlassen des Motors und beim Leerlauf und anderer niedriger Drehzahl und beim Betrieb des Motors unter niedriger Belastung öffnet sich das Rückschlagventil 200 auf Grund des verhältnismäßig starken Druckabfalls in dem Rückschlagventil 200 bei diesen Betriebsbedingungen des Motors. Wenn die Motordrehzahl in Richtung zur weit offenen Drossel zunimmt, schließt sich das Rückschlagventil 200 auf Grund der geringeren Druckdifferenz in dem Rückschlagventil 200. Erwünschterweise ist das Rückschlagventil 200 bei hoher Motordrehzahl und Betrieb des Motors unter hoher Belastung geschlossen, um das Anlegen des Luftsignals aus dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal 26 an die Druckimpulskammer 18 zu verhindern, um eine Störwirkung auf den Betrieb der Kraftstoffpumpe während des Betriebs des Motors mit hoher Drehzahl zu verhindern.
Das Rückschlagventil 200 kann viele Formen annehmen, zu denen eine nachgiebig vorgespannte Kugel 204 oder ein anderer Ventilkopf gehört, wie in 10 gezeigt ist. Bei einem solchen Rückschlagventil 200 kann eine Feder 206 zwischen einer Federaufnahme 208 und der Ventilkugel 204 oder dem Ventilkopf eingespannt sein, um die Kugel 204 zu einem Ventilsitz 210 hin vorzuspannen, die alle in dem Luftkanal 202 angeordnet sind. Wie in 11 gezeigt ist, kann das Rückschlagventil ein Entenschnabel-Rückschlagventil 212 umfassen, wobei dieses Rückschlagventil 212 derart kalibriert ist, daß es sich bei einer gewünschten Druckdifferenz in dem Rückschlagventil öffnet. Das Rückschlagventil kann in der in 12 gezeigten Weise auch ein Klappen-Rückschlagventil 214 sein, das bei Bedarf federvorspannt sein kann. Wie in 13 gezeigt ist, könnte das Rückschlagventil ein magnetspulenbetätigtes Ventil 215 mit einer Spule 216 und einem Kolben 217, das auf ein von dem Zündsystem geliefertes Signal ansprechen kann, oder ein Schalter sein, der durch Bewegung des Drosselventils aktiviert wird und darauf ansprechen kann, oder die Magnetspule kann auf die Drehzahl des Motors ansprechen. Schließlich kann das Rückschlagventil in der in 14 gezeigten Weise ein Kapillarröhrchen 218 umfassen, das mit einer Wärmeabfühllampe 220 an dem Motorzylinder oder an dem Motorabgassystem, beispielsweise an dem Motorschalldämpfer, verbunden ist. Die Wärmeabfühllampe 220 ist derart betätigbar, daß ein Ventilkopf 222 relativ zu einem Ventilsitz 224 verschoben wird, um den Luftstrom durch den Luftkanal 202 in der an Hand der anderen Ausführungsformen beschriebenen Weise zu steuern. Natürlich können bei Bedarf noch andere Ventile oder andere Fluidsteueranordnungen zum Steuern des Fluidstroms durch den Luftkanal 202 verwendet werden.
Demgemäß umfaßt jede der Rückschlagventilkonfigurationen ein Luftkanalventil, das zwischen offenen und geschlossenen Stellungen bewegbar ist, um selektiv eine Luftversorgung mit der Druckimpulskammer zu verbinden. Jedes Ventil oder eine andere Strömungssteueranordnung kann den Luftkanal 202 schließen, um den Motor anfänglich leichter anlassen zu können. Die Rückschlagventile werden vorzugsweise auch bei Leerlauf und anderer niedriger Drehzahl und bei Motorbetriebsbedingungen bei geringer Belastung geöffnet, wenn ein ausreichender Druckabfall zwischen ihnen besteht, und werden bei höheren Motorbetriebsdrehzahlen und Belastungen geschlossen, wenn eine niedrigere Druckdifferenz zwischen ihnen besteht. Erwünschterweise wird dadurch bei niedrigen Motorbetriebsdrehzahlen ein Luftstrom zu der Druckimpulskammer 18 geschaffen, und dieser Luftstrom wird bei höheren Motorbetriebsdrehzahlen verhindert, wenn die Kraftstoffpumpe eine größere Menge an Kraftstoff pumpen muß, und daher ist es unerwünscht, das Druckimpulssignal abzuschwächen, das die Kraftstoffpumpe ansteuert.

