EP3054142B1 - Vergaser und verfahren zum betrieb eines verbrennungsmotors mit einem vergaser - Google Patents

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EP3054142B1
EP3054142B1 EP16000258.0A EP16000258A EP3054142B1 EP 3054142 B1 EP3054142 B1 EP 3054142B1 EP 16000258 A EP16000258 A EP 16000258A EP 3054142 B1 EP3054142 B1 EP 3054142B1
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EP
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fuel
section
intake passage
flow cross
control barrel
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Michael Raffenberg
Antonio Fattorusso
Isgard Sabelberg
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Andreas Stihl AG and Co KG
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Andreas Stihl AG and Co KG
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    • F02M7/24—Controlling flow of aerating air
    • F02M7/28—Controlling flow of aerating air dependent on temperature or pressure

Definitions

  • the invention relates to a carburetor of the type specified in the preamble of claim 1 and a method for operating an internal combustion engine with a carburetor.
  • a carburettor which has a rotatable control roller.
  • the amount of fuel supplied is controlled by a needle protruding into a fuel port.
  • an opening is provided in a wall of the control roller, which is formed so that on the upstream side of the control roller, a larger air opening is formed, as on the downstream side.
  • a carburettor in which a plurality of fuel openings open into the intake channel.
  • the fuel ports are controlled by a common electromagnetic valve.
  • the carburetor is designed as a flap carburetor, but a roller-shaped design of the throttle elements is given as a possible design variant.
  • a roller carburetor which should have a simple structure.
  • the control roller opens a single fuel port in the intake passage, and the only control element, the rotatable carburetor is provided.
  • the carburetor has openings with different diameters, so that there are different flow cross sections at different rotational positions of the carburetor.
  • a float carburetor is known in which an additional channel is formed in the carburetor roller connecting the intake passage section to the fuel passage. The flow cross sections of the inlet opening and the outlet opening of the carburetor are adjusted.
  • the invention has for its object to provide a carburetor of the generic type, which has a simple structure. Another object of the invention is to provide a method for operating an internal combustion engine with a carburettor.
  • the carburettor includes an electrically actuated valve that controls fuel flow through the fuel passage. Characterized in that the fuel channel is unbranched, the valve controls the total amount of fuel supplied to the intake passage. As a result, an increased amount of fuel can be supplied via the valve during start-up without the need for a further additional fuel path. The fact that the increased amount of fuel is metered at start of the valve, a manual adjustment of a choke position is not necessary. A corresponding actuating mechanism can be omitted.
  • the flow cross-section of the exit window is smaller than the flow cross-section of the entry window at a rotational position of the control roller, which is assigned to the idling.
  • the flow cross section of the exit window is advantageously at most 80% of the flow cross section of the entry window.
  • the flow cross-section of the exit window is at most 70%, in particular at most 60%, of the flow cross-section of the entry window.
  • a flow cross section of the exit window of about 50% of the flow cross section of the entrance window has proved to be particularly advantageous.
  • the flow cross-section of the exit window for all rotational positions of the control roller which correspond to a rotation angle of the control roller from the idle position in the direction of the fully open position of 0 ° to 20 °, in particular from 0 ° to 40 °, smaller than the flow cross-section of the entrance window.
  • the flow cross section of the exit window when the control roller is fully open is the same size as the flow cross section of the entry window.
  • the flow cross section of the exit window is advantageous for all rotational positions of the control roller, which correspond to a rotation angle of the control roller from the fully open position in the direction of the idling position of 0 ° to 5 °, in particular from 0 ° to 10 °, preferably from 0 ° to 20 ° , equal to the flow area of the entrance window.
  • the control roller is advantageously mounted in the housing such that during a rotational movement of the control roller no lifting movement takes place in the direction of the axis of rotation of the control roller.
  • the fuel port is the only fuel port opening into the intake port of the carburetor.
  • the fuel opening opens advantageously in the control roller in the intake passage.
  • the valve is advantageously an electromagnetic valve.
  • the valve is preferably a normally open valve.
  • a temperature is determined before or during starting of the internal combustion engine and that the fuel flow through the fuel channel is controlled as a function of the temperature when starting the internal combustion engine.
  • the temperature is advantageously a temperature of the internal combustion engine or is correlated to the temperature of the internal combustion engine.
  • the temperature is in particular a temperature of a crankcase of the internal combustion engine or a temperature of a control device of the internal combustion engine. Based on the temperature can be determined whether cold start conditions or warm start conditions prevail, and it can be decided whether the engine is to start with a fuel amount for a cold start or with a fuel amount for a warm start.
  • the control roller is advantageously the only component controlling the flow cross section of the intake duct. This results in a simple operation, since the supply of a sufficient amount of fuel at startup is automatically made by the engine as a function of temperature. No start position has to be set by the operator. The decision whether cold start conditions or hot start conditions prevail is made by a control of the internal combustion engine itself and not by the operator.
  • the internal combustion engine is advantageously started with a Ansaugkanalquerites, which is assigned to the idle. An adjustment of the control roller in a starting position with a changed, so enlarged or reduced flow cross-section of the intake passage can be omitted.
  • the valve must allow a comparatively large fuel flow.
  • no fuel is fed into the intake passage at idle for individual engine cycles.
  • no fuel can be supplied into the intake port at idle for every other or every third engine cycle.
  • the number of engine cycles at which fuel is supplied can be suitably selected. This allows sufficiently long opening times of the electrically operated valve can be achieved in the engine cycles in which the valve opens.
  • the internal combustion engine is advantageously a two-stroke engine, and the intake passage feeds the fuel into a crankcase of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine may also be a mixture lubricated four-stroke engine in which the intake port opens into the crankcase. In the crankcase mixing of mixture and combustion air takes place, which leads to a uniform fuel supply, even if no fuel is supplied to the intake passage at individual engine cycles.
  • the supply of fuel in the intake passage only for individual engine cycles is advantageously provided for an internal combustion engine, which can be started even below -5 ° C.
  • an internal combustion engine which can be started even below -5 ° C.
  • Fig. 1 shows as an exemplary embodiment of an internal combustion engine, a two-stroke engine 1.
  • the two-stroke engine 1 is designed as a single-cylinder engine. Instead of the two-stroke engine 1, a mixed-lubricated four-stroke engine may also be provided.
  • the two-stroke engine 1 works with rinsing template. However, it may also be provided a working without rinsing two-stroke engine.
  • the two-stroke engine 1 is used in particular for driving the tool of a hand-held working device such as a power saw, a brushcutter, a cutting grinder, a blower, a lawnmower or the like.
  • the two-stroke engine 1 has a cylinder 2 in which a combustion chamber 3 is formed.
  • the combustion chamber 3 is delimited by a piston 5 reciprocally mounted in the cylinder 2.
  • the piston 5 drives via a connecting rod 6 a rotatably mounted in a crankcase 4 crankshaft 7 at.
  • In the area of in Fig. 1 shown bottom dead center of the piston 5 is the interior of the crankcase 4 via inlet near overflow channels 12th and outlet near overflow channels 15 connected to the combustion chamber 3.
  • two inlet-near overflow channels 12 and two outlet-near overflow channels 15 are provided, which are symmetrical to the sectional plane in FIG Fig. 1 are arranged.
  • the inlet-near overflow channels 12 open with overflow windows 13 into the combustion chamber 3 and the outlet-near overflow channels 15 with overflow windows 16. From the combustion chamber 3, an outlet 10 controlled by the piston 5 leads.
  • the two-stroke engine 1 sucks in combustion air via an air filter 17 and a carburetor 11.
  • fuel is supplied to an intake passage 21, which opens to an intake passage inlet 20 at the cylinder bore.
  • the intake passage inlet 20 is controlled by the piston 5.
  • the two-stroke engine 1 also has an air channel 8, which is also controlled by the carburetor 11 and which opens at an air inlet 9 on the cylinder 2.
  • the air inlet 9 is controlled by the piston 5.
  • the piston 5 has a piston pocket 14, via which the air inlet 9 is connected to the transfer ports 13 and 16 of the transfer ports 12 and 15 in the area of the top dead center of the piston 5.
  • It is provided a partition wall 59 which separates the intake passage 21 from the air passage 8.
  • the partition wall 59 extends at least in the carburetor 11 downstream of the fuel opening 19. In the exemplary embodiment, the partition 59 extends over the entire length of the carburetor 1 and downstream of the carburetor eleventh
  • the carburetor 11 has a housing 18 in which a portion 24 of the air passage 8 and a portion 25 of the intake passage 21 are formed.
  • a control roller 22 is rotatably mounted about an axis of rotation 23.
  • the axis of rotation 23 extends transversely to the intake passage 21 and air passage 8 and protrudes through both channels.
  • a fuel opening 19 is formed, which opens into the intake passage 21 and the intake passage 21 supplies fuel.
  • the fuel is sucked into the intake passage 21 due to the negative pressure prevailing in the intake passage 21.
  • the combustion air or the fuel / air mixture flow in the gasifier 11 in a flow direction 60 from the air filter 17 in the direction of the cylinder 2.
  • control roller 22 In the control roller 22, a partial section 26 of the air channel 8 and a section 27 of the intake passage 21 are formed. By turning the control roller 22 about the rotation axis 23 is the free Flow cross section of the portion 24 of the air channel 8 and the portion 25 of the intake passage 21 adjustable.
  • the piston 5 opens the intake passage 20 in the upward stroke. Due to the negative pressure in the crankcase 4, fuel is sucked from the fuel opening 19 in the carburetor 11 into the intake passage 21 and sucked into the crankcase 4 as a fuel / air mixture together with the intake combustion air. In the region of the top dead center of the piston 5, low-fuel or largely fuel-free air is sucked in via the piston pocket 14 from the air inlet 9 of the air duct 8 via the overflow windows 13 and 16 into the transfer channels 12 and 15. The suction of the air from the air duct 8 is due to the negative pressure in the crankcase 4. During the downward stroke of the piston 5, the fuel / air mixture in the crankcase 4 is compressed.
  • the downwardly moving piston 5 opens the overflow windows 13 and 16 before reaching the bottom dead center. Subsequently, the largely fuel-free air in the overflow channels 12 and 15 first flows into the combustion chamber 3 and flushes exhaust gases from the preceding engine cycle through the outlet 10 , Subsequently, fresh mixture flows from the crankcase 4 into the combustion chamber 3.
  • Fig. 2 shows the carburetor 11 in a side view.
  • the housing 18 of the carburetor 11 comprises a base body 47 to which a cover 46 is attached.
  • An entrance window 51 for the intake passage 21 and an entrance window 52 for the air passage 8 are formed on the main body 47.
  • the entrance windows 51 and 52 are separated from the partition wall 59 from each other.
  • the partition wall 59 is not centrally located, but offset from the intake passage 21, so that there is a flow cross section of the intake passage, which is smaller than the flow cross-section of the air channel 8.
  • a wall portion 53 is provided at the entrance window 52 for the air channel 8, which reduces the flow cross-section of the entrance window 52.
  • the wall section 53 is provided so that the air duct 8 is closed in idle position of the control roller 22.
  • the control roller 22 is provided with an in Fig. 2 stored bearing shaft 50 in the lid 46.
  • an actuating lever 49 is arranged, which acts on a throttle cable, not shown, which may be connected to a throttle of a working device.
  • the throttle cable is advantageous a Bowden cable.
  • a holder 48 is provided on the cover 46 of the carburetor 11.
  • another operation of the bearing shaft 50 or the control roller 22, for example via a linkage may be advantageous.
  • Fig. 3 shows the structure of the carburetor 11 schematically.
  • the control roller 22 is shown in an idle position 54.
  • idle position 54 the control roller 22 is located on a stop, not shown, which is advantageously adjustable for adjusting the idling.
  • the flow direction 60 is directed from behind the image plane to the front, ie out of the image plane.
  • the idle position 54 is an end position of the control roller 22.
  • a fuel chamber 28 is formed in the housing 18 of the carburetor 11, a fuel chamber 28 is formed.
  • the fuel chamber 28 is separated by a membrane 65 from a compensation chamber 66.
  • the compensation chamber 66 is open to the environment, so that in the compensation chamber 66 ambient pressure prevails.
  • a pump for supplying fuel into the fuel chamber 28, for example, a pump, in particular a driven by the fluctuating crankcase pressure diaphragm pump may be provided.
  • a feed pump is provided in the embodiment, the pump bellows 57 in Fig. 3 is shown.
  • the fuel chamber 28 is connected to the fuel port 19 via a fuel channel 29.
  • the fuel opening 19 is formed in the embodiment on a longitudinal side of a tube 67 which projects into the section 27 of the intake passage 21.
  • another embodiment of the fuel opening 19, in particular on the end face of a pipe 67 may also be advantageous.
  • the fuel flow through the fuel channel 29 is controlled by a valve 30, which is designed as an electromagnetic valve.
  • the fuel channel 29 is formed unbranched.
  • An unbranched fuel channel 29 is a fuel channel, in which the entire amount of fuel flowing through the fuel channel 29 is controlled by the valve 30 and opens into the intake channel 21 via the fuel opening 19.
  • Fig. 3 also shows the design of the section 27 of the intake passage 21 in detail.
  • the section 27 has an inlet opening 61, which has a height a measured parallel to the axis of rotation 23, and an outlet opening 63.
  • the height of the section 27 at the outlet opening 63 corresponds to the height a at the inlet opening 61.
  • the section 26 of the air channel has an inlet opening 62 and an outlet opening 64.
  • the inlet opening 62 and the outlet opening 64 are the same size.
  • the control roller 22 is mounted in the housing 18 so that the control roller 22 performs no lifting movement during rotation about its axis of rotation 23. It can be provided that the control roller 22 is fixed axially fixed in the housing 18 for this purpose.
  • a compression spring 45 is provided between the cover 46 and the control roller 22, which presses the control roller 22 against a bottom 69 of a receptacle 68 of the housing 18.
  • the control roller 22 is arranged rotatably about the rotation axis 23.
  • the compression spring 45 serves to compensate for tolerances. An axial movement of the control roller 22 during operation is not provided.
  • Fig. 4 shows an example of the construction of the valve 30.
  • the valve 30 is in the exemplary embodiment, a valve open in the de-energized state.
  • the valve 30 has a housing 31, in a coil 32 is arranged, which is enclosed by an iron core 33 in a known manner.
  • an anchor plate 34 is arranged, which is pulled by a spring element 35 from the iron core 33 and the coil 32 away.
  • At the anchor plate 34 opens a passage opening 40 which is connected to an inlet opening 37 for fuel. If the coil 32 is energized, the anchor plate 34 is pulled by the coil 32 against the passage opening 40, so that the anchor plate 34, the passage opening 40 closes.
  • valve 30 shown opened state of the valve 30, fuel via the inlet opening 37, the passage opening 40, a formed on the outer periphery of the armature plate 34 between the armature plate 34 and housing 31 gap 39 and through openings 36 in the spring element 35 to one or more outlet openings 38 for fuel flow.
  • the spring element 35 may have any appropriate shape.
  • the coil 32 and the iron core 33 are advantageously encapsulated by the housing 31.
  • the valve 30 controls the fuel flow rate through the fuel passage 29 over the period in which the valve 30 is opened.
  • the valve 30 is energized advantageous clocked for this purpose.
  • FIGS. 5 to 10 show the different flow cross sections of the intake passage 21 and air passage 8 in the carburetor 11 for different rotational positions of the control roller 22.
  • Die FIGS. 5 and 6 show the control roller 22 in idle position 45. In idle position 45, the control roller 22 is closed as much as possible. Usually, the control roller 22 is in idle position 54 at a stop. Operation by the operator, such as actuating a throttle lever, is not necessary to adjust the idle position 54.
  • FIG. 5 shows, the flow cross section of the portion 25 of the intake passage 21 from the control roller 22 is partially closed.
  • the inlet opening 61 of the control roller 22 is only partially in register with the portion 25 of the intake passage 21, which is formed in the carburetor housing 18.
  • the entrance window 41 is not shown for the sake of clarity.
  • the entrance window 41 has a vertical to the flow direction 60 and perpendicular to the axis of rotation 23 of the control roller 22 measured width c.
  • the outlet opening 63 with the downstream portion 25 of the intake passage 21 also has an overlap.
  • the exit window 43 has a perpendicular to the flow direction 60 and perpendicular to the rotational axis 23 measured width d.
  • the width d is significantly smaller than the width c.
  • Fig. 6 shows the portion 24 of the air duct 8 in idle position 54.
  • the control roller 22 closes the air duct 8, so that no additional combustion air is sucked in via the air duct 8.
  • Fig. 6 also shows cause the wall portions 53 of the carburetor housing 18, that the control roller 22, the air duct 8 in the neutral position 54 still holds closed.
  • FIGS. 7 and 8 show the control roller 22 in a partial load position 55.
  • idle position 54 was the control roller 22 by a twist angle ⁇ from the idle position 54 in the direction of in the FIGS. 9 and 10 shown completely open position 56 twisted.