Claims

Vergaser (10) mit: einem Gehäuse (24); einer Kraftstoffpumpenmembran (14), die von dem Gehäuse getragen wird und teilweise eine Kraftstoffkammer (16) auf einer Seite der Kraftstoffpumpen-Membran und eine Druckimpulskammer (18) auf der anderen Seite der Kraftstoffpumpenmembran definiert, wobei die Druckimpulskammer (18) mit einer Druckimpulsquelle verbunden ist, um Druckimpulse zum Betätigen der Kraftstoffpumpenmembran in der Druckimpulskammer bereitzustellen; und einem Luftkanal (20), der an einem Ende mit einer Luftzufuhr und an seinem anderen Ende mit einer Druckimpulskammer (18) in Verbindung steht, um der Druckimpulskammer Luft zuzuführen und dadurch zumindest die Menge des darin befindlichen flüssigen Kraftstoffes zu reduzieren.
Vergaser nach Anspruch 1, bei dem der Luftkanal (20) an dem anderen Ende mit dem untersten Abschnitt der Druckimpulskammer (18) bezüglich der normalen Betriebsstellung des Vergasers in Verbindung steht.
Vergaser nach Anspruch 1, der ferner ein Luftkanal-Ventil (87) aufweist, das mit dem Luftkanal (20) in Verbindung stehend von dem Gehäuse getragen wird und zwischen einer ersten Stellung, die einen Luftstrom durch den Luftkanal zulässt, und einer zweiten Stellung, die den Luftstrom durch den Luftkanal zumindest weitgehend drosselt, bewegbar ist.
Vergaser nach Anspruch 3, der ferner ein Drosselventil (22) aufweist, das von dem Gehäuse getragen wird und zwischen einer Leerlaufstellung und einer weit offenen Stellung bewegbar ist, wobei das Luftkanal-Ventil (87) durch das Drosselventil (22) so betätigbar ist, dass das Luftkanal-Ventil (87) in seiner ersten Stellung ist, wenn das Drosselventil (22) in seiner Leerlaufstellung ist, und das Luftkanalventil (87) in seiner zweiten Stellung ist, wenn das Drosselventil (22) in seiner weit offenen Stellung ist.
Vergaser nach Anspruch 4, bei dem das Luftkanalventil (87) zum Teil von einem Abschnitt des Drosselventils (22) gebildet wird.
Vergaser nach Anspruch 1, der ferner einen Kraftstoff-Luft-Mischkanal (26) aufweist, der durch das Gehäuse (24) verläuft und mit einer Niederdruckquelle an einem Ende und einer Luftzufuhr an seinem anderen Ende in Verbindung steht, und wobei ein Druckimpulskanal (80) an einem Ende mit der Druckimpulskammer (18) und an seinem anderen Ende mit der Druckimpulsquelle in Verbindung steht.
Vergaser nach Anspruch 5, bei dem der Druckimpulskanal (80) mit dem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal (26) an dem normalerweise höchsten Punkt des Kraftstoff-Luft-Gemischkanals relativ zu der normalen Betriebsstellung des Vergasers in Verbindung steht.
Vergaser nach Anspruch 3, bei dem das Luftkanalventil ein mit dem Luftkanal (202) in Verbindung stehendes Rückschlagventil (200) ist, welche wahlweise die Luftzufuhr zu der Druckimpulskammer (18) verhindert.
Vergaser nach Anspruch 8, bei dem das Rückschlagventil (200) die Luftzufuhr zu der Druckimpulskammer (18) verhindert, wenn die Brennkraftmaschine nicht arbeitet und beim anfänglichen Start der Brennkraftmaschine.
Vergaser nach Anspruch 3, der ferner einen zumindest teilweise im Gehäuse gebildeten Kraftstoff-Luft-Gemischkanal (26) und ein Drosselventil (132) aufweist, das zwischen einer Leerlaufstellung und einer weit offenen Stellung bewegbar ist, um die Strömung durch den Kraftstoff-Luft-Gemischkanal (76) zu steuern, wobei das Luftkanalventil (134, 138) von dem Drosselventil getrennt und innerhalb des Luftkanals angeordnet ist.