  • the width e of entrance window 41 and exit window 43 is the same size. This results in a constant height a and the same cross-sectional shape of the same flow cross sections of the inlet window 41 and exit window 43.
  • the negative pressure at the fuel port 19 corresponds to the negative pressure in the intake passage 21 downstream of the control roller 22.
  • FIG. 8 shows, in partial load position 55 and the air duct 8 is opened.
  • the inlet opening 62 is partially in register with the portion 24 of the air channel 8 in the carburetor housing 18.
  • the outlet opening 63 is partially in register with the section 24 of the air channel 8. Due to the overlap, an entrance window 42 results in the control roller 22 and an exit window 44th from the control roller 22.
  • the entrance window 42 has a perpendicular to the flow direction 60 and the rotation axis 23 measured width f.
  • the exit window 44 has a width g measured in the same direction.
  • the widths f and g are the same size.
  • the widths f and g are significantly smaller than the width e of entrance window 41 and exit window 44 of the intake duct 21 in the illustrated partial load position 55. This results from the wall sections 53 (FIG. Fig. 6 ).
  • FIGS. 9 and 10 show the control roller 22 in its fully open position 56.
  • the fully open position 56 is associated with the full load of the two-stroke engine 1.
  • the entrance window 41 and the exit window 43 of the intake passage 21 are fully opened.
  • the complete opening of entrance window 41 and exit window 43 is advantageous over a twist angle ⁇ from the in Fig. 9 shown fully open position 56 in the direction of the neutral position 54, which is at least 5 °.
  • the angle ⁇ is at least 10 °, in particular at least 20 °.
  • the entrance window 42 and the exit window 44 have the same width h.
  • the width h is determined by the wall sections 53.
  • the free flow cross section of the fuel port 19 for each rotational position of the control roller 22 is equal.
  • a needle that the flow cross-section of the fuel port 19 in response to the rotational position of the control roller 22 controls is not provided.
  • the flow cross section of the exit window 43 of the section 25 of the intake passage 21 is advantageously at most 80%, in particular at most 70%, preferably at most 60% of the flow cross section of the entry window 41.
  • a flow cross section of the exit window 43 is considered to be particularly advantageous which accounts for approximately 50%. the flow cross-section of the entrance window 41 is.
  • Fig. 11 shows the fuel quantity to be supplied x as a function of the temperature T.
  • the temperature T is advantageously a temperature of the two-stroke engine 1.
  • the temperature T for example, via a in Fig. 1 schematically drawn on the crankcase 4 temperature sensor 70 are determined.
  • the temperature sensor 70 is connected to a controller 71 of the two-stroke engine 1.
  • the temperature sensor 70 may also be provided on the controller 71 itself.
  • the controller 71 is connected to the valve 30 and controls the valve 30 at.
  • the controller 71 also controls the ignition timing at which spark is triggered by the spark plug 58.
  • a temperature threshold Ts at the temperature sensor 70 cold start conditions prevail and hot start conditions prevail above the temperature threshold Ts.
  • Fig. 11 shows, below a temperature threshold Ts, a first amount of fuel x 1 is supplied. Above the temperature threshold Ts, a second fuel quantity x 2 is supplied, which is less than the fuel quantity x 1 .
  • the different quantities of fuel x 1 , x 2 can be achieved, for example, by different opening durations of the valve 30.
  • the valve 30 is driven cyclically advantageous, for example via a phase control.
  • the valve 30 In order to be able to supply the very high fuel quantity x 1 , the valve 30 must be able to ensure a comparatively large maximum flow. In idle, however, only a small amount of fuel may be supplied. The idle in the intake 21 sucked amount of fuel can, as in Fig. 5 shown to be adjusted by the different flow cross sections of entrance window 41 and exit window 43. In order to further reduce the idling fuel quantity x, it is provided that the valve 30 does not open every engine cycle. This is schematically in Fig. 12 shown. The graph shows the amount of fuel x delivered over time t, with time t plotted as the number of engine cycles.
  • a fuel quantity x 3 is supplied, which is significantly lower than the fuel quantity x 2 supplied during the warm start and the fuel quantity x 1 supplied during the cold start.
  • the valve 30 is kept closed, so that in the second engine cycle 2, no fuel is supplied.
  • a fuel quantity x 3 is supplied again. Characterized in that fuel is supplied only every second engine cycle, results in the crankcase 4, a reduced amount of fuel. This corresponds to one in Fig. 12 indicated by dashed line fuel quantity x 4 .
  • the amount of fuel actually delivered can be reduced even further by adding fuel only every third engine cycle, every fourth engine cycle, and so on.
  • the temperature T is determined before or during starting. Depending on the determined temperature T is based on the in Fig. 11 shown set the fuel amount x to be supplied.
  • the set amount of fuel x is metered via the valve 30.
  • a starting position of the control roller 22 is not provided.
  • starting the control roller 22 is in the in the FIGS. 5 and 6 arranged rotational position, which is assigned to the idle.
  • An additional throttle element or a choke element for reducing the flow cross-section of the intake passage 21 at startup is not provided. As a result, the operator does not need to insert a choke during startup and to perform any operation.
  • the amount of fuel x to be supplied at startup is automatically set by the controller 71 based on the measured temperature T.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Vergaser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einem Vergaser.
  • Aus der DE 32 47 603 A1 ist ein Vergaser bekannt, der eine drehbare Steuerwalze besitzt. Die zugeführte Kraftstoffmenge wird über eine Nadel gesteuert, die in eine Kraftstofföffnung ragt. Um die im Leerlauf zugeführte Kraftstoffmenge anzupassen, ist eine Öffnung in einer Wand der Steuerwalze vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass an der stromauf liegenden Seite der Steuerwalze eine größere Luftöffnung entsteht, als an der stromab liegenden Seite.
  • Beim Starten muss über den Vergaser eine erhöhte Kraftstoffmenge zugeführt werden. Hierzu ist es bekannt, die Steuerwalze über einen Betätigungsmechanismus derart anzuheben, dass der freie Querschnitt der Kraftstofföffnung sich vergrößert, und gleichzeitig die Steuerwalze zu drehen, um den Öffnungsquerschnitt des Ansaugkanals zu vergrößern.
  • Aus der WO 2007/077971 A1 ist es auch bekannt, für den Startvorgang einen zusätzlichen Kraftstoffpfad vorzusehen, der von einem elektromagnetischen Ventil gesteuert ist. Der freie Querschnitt der Hauptkraftstofföffnung wird von einer Nadel gesteuert.
  • Aus der EP 2 808 529 A1 ist ein Vergaser bekannt, bei dem mehrere Kraftstofföffnungen in den Ansaugkanal münden. Die Kraftstofföffnungen sind von einem gemeinsamen elektromagnetischen Ventil gesteuert. Im Ausführungsbeispiel ist der Vergaser als Klappenvergaser ausgebildet, auch eine walzenförmige Gestaltung der Drosselelemente wird jedoch als mögliche Gestaltungsvariante angegeben.
  • Aus der FR 1 366 889 A ist ein Walzenvergaser bekannt, der einen einfachen Aufbau aufweisen soll. In der Steuerwalze mündet eine einzige Kraftstofföffnung in den Ansaugkanal, und als einziges Steuerelement ist die drehbare Vergaserwalze vorgesehen. Zur Anpassung der zugeführten Kraftstoffmenge an unterschiedliche Betriebszustände besitzt die Vergaserwalze Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern, so dass sich unterschiedliche Strömungsquerschnitte bei unterschiedlichen Drehstellungen der Vergaserwalze ergeben.
  • Aus der FR 599 841 A ist ein Schwimmervergaser bekannt, bei dem ein zusätzlicher Kanal in der Vergaserwalze ausgebildet ist, der den Ansaugkanalabschnitt mit dem Kraftstoffkanal verbindet. Die Strömungsquerschnitte der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung der Vergaserwalze sind angepasst.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der einen einfachen Aufbau besitzt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einem Vergaser anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Vergasers mit einem Vergaser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einem Vergaser mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
  • Es ist vorgesehen, dass der Vergaser ein elektrisch betätigtes Ventil umfasst, das den Kraftstofffluss durch den Kraftstoffkanal steuert. Dadurch, dass der Kraftstoffkanal unverzweigt ist, steuert das Ventil die gesamte dem Ansaugkanal zugeführte Kraftstoffmenge. Über das Ventil kann dadurch beim Starten eine erhöhte Kraftstoffmenge zugeführt werden, ohne dass ein weiterer Zusatzkraftstoffpfad notwendig ist. Dadurch, dass die erhöhte Kraftstoffmenge beim Starten von dem Ventil zudosiert wird, ist eine manuelle Einstellung einer Chokestellung nicht notwendig. Ein entsprechender Betätigungsmechanismus kann dadurch entfallen.
  • Es hat sich gezeigt, dass für eine ausreichende Kraftstoffzufuhr beim Starten eines Verbrennungsmotors bei niedrigen Temperaturen eine sehr große Kraftstoffmenge zuzuführen ist. Dadurch, dass die gesamte dem Ansaugkanal zugeführte Kraftstoffmenge über das Ventil gesteuert wird, muss das Ventil deshalb einen vergleichsweise großen maximalen Durchfluss besitzen. Im betriebswarmen Leerlauf ist die zuzuführende Kraftstoffmenge dagegen sehr klein. Gleichzeitig ist der Unterdruck an der Kraftstofföffnung vergleichsweise groß. Bei Ventilen mit hohem maximalem Durchfluss kann die im Leerlauf zuzuführende Kraftstoffmenge so gering sein, dass die vorgesehenen Öffnungszeiten des Ventils in der Größenordnung der Schaltgenauigkeit des Ventils liegen. Eine zuverlässige Zufuhr einer geringen Kraftstoffmenge im Leerlauf ist dadurch nicht ohne Weiteres möglich. Um dennoch den Einsatz eines einfach aufgebauten elektromagnetischen Ventils zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der in der Steuerwalze ausgebildete Teilabschnitt des Ansaugkanals in mindestens einer Drehstellung der Steuerwalze über ein Eintrittsfenster mit dem stromauf der Steuerwalze liegenden Abschnitt des Ansaugkanals und über ein Austrittsfenster mit dem stromab der Steuerwalze liegenden Abschnitt des Ansaugkanals verbunden ist, wobei der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters für mindestens eine Drehstellung der Steuerwalze kleiner als der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters ist.
  • Dadurch, dass der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters gegenüber dem Austrittsfenster vergrößert ist, ist der Unterdruck an der Kraftstofföffnung für diese Drehstellung der Steuerwalze verringert. Durch Vergrößerung des Eintrittsfensters der Steuerwalze gegenüber dem Austrittsfenster kann demnach bei unverändertem Strömungsquerschnitt der Kraftstofföffnung die zugeführte Kraftstoffmenge verringert werden. Dadurch ist der Einsatz eines einfach aufgebauten elektrisch betätigten Ventils möglich, um die gesamte dem Ansaugkanal zugeführte Kraftstoffmenge sowohl für den Start bei niedrigen Temperaturen als auch für den betriebswarmen Leerlauf zuzuführen.
  • Der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters ist bei einer Drehstellung der Steuerwalze, die dem Leerlauf zugeordnet ist, kleiner als der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters. Der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters beträgt bei der mindestens einen Drehstellung vorteilhaft höchstens 80% des Strömungsquerschnittes des Eintrittsfensters. Vorteilhaft beträgt der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters höchstens 70%, insbesondere höchstens 60% des Strömungsquerschnitts des Eintrittsfensters. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters von etwa 50% des Strömungsquerschnitts des Eintrittsfensters herausgestellt.
  • Auch bei niedriger Teillast ist die dem Ansaugkanal zuzuführende Kraftstoffmenge sehr gering. Vorteilhaft ist der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters für alle Drehstellungen der Steuerwalze, die einem Verdrehwinkel der Steuerwalze aus der Leerlaufstellung in Richtung auf die vollständig geöffnete Stellung von 0° bis 20°, insbesondere von 0° bis 40° entsprechen, kleiner als der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters. Um bei Volllast einen geringen Strömungswiderstand zu erreichen, ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters bei vollständig geöffneter Stellung der Steuerwalze gleich groß ist wie der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters. Der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters ist vorteilhaft für alle Drehstellungen der Steuerwalze, die einem Verdrehwinkel der Steuerwalze aus der vollständig geöffneten Stellung in Richtung auf die Leerlaufstellung von 0° bis 5°, insbesondere von 0° bis 10°, bevorzugt von 0° bis 20° entsprechen, gleich groß wie der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters. Dadurch kann in Volllast ein hoher Unterdruck an der Kraftstofföffnung erreicht werden, so dass die für den Volllastbetrieb benötigte hohe Kraftstoffmenge gefördert werden kann.
  • Durch die Anpassung der Strömungsquerschnitte von Eintrittsfenster und Austrittsfenster, insbesondere für Drehstellungen der Steuerwalze, die der Leerlaufstellung und der niedrigen Teillast entsprechen, ist eine zusätzliche Steuerung des Strömungsquerschnitts der Kraftstofföffnung nicht notwendig. Der freie Strömungsquerschnitt der Kraftstofföffnung ist vorteilhaft für jede Stellung der Steuerwalze gleich groß. Eine Nadel zur Steuerung des Strömungsquerschnitts der Kraftstofföffnung kann dadurch ebenso entfallen wie ein Mechanismus, der die Steuerwalze in Abhängigkeit ihrer Drehstellung in Richtung ihrer Drehachse bewegt. Die Einstellung der Leerlauffettigkeit, die sonst durch Drehen der im Gewinde gelagerten Nadel erfolgt, kann mittels des elektrisch betätigten Ventils erfolgen. Die Steuerwalze ist in dem Gehäuse vorteilhaft derart gelagert, dass bei einer Drehbewegung der Steuerwalze keine Hubbewegung in Richtung der Drehachse der Steuerwalze stattfindet. Dadurch ergibt sich ein deutlich vereinfachter Aufbau des Vergasers. Für die Herstellung des Vergasers werden weniger Einzelteile benötigt. Da die zugeführte Kraftstoffmenge über das elektrisch betätigte Ventil erfolgt, sind die einzuhaltenden Toleranzen vergleichsweise groß, so dass sich eine einfache Herstellung ergibt.
  • Die Kraftstofföffnung ist die einzige in dem Vergaser in den Ansaugkanal mündende Kraftstofföffnung. Die Kraftstofföffnung mündet vorteilhaft in der Steuerwalze in den Ansaugkanal. Das Ventil ist vorteilhaft ein elektromagnetisches Ventil. Das Ventil ist bevorzugt ein in stromlosem Zustand offenes Ventil.
  • Für ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einem Vergaser ist vorgesehen, dass vor oder beim Starten des Verbrennungsmotors eine Temperatur ermittelt wird und dass der Kraftstofffluss durch den Kraftstoffkanal beim Starten des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit der Temperatur gesteuert wird. Die Temperatur ist dabei vorteilhaft eine Temperatur des Verbrennungsmotors oder steht in Korrelation zur Temperatur des Verbrennungsmotors. Die Temperatur ist insbesondere eine Temperatur eines Kurbelgehäuses des Verbrennungsmotors oder eine Temperatur eines Steuergeräts des Verbrennungsmotors. Anhand der Temperatur kann ermittelt werden, ob Kaltstartbedingungen oder Warmstartbedingungen herrschen, und es kann entschieden werden, ob der Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffmenge für einen Kaltstart oder mit einer Kraftstoffmenge für einen Warmstart zu starten ist. Da die Steuerung der zugeführten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit der Temperatur erfolgt, kann ein separates Chokeelement, das vom Bediener zu betätigen ist, entfallen. Es ergibt sich ein einfacher Aufbau des Verbrennungsmotors. Vorteilhaft ist die Steuerwalze das einzige den Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals steuernde Bauteil. Es ergibt sich eine einfache Bedienung, da die Zufuhr einer ausreichenden Kraftstoffmenge beim Starten automatisch vom Verbrennungsmotor in Abhängigkeit der Temperatur vorgenommen wird. Vom Bediener ist keine Startstellung einzulegen. Auch die Entscheidung, ob Kaltstartbedingungen oder Warmstartbedingungen herrschen, wird von einer Steuerung des Verbrennungsmotors selbst vorgenommen und nicht vom Bediener. Der Verbrennungsmotor wird vorteilhaft mit einem Ansaugkanalquerschnitt gestartet, der dem Leerlauf zugeordnet ist. Eine Verstellung der Steuerwalze in eine Startstellung mit verändertem, also vergrößertem oder verringertem Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals kann dadurch entfallen.
  • Soll der Verbrennungsmotor auch bei sehr niedrigen Temperaturen gestartet werden, so muss das Ventil einen vergleichsweise großen Kraftstoffdurchfluss ermöglichen. Um im Leerlauf ein Überfetten des Verbrennungsmotors zu vermeiden, und gleichzeitig im Leerlauf und unter Kaltstartbedingungen den gleichen freien Strömungsquerschnitt der Kraftstofföffnung zu ermöglichen, ist vorteilhaft vorgesehen, dass im Leerlauf bei einzelnen Motorzyklen kein Kraftstoff in den Ansaugkanal zugeführt wird. Beispielsweise kann im Leerlauf bei jedem zweiten oder jedem dritten Motorzyklus kein Kraftstoff in den Ansaugkanal zugeführt werden. Die Anzahl der Motorzyklen, bei denen Kraftstoff zugeführt wird, kann dabei geeignet gewählt werden. Dadurch können ausreichend lange Öffnungsdauern des elektrisch betätigten Ventils in den Motorzyklen erreicht werden, in denen das Ventil öffnet. Der Verbrennungsmotor ist vorteilhaft ein Zweitaktmotor, und der Ansaugkanal führt den Kraftstoff in ein Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors zu. Der Verbrennungsmotor kann jedoch auch ein gemischgeschmierter Viertaktmotor sein, bei dem der Ansaugkanal ins Kurbelgehäuse mündet. Im Kurbelgehäuse findet eine Vermischung von Gemisch und Verbrennungsluft statt, die zu einer gleichmäßigen Kraftstoffzufuhr führt, auch wenn bei einzelnen Motorzyklen kein Kraftstoff in den Ansaugkanal zugeführt wird.
  • Die Zufuhr von Kraftstoff in den Ansaugkanal nur bei einzelnen Motorzyklen ist vorteilhaft für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, der auch unter -5°C noch gestartet werden kann. Vorteilhaft wird erkannt, wann die erste Verbrennung stattfindet, und die dem Verbrennungsmotor beim Starten zugeführte Kraftstoffmenge wird nach Erkennung einer Verbrennung deutlich verringert. Dadurch kann ein Überfetten des Verbrennungsmotors nach dem Start auf einfache Weise vermieden werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Schnittdarstellung durch einen Verbrennungsmotor,
    Fig. 2
    eine Seitenansicht des Vergasers des Verbrennungsmotors aus Fig. 1,
    Fig. 3
    eine schematische Schnittdarstellung durch den Vergaser aus Fig. 2 in Leerlaufstellung,
    Fig. 4
    einen Schnitt durch ein elektromagnetisches Ventil des Vergasers aus Fig. 3,
    Fig. 5
    eine schematische Schnittdarstellung durch den Ansaugkanal des Vergasers in Leerlaufstellung,
    Fig. 6
    eine schematische Schnittdarstellung durch den Luftkanal des Vergasers in Leerlaufstellung,
    Fig. 7
    eine schematische Schnittdarstellung durch den Ansaugkanal in Teillaststellung,
    Fig. 8
    eine schematische Schnittdarstellung durch den Luftkanal des Vergasers in Teillaststellung,
    Fig. 9
    eine schematische Schnittdarstellung durch den Ansaugkanal des Vergasers in vollständig geöffneter Stellung,
    Fig. 10
    eine schematische Schnittdarstellung durch den Luftkanal des Vergasers in vollständig geöffneter Stellung,
    Fig. 11
    ein schematisches Diagramm der beim Starten des Verbrennungsmotors zuzuführenden Kraftstoffmenge über der Temperatur,
    Fig. 12
    ein schematisches Diagramm der zuzuführenden Kraftstoffmenge über der Zeit.
  • Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel für einen Verbrennungsmotor einen Zweitaktmotor 1. Der Zweitaktmotor 1 ist als Einzylinder-Motor ausgebildet. Anstatt des Zweitaktmotors 1 kann auch ein gemischgeschmierter Viertaktmotor vorgesehen sein. Der Zweitaktmotor 1 arbeitet mit Spülvorlage. Es kann jedoch auch ein ohne Spülvorlage arbeitender Zweitaktmotor vorgesehen sein. Der Zweitaktmotor 1 dient insbesondere zum Antrieb des Werkzeugs eines handgeführten Arbeitsgeräts wie einer Motorsäge, eines Freischneiders, eines Trennschleifers, eines Blasgerätes, eines Rasenmähers oder dergleichen.
  • Der Zweitaktmotor 1 besitzt einen Zylinder 2, in dem ein Brennraum 3 ausgebildet ist. Der Brennraum 3 ist von einem im Zylinder 2 hin- und hergehend gelagerten Kolben 5 begrenzt. Der Kolben 5 treibt über ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerte Kurbelwelle 7 an. Im Bereich des in Fig. 1 gezeigten unteren Totpunkts des Kolbens 5 ist der Innenraum des Kurbelgehäuses 4 über einlassnahe Überströmkanäle 12 und auslassnahe Überströmkanäle 15 mit dem Brennraum 3 verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei einlassnahe Überströmkanäle 12 und zwei auslassnahe Überströmkanäle 15 vorgesehen, die symmetrisch zu der Schnittebene in Fig. 1 angeordnet sind. Die einlassnahen Überströmkanäle 12 münden mit Überströmfenstern 13 in den Brennraum 3 und die auslassnahen Überströmkanäle 15 mit Überströmfenstern 16. Aus dem Brennraum 3 führt ein vom Kolben 5 gesteuerter Auslass 10.
  • Der Zweitaktmotor 1 saugt Verbrennungsluft über einen Luftfilter 17 und einen Vergaser 11 an. Im Vergaser 11 wird Kraftstoff in einen Ansaugkanal 21 zugeführt, der mit einem Ansaugkanaleinlass 20 an der Zylinderbohrung mündet. Auch der Ansaugkanaleinlass 20 ist vom Kolben 5 gesteuert. Der Zweitaktmotor 1 besitzt außerdem einen Luftkanal 8, der ebenfalls vom Vergaser 11 gesteuert ist und der an einem Lufteinlass 9 am Zylinder 2 mündet. Auch der Lufteinlass 9 ist vom Kolben 5 gesteuert. Der Kolben 5 besitzt eine Kolbentasche 14, über die im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 der Lufteinlass 9 mit den Überströmfenstern 13 und 16 der Überströmkanäle 12 und 15 verbunden ist. Es ist eine Trennwand 59 vorgesehen, die den Ansaugkanal 21 vom Luftkanal 8 trennt. Die Trennwand 59 erstreckt sich mindestens im Vergaser 11 stromab der Kraftstofföffnung 19. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Trennwand 59 über die gesamte Länge des Vergasers 1 und stromab des Vergasers 11.
  • Der Vergaser 11 besitzt ein Gehäuse 18, in dem ein Abschnitt 24 des Luftkanals 8 und ein Abschnitt 25 des Ansaugkanals 21 ausgebildet sind. Im Gehäuse 18 des Vergasers 11 ist eine Steuerwalze 22 um eine Drehachse 23 drehbar gelagert. Die Drehachse 23 erstreckt sich quer zu Ansaugkanal 21 und Luftkanal 8 und ragt durch beide Kanäle. An der Steuerwalze 22 ist eine Kraftstofföffnung 19 ausgebildet, die in den Ansaugkanal 21 mündet und dem Ansaugkanal 21 Kraftstoff zuführt. Der Kraftstoff wird dabei aufgrund des im Ansaugkanal 21 herrschenden Unterdrucks in den Ansaugkanal 21 angesaugt. Die Verbrennungsluft bzw. das Kraftstoff/Luft-Gemisch strömen im Vergaser 11 in einer Strömungsrichtung 60 vom Luftfilter 17 in Richtung zum Zylinder 2. In der Steuerwalze 22 sind ein Teilabschnitt 26 des Luftkanals 8 und ein Teilabschnitt 27 des Ansaugkanals 21 ausgebildet. Durch Drehen der Steuerwalze 22 um die Drehachse 23 ist der freie Strömungsquerschnitt des Abschnittes 24 des Luftkanals 8 und des Abschnitts 25 des Ansaugkanals 21 einstellbar.
  • Im Betrieb öffnet der Kolben 5 beim Aufwärtshub den Ansaugkanaleinlass 20. Aufgrund des Unterdrucks im Kurbelgehäuse 4 wird Kraftstoff aus der Kraftstofföffnung 19 im Vergaser 11 in den Ansaugkanal 21 angesaugt und als Kraftstoff/Luft-Gemisch zusammen mit der angesaugten Verbrennungsluft ins Kurbelgehäuse 4 angesaugt. Im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 wird über die Kolbentasche 14 kraftstoffarme oder weitgehend kraftstofffreie Luft aus dem Lufteinlass 9 des Luftkanals 8 über die Überströmfenster 13 und 16 in die Überströmkanäle 12 und 15 angesaugt. Auch die Ansaugung der Luft aus dem Luftkanal 8 erfolgt aufgrund des Unterdrucks im Kurbelgehäuse 4. Beim Abwärtshub des Kolbens 5 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Kurbelgehäuse 4 verdichtet. Der sich abwärts bewegende Kolben 5 öffnet vor Erreichen des unteren Totpunkts die Überströmfenster 13 und 16. Daraufhin strömt zunächst die in den Überströmkanälen 12 und 15 vorgelagerte, weitgehend kraftstofffreie Luft in den Brennraum 3 ein und spült Abgase aus dem vorangegangenen Motorzyklus durch den Auslass 10 aus. Anschließend strömt frisches Gemisch aus dem Kurbelgehäuse 4 in den Brennraum 3 nach.
  • Beim folgenden Aufwärtshub des Kolbens 5 wird das Gemisch im Brennraum 3 verdichtet und im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 von einer in den Brennraum 3 ragenden Zündkerze 58 gezündet. Aufgrund der Verbrennung im Brennraum 3 wird der Kolben 5 zurück in Richtung auf das Kurbelgehäuse 4 beschleunigt. Sobald der Kolben 5 beim Abwärtshub den Auslass 10 öffnet, beginnen die Abgase aus dem Brennraum 3 auszuströmen. Im Kurbelgehäuse 4 wird gleichzeitig das während der vorangegangenen Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 angesaugte Gemisch verdichtet und Luft aus dem Luftkanal 8 in den Überströmkanälen 12 und 15 vorgelagert. Die vorgelagerte Luft strömt in den Brennraum 3 ein, sobald der Kolben 5 die Überströmfenster 13 und 16 geöffnet hat. Die restlichen Abgase werden durch die über die Überströmkanäle 12 und 15 in den Brennraum 3 einströmende weitgehend kraftstofffreie Luft durch den Auslass 10 ausgespült.
  • Fig. 2 zeigt den Vergaser 11 in einer Seitenansicht. Das Gehäuse 18 des Vergasers 11 umfasst einen Grundkörper 47, an dem ein Deckel 46 befestigt ist. Am Grundkörper 47 ist ein Eintrittsfenster 51 für den Ansaugkanal 21 sowie ein Eintrittsfenster 52 für den Luftkanal 8 ausgebildet. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Eintrittsfenster 51 und 52 von der Trennwand 59 voneinander getrennt. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Trennwand 59 nicht mittig angeordnet, sondern zum Ansaugkanal 21 hin versetzt, so dass sich ein Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals ergibt, der kleiner als der Strömungsquerschnitt des Luftkanals 8 ist. Wie Fig. 2 zeigt, ist am Eintrittsfenster 52 für den Luftkanal 8 ein Wandabschnitt 53 vorgesehen, der den Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters 52 verkleinert. Der Wandabschnitt 53 ist dabei so vorgesehen, dass der Luftkanal 8 in Leerlaufstellung der Steuerwalze 22 geschlossen ist. Die Steuerwalze 22 ist mit einer in Fig. 2 gezeigten Lagerwelle 50 im Deckel 46 gelagert. An der Lagerwelle 50 ist ein Betätigungshebel 49 angeordnet, an dem ein nicht gezeigter Gaszug angreift, der mit einem Gashebel eines Arbeitsgeräts verbunden sein kann. Der Gaszug ist vorteilhaft ein Bowdenzug. Zur Fixierung der Hülle des Bowdenzugs ist eine Halterung 48 am Deckel 46 des Vergasers 11 vorgesehen. Auch eine andere Betätigung der Lagerwelle 50 oder der Steuerwalze 22, beispielsweise über ein Gestänge, kann jedoch vorteilhaft sein.
  • Fig. 3 zeigt den Aufbau des Vergasers 11 schematisch. Die Steuerwalze 22 ist dabei in einer Leerlaufstellung 54 gezeigt. In Leerlaufstellung 54 liegt die Steuerwalze 22 an einem nicht gezeigten Anschlag an, der zur Einstellung des Leerlaufs vorteilhaft einstellbar ist. In der Schnittdarstellung in Fig. 3 ist die Strömungsrichtung 60 von hinter der Bildebene nach vorne, also aus der Bildebene heraus gerichtet. Die Leerlaufstellung 54 ist dabei eine Endstellung der Steuerwalze 22. Im Gehäuse 18 des Vergasers 11 ist eine Kraftstoffkammer 28 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffkammer 28 über eine Membran 65 von einer Kompensationskammer 66 getrennt. Die Kompensationskammer 66 ist zur Umgebung hin offen, so dass in der Kompensationskammer 66 Umgebungsdruck herrscht. Zur Zufuhr von Kraftstoff in die Kraftstoffkammer 28 kann beispielsweise eine Pumpe, insbesondere eine vom schwankenden Kurbelgehäusedruck angetriebene Membranpumpe vorgesehen sein. Um das Kraftstoffsystem nach längerem Stillstand vor dem Starten zu fluten, ist im Ausführungsbeispiel eine Förderpumpe vorgesehen, deren Pumpenbalg 57 in Fig. 3 gezeigt ist. Die Kraftstoffkammer 28 ist über einen Kraftstoffkanal 29 mit der Kraftstofföffnung 19 verbunden. Die Kraftstofföffnung 19 ist im Ausführungsbeispiel an einer Längsseite eines Rohrs 67 ausgebildet, das in den Teilabschnitt 27 des Ansaugkanals 21 ragt. Auch eine andere Ausbildung der Kraftstofföffnung 19, insbesondere an der Stirnseite eines Rohrs 67, kann jedoch vorteilhaft sein. Der Kraftstoffdurchfluss durch den Kraftstoffkanal 29 ist von einem Ventil 30 gesteuert, das als elektromagnetisches Ventil ausgebildet ist. Der Kraftstoffkanal 29 ist unverzweigt ausgebildet. Ein unverzweigter Kraftstoffkanal 29 ist dabei ein Kraftstoffkanal, bei dem die gesamte durch den Kraftstoffkanal 29 strömende Kraftstoffmenge vom Ventil 30 gesteuert ist und über die Kraftstofföffnung 19 in den Ansaugkanal 21 mündet.
  • Fig. 3 zeigt auch die Gestaltung des Teilabschnitts 27 des Ansaugkanals 21 im Einzelnen. Der Teilabschnitt 27 besitzt eine Eintrittsöffnung 61, die eine parallel zur Drehachse 23 gemessene Höhe a aufweist, und eine Austrittsöffnung 63. Die Höhe des Teilabschnitts 27 an der Austrittsöffnung 63 entspricht der Höhe a an der Eintrittsöffnung 61.
  • Der Teilabschnitt 26 des Luftkanals besitzt eine Eintrittsöffnung 62 und eine Austrittsöffnung 64. Die Eintrittsöffnung 62 und die Austrittsöffnung 64 sind gleich groß.
  • Die Steuerwalze 22 ist im Gehäuse 18 so gelagert, dass die Steuerwalze 22 bei einer Drehung um ihre Drehachse 23 keine Hubbewegung ausführt. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerwalze 22 hierzu axial fest im Gehäuse 18 fixiert ist. Im Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Deckel 46 und der Steuerwalze 22 eine Druckfeder 45 vorgesehen, die die Steuerwalze 22 gegen einen Boden 69 einer Aufnahme 68 des Gehäuses 18 drückt. In der Aufnahme 68 ist die Steuerwalze 22 um die Drehachse 23 drehbar angeordnet. Die Druckfeder 45 dient zum Ausgleich von Toleranzen. Eine axiale Bewegung der Steuerwalze 22 im Betrieb ist nicht vorgesehen.
  • Fig. 4 zeigt beispielhaft den Aufbau des Ventils 30. Das Ventil 30 ist im Ausführungsbeispiel ein in stromlosem Zustand offenes Ventil. Das Ventil 30 besitzt ein Gehäuse 31, in dem eine Spule 32 angeordnet ist, die von einem Eisenkern 33 in bekannter Weise umschlossen ist. An der Stirnseite des Eisenkerns 33 ist eine Ankerplatte 34 angeordnet, die von einem Federelement 35 vom Eisenkern 33 und der Spule 32 weg gezogen wird. An der Ankerplatte 34 mündet eine Durchtrittsöffnung 40, die mit einer Eintrittsöffnung 37 für Kraftstoff verbunden ist. Wird die Spule 32 bestromt, so wird die Ankerplatte 34 von der Spule 32 gegen die Durchtrittsöffnung 40 gezogen, so dass die Ankerplatte 34 die Durchtrittsöffnung 40 verschließt. In dem in Fig. 4 gezeigten geöffneten Zustand des Ventils 30 kann Kraftstoff über die Eintrittsöffnung 37, die Durchtrittsöffnung 40, einen am Außenumfang der Ankerplatte 34 zwischen Ankerplatte 34 und Gehäuse 31 gebildeten Spalt 39 und durch Öffnungen 36 im Federelement 35 zu einer oder mehreren Austrittsöffnungen 38 für Kraftstoff strömen. Das Federelement 35 kann dabei jede zweckmäßige Gestalt aufweist. Die Spule 32 und der Eisenkern 33 sind vorteilhaft vom Gehäuse 31 umspritzt. Das Ventil 30 steuert den Kraftstoffdurchsatz durch den Kraftstoffkanal 29 über die Zeitdauer, in der das Ventil 30 geöffnet ist. Das Ventil 30 wird hierzu vorteilhaft getaktet bestromt.
  • Die Figuren 5 bis 10 zeigen die unterschiedlichen Strömungsquerschnitte von Ansaugkanal 21 und Luftkanal 8 im Vergaser 11 für unterschiedliche Drehstellungen der Steuerwalze 22. Die Figuren 5 und 6 zeigen die Steuerwalze 22 in Leerlaufstellung 45. In Leerlaufstellung 45 ist die Steuerwalze 22 so weit wie möglich geschlossen. Üblicherweise liegt die Steuerwalze 22 in Leerlaufstellung 54 an einem Anschlag an. Eine Betätigung durch den Bediener, beispielsweise ein Betätigen eines Gashebels, ist zum Einstellen der Leerlaufstellung 54 nicht notwendig.
  • Wie Fig. 5 zeigt, ist der Strömungsquerschnitt des Abschnitts 25 des Ansaugkanals 21 von der Steuerwalze 22 teilweise geschlossen. Die Eintrittsöffnung 61 der Steuerwalze 22 liegt nur teilweise in Überdeckung mit dem Abschnitt 25 des Ansaugkanals 21, der im Vergasergehäuse 18 ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich ein Eintrittsfenster 41, das den Teilabschnitt 27 in der Steuerwalze 22 mit dem stromauf der Steuerwalze 22 ausgebildeten Abschnitt 25 des Ansaugkanals 21 verbindet. In Fig. 3 ist das Eintrittsfenster 41 der besseren Übersicht halber nicht eingezeichnet. Das Eintrittsfenster 41 besitzt eine senkrecht zur Strömungsrichtung 60 und senkrecht zur Drehachse 23 der Steuerwalze 22 gemessene Breite c. An der stromab liegenden Seite der Steuerwalze 22 besitzt die Austrittsöffnung 63 mit dem stromab liegenden Abschnitt 25 des Ansaugkanals 21 ebenfalls eine Überdeckung. Dadurch ist ein Austrittsfenster 43 gebildet. Das Austrittsfenster 43 besitzt eine senkrecht zur Strömungsrichtung 60 und senkrecht zur Drehachse 23 gemessene Breite d. Die Breite d ist deutlich kleiner als die Breite c. Dadurch ist der Unterdruck, der an der Kraftstofföffnung 19 herrscht, geringer als der Unterdruck im Ansaugkanal 21 stromab der Steuerwalze 22. Dadurch ist in Leerlaufstellung die in den Ansaugkanal 21 angesaugte Kraftstoffmenge verringert. Der Kraftstoff wird der Kraftstofföffnung 19 unter sehr geringem Überdruck zugeführt. Die Förderung von Kraftstoff aus der Kraftstofföffnung 19 in den Ansaugkanal 21 erfolgt aufgrund des Unterdrucks im Ansaugkanal 21. Dadurch beeinflusst der Unterdruck im Ansaugkanal 21 die durch die Kraftstofföffnung angesaugte Kraftstoffmenge sehr stark. Durch Verringerung des Unterdrucks an der Kraftstofföffnung 19 in Leerlaufstellung 54 kann dadurch auf einfache Weise bei gleicher Öffnungsdauer des Ventils 30 die zugeführte Kraftstoffmenge verringert werden.
  • Fig. 6 zeigt den Abschnitt 24 des Luftkanals 8 in Leerlaufstellung 54. In Leerlaufstellung 54 verschließt die Steuerwalze 22 den Luftkanal 8, so dass über den Luftkanal 8 keine zusätzliche Verbrennungsluft angesaugt wird. Wie Fig. 6 auch zeigt, bewirken die Wandabschnitte 53 des Vergasergehäuses 18, dass die Steuerwalze 22 den Luftkanal 8 in der Leerlaufstellung 54 noch geschlossen hält.
  • Die Figuren 7 und 8 zeigen die Steuerwalze 22 in einer Teillaststellung 55. Gegenüber der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Leerlaufstellung 54 wurde die Steuerwalze 22 um einen Verdrehwinkel α aus der Leerlaufstellung 54 in Richtung auf die in den Figuren 9 und 10 gezeigte vollständig geöffnete Stellung 56 verdreht. Bei der in Fig. 7 gezeigten Drehstellung der Steuerwalze 22 ist die Breite e von Eintrittsfenster 41 und Austrittsfenster 43 gleich groß. Dadurch ergeben sich bei konstanter Höhe a und gleicher Querschnittsform gleiche Strömungsquerschnitte von Eintrittsfenster 41 und Austrittsfenster 43. Damit entspricht der Unterdruck an der Kraftstofföffnung 19 dem Unterdruck im Ansaugkanal 21 stromab der Steuerwalze 22. Bis zu der in Fig. 7 gezeigten Teillaststellung 55 ist der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters 41 kleiner als der des Austrittsfensters 43. Der Verdrehwinkel α, ab dem Eintrittsfenster 41 und Austrittsfenster 43 den gleichen Strömungsquerschnitt besitzen, beträgt ausgehend von der Leerlaufstellung 54 vorteilhaft 20°, insbesondere 30°, vorzugsweise 40°.
  • Wie Fig. 8 zeigt, ist in Teillaststellung 55 auch der Luftkanal 8 geöffnet. Die Eintrittsöffnung 62 liegt teilweise in Überdeckung mit dem Abschnitt 24 des Luftkanals 8 im Vergasergehäuse 18. Auch die Austrittsöffnung 63 liegt teilweise in Überdeckung mit dem Abschnitt 24 des Luftkanals 8. Aufgrund der Überdeckung ergeben sich ein Eintrittsfenster 42 in die Steuerwalze 22 und ein Austrittsfenster 44 aus der Steuerwalze 22. Das Eintrittsfenster 42 besitzt eine senkrecht zur Strömungsrichtung 60 und zur Drehachse 23 gemessene Breite f. Das Austrittsfenster 44 besitzt eine in gleicher Richtung gemessene Breite g. Die Breiten f und g sind gleich groß. Die Breiten f und g sind deutlich kleiner als die Breite e von Eintrittsfenster 41 und Austrittsfenster 44 des Ansaugkanals 21 in der gezeigten Teillaststellung 55. Dies ergibt sich aufgrund der Wandabschnitte 53 (Fig. 6).
  • Die Figuren 9 und 10 zeigen die Steuerwalze 22 in ihrer vollständig geöffneten Stellung 56. Die vollständig geöffnete Stellung 56 ist der Volllast des Zweitaktmotors 1 zugeordnet. In der vollständig geöffneten Stellung 56 sind das Eintrittsfenster 41 und das Austrittsfenster 43 des Ansaugkanals 21 vollständig geöffnet. Die vollständige Öffnung von Eintrittsfenster 41 und Austrittsfenster 43 ist vorteilhaft über einen Verdrehwinkel β aus der in Fig. 9 gezeigten vollständig geöffneten Stellung 56 in Richtung auf die Leerlaufstellung 54 gegeben, der mindestens 5° beträgt. Vorteilhaft beträgt der Winkel β mindestens 10°, insbesondere mindestens 20°.
  • In der vollständig geöffneten Stellung 56 ist auch der Luftkanal 8 vollständig geöffnet, wie Fig. 10 zeigt. Das Eintrittsfenster 42 und das Austrittsfenster 44 besitzen die gleiche Breite h. Die Breite h wird durch die Wandabschnitte 53 bestimmt.
  • Wie die Figuren 5, 7 und 9 schematisch zeigen, ist der freie Strömungsquerschnitt der Kraftstofföffnung 19 für jede Drehstellung der Steuerwalze 22 gleich groß. Eine Nadel, die den Strömungsquerschnitt der Kraftstofföffnung 19 in Abhängigkeit der Drehstellung der Steuerwalze 22 steuert, ist nicht vorgesehen. In Leerlaufstellung 54 beträgt der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters 43 des Abschnitts 25 des Ansaugkanals 21 vorteilhaft höchstens 80%, insbesondere höchstens 70%, bevorzugt höchstens 60% des Strömungsquerschnitts des Eintrittsfensters 41. Als besonders vorteilhaft wird ein Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters 43 angesehen, der etwa 50% des Strömungsquerschnitts des Eintrittsfensters 41 beträgt.
  • Zum Starten des Verbrennungsmotors wird bei niedrigen Temperaturen vorteilhaft mehr Kraftstoff zugeführt als bei höheren Temperaturen. Dies ist schematisch in Fig. 11 gezeigt. Fig. 11 zeigt die zuzuführende Kraftstoffmenge x in Abhängigkeit der Temperatur T. Die Temperatur T ist vorteilhaft eine Temperatur des Zweitaktmotors 1. Die Temperatur T kann beispielsweise über einen in Fig. 1 schematisch am Kurbelgehäuse 4 eingezeichneten Temperatursensor 70 ermittelt werden. Der Temperatursensor 70 ist mit einer Steuerung 71 des Zweitaktmotors 1 verbunden. Der Temperatursensor 70 kann auch an der Steuerung 71 selbst vorgesehen sein. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Steuerung 71 mit dem Ventil 30 verbunden und steuert das Ventil 30 an. Die Steuerung 71 steuert auch den Zündzeitpunkt, zu dem von der Zündkerze 58 ein Zündfunke ausgelöst wird. Unterhalb eines Temperaturschwellwert Ts am Temperatursensor 70 herrschen Kaltstartbedingungen und oberhalb des Temperaturschwellwert Ts herrschen Warmstartbedingungen. Wie Fig. 11 zeigt, wird unterhalb eines Temperaturschwellwertes Ts eine erste Kraftstoffmenge x1 zugeführt. Oberhalb des Temperaturschwellwertes Ts wird eine zweite Kraftstoffmenge x2 zugeführt, die geringer als die Kraftstoffmenge x1 ist. Die unterschiedlichen Kraftstoffmengen x1, x2 können beispielsweise durch unterschiedliche Öffnungsdauern des Ventils 30 erreicht werden. Das Ventil 30 wird dabei vorteilhaft getaktet angesteuert, beispielsweise über eine Phasenanschnittsteuerung.
  • Um die sehr hohe Kraftstoffmenge x1 zuführen zu können, muss das Ventil 30 einen vergleichsweise großen maximalen Durchfluss gewährleisten können. Im Leerlauf darf dagegen nur eine geringe Kraftstoffmenge zugeführt werden. Die im Leerlauf in den Ansaugkanal 21 angesaugte Kraftstoffmenge kann, wie in Fig. 5 gezeigt, durch die unterschiedlichen Strömungsquerschnitte von Eintrittsfenster 41 und Austrittsfenster 43 angepasst werden. Um die im Leerlauf zugeführte Kraftstoffmenge x weiter zu verringern, ist vorgesehen, dass das Ventil 30 nicht bei jedem Motorzyklus öffnet. Dies ist schematisch in Fig. 12 gezeigt. Das Diagramm zeigt die zugeführte Kraftstoffmenge x über der Zeit t, wobei die Zeit t als Anzahl von Motorzyklen aufgetragen ist. Im ersten Motorzyklus 1 wird eine Kraftstoffmenge x3 zugeführt, die deutlich geringer als die beim Warmstart zugeführte Kraftstoffmenge x2 und die beim Kaltstart zugeführte Kraftstoffmenge x1 ist. Im zweiten Motorzyklus wird das Ventil 30 geschlossen gehalten, so dass im zweiten Motorzyklus 2 kein Kraftstoff zugeführt wird. Erst im dritten Motorzyklus wird wieder eine Kraftstoffmenge x3 zugeführt. Dadurch, dass nur bei jedem zweiten Motorzyklus Kraftstoff zugeführt wird, ergibt sich im Kurbelgehäuse 4 eine verringerte Kraftstoffmenge. Dies entspricht einer in Fig. 12 mit gestrichelter Linie eingezeichneten zugeführten Kraftstoffmenge x4. Die effektiv zugeführte Kraftstoffmenge kann durch Zufuhr von Kraftstoff nur jeden dritten Motorzyklus, nur jeden vierten Motorzyklus, etc. noch weiter verringert werden.
  • Zum Betrieb des Zweitaktmotors 1 ist vorgesehen, dass vor oder beim Starten die Temperatur T ermittelt wird. In Abhängigkeit der ermittelten Temperatur T wird anhand des in Fig. 11 gezeigten Diagramms die zuzuführende Kraftstoffmenge x festgelegt. Beim Starten des Verbrennungsmotors wird dann die festgelegte Kraftstoffmenge x über das Ventil 30 dosiert. Eine Startstellung der Steuerwalze 22 ist dabei nicht vorgesehen. Beim Starten ist die Steuerwalze 22 in der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Drehstellung angeordnet, die dem Leerlauf zugeordnet ist. Ein zusätzliches Drosselelement oder ein Chokeelement zur Verringerung des Strömungsquerschnittes des Ansaugkanals 21 beim Starten ist nicht vorgesehen. Dadurch muss der Bediener beim Starten keinen Choke einlegen und keine Bedienung vornehmen. Die beim Starten zuzuführende Kraftstoffmenge x wird automatisch anhand der gemessenen Temperatur T von der Steuerung 71 eingestellt.

Claims (10)

  1. Vergaser mit einem Gehäuse (18), wobei in dem Vergaser (11) ein Abschnitt (25) eines Ansaugkanals (21) ausgebildet ist, wobei in dem Gehäuse (18) eine Steuerwalze (22) drehbar gelagert ist, in der ein Teilabschnitt (27) des Ansaugkanals (21) ausgebildet ist, wobei die Steuerwalze (22) den freien Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals (21) steuert, wobei der Vergaser (11) eine Kraftstoffkammer (28) besitzt, und wobei in den Teilabschnitt (27) des Ansaugkanals (21) eine Kraftstofföffnung (19) mündet, die über einen unverzweigten Kraftstoffkanal (29) mit der Kraftstoffkammer (28) verbunden ist, wobei die Kraftstofföffnung (19) die einzige in dem Vergaser (11) in den Ansaugkanal (21) mündende Kraftstofföffnung (19) ist, wobei der Vergaser (11) ein elektrisch betätigtes Ventil (30) umfasst, das den Kraftstofffluss durch den Kraftstoffkanal (29) steuert, wobei der in der Steuerwalze (22) ausgebildete Teilabschnitt (27) des Ansaugkanals (21) in mindestens einer Drehstellung der Steuerwalze (22) über ein Eintrittsfenster (41) mit dem stromauf der Steuerwalze (22) liegenden Abschnitt des Ansaugkanals (21) und über ein Austrittsfenster (43) mit dem stromab der Steuerwalze (22) liegenden Abschnitt des Ansaugkanals (21) verbunden ist, wobei der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters (43) zumindest bei einer Drehstellung der Steuerwalze (22), die dem Leerlauf zugeordnet ist, kleiner als der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters (41) ist.
  2. Vergaser nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters (43) bei der mindestens einen Drehstellung höchstens 80% des Strömungsquerschnitts des Eintrittsfensters (41) beträgt.
  3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters (43) für alle Drehstellungen der Steuerwalze (22), die einem Verdrehwinkel (α) der Steuerwalze aus der Leerlaufstellung (54) in Richtung auf die vollständig geöffnete Stellung (56) von 0° bis 20° entsprechen, kleiner als der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters (41) ist.
  4. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Austrittsfensters (43) für alle Drehstellungen der Steuerwalze (22), die einem Verdrehwinkel (β) der Steuerwalze (22) aus der vollständig geöffneten Stellung (56) in Richtung auf die Leerlaufstellung (54) von 0° bis 5° entsprechen, gleich groß ist wie der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters (41).
  5. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der freie Strömungsquerschnitt der Kraftstofföffnung (19) für jede Stellung der Steuerwalze (22) gleich groß ist.
  6. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwalze (22) in dem Gehäuse (18) derart gelagert ist, dass bei einer Drehbewegung der Steuerwalze (22) keine Hubbewegung in Richtung der Drehachse (23) der Steuerwalze (22) stattfindet.
  7. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (30) ein elektromagnetisches Ventil ist.
  8. Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einem Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    wobei vor oder beim Starten des Verbrennungsmotors eine Temperatur (T) ermittelt wird und wobei der Kraftstofffluss durch den Kraftstoffkanal (29) beim Starten des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit der Temperatur (T) gesteuert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor mit einem Ansaugkanalquerschnitt, der dem Leerlauf zugeordnet ist, gestartet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Leerlauf bei einzelnen Motorzyklen kein Kraftstoff in den Ansaugkanal (21) zugeführt wird.
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