SE467750B - Anordning foer styrning av insprutningstidpunkten foer en braensleinsprutningsanordning vid en tvaataktsmotor - Google Patents

Description

4%.

CA 10 15 20 25 30 35 \J *J Un C3 2 den trycköverförande förbindelsen från vevhuset till impulsrummet.

En sådan styrventil är dock komplicerad och kräver en noggrann avstämning och ett regelbundet underhåll för att förskjutning av det tröskelvärde där friläggningen sker skall undvikas. Emedan trycket i vevhuset vidare varierar med varvtalet är insprutningstidpunkten ej heller exakt bestämd.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att utforma en insprutningsanordning med en av tvàtaktmotorns vevhustryck driven insprutningspump pà sådant sätt, att en i stor utsträckning underhällsfri och exakt styrning av insprutningstidpunkten är möjlig utan att komplicerade ytterligare komponenter behövs.

Denna uppgift löses med den utformning av bränsle- insprutningsanordningen som är angiven i den kännetecknande delen av det självständiga patentkravet.

Genom att en rörlig (i motorns arbetstakt förflyttad) del av tvåtaktmotorn används som stängningsorgan för styröppningen behövs inga extra rörliga komponenter. Tack vare den enkla uppbyggnaden är medlen för styrning av styröppningen mycket robusta och i stor utsträckning underhållsfria, så att de kan användas även i hårt belasta- de arbetsredskap, såsom exempelvis motorsàgar, utan att styrningen fallerar. Genom det på konstruktiv väg bestämda läget av styröppningen i förhållande till tvåtaktmotorns rörliga del garanteras att insprutningsförloppet alltid inleds i exakt samma vevaxelläge och därmed kolvläge.

Därigenom säkerställs att insprutning sker först efter det att överströmningskanalen har öppnats, varigenom spolning med ren luft alltid föregår insprutningen.

Med fördel utgörs den rörliga delen av tvåtaktmotorns vevarm och är styröppningen anordnad i vevhusväggen. Allt som då behövs är en bearbetning av vevarmen för åstad- kommande av en tillräckligt trång tätningsspalt mellan à ena sidan husväggen med styröppningen och à andra sidan vevarmen. Det till vevaxelvinkeln hänförda läget av styröppningen och utsträckningen av vevarmen i_omkretsled bestämmer det vevaxelvinkelomràde inom vilket styröppningen 10 15 20 25 30 35 f1~ F! /\Ju 467 3 är stängd. Detta vevaxelvinkelomràde förläggs så, att bränsleinsprutning med säkerhet undviks i synnerhet inom kritiska områden av en cykel, såsom anges i patentkrav 3.

I ett föredraget utförande av anordningen enligt uppfinningen är styröppníngen i tvåtaktmotorns cylinder anordnad inom kolvens rörelse- eller slagomràde, varvid kolven frilägger styröppníngen inom förutbestâmbara avsnitt av slagområdet. Vid detta utförande utnyttjas med fördel den redan föreliggande tätningsspalten mellan tvåtaktmotorns cylinder och kolv; bearbetningsoperationer för åstadkommande av tätningsspalten är då obehövliga.

.Lämpligen finns i kolvmanteln en förbindelseöppning till vevhuset, vilken står i förbindelse med styröppníngen inom förutbestâmbara avsnitt av kolvslagområdet. Härigenom kan oberoende av kolvens läge det vevaxelvinkelområde fastläggas inom vilket förbindelseöppningen skall kommunicera med styröppníngen, dvs. inom vilket insprutningen skall försiggà. _ Förutom denna förbindelseöppning är styröppníngen med fördel styrd av underkanten på kolvmanteln. Denna styrning passar i synnerhet för tryckavlastning av impulsrummet till ett negativt vevhustryck i området av det övre dödpunktläget för kolven.

En tryckavlastning av impulsrummet till det vid den övre dödpunkten föreliggande vevhustrycket kan utan extra insats ifråga om styrningen åstadkommas medelst en back- ventil, vilken såsom förbigångspassage för den stängda styröppníngen förbinder denna direkt med vevhuset. Back- ventilen öppnar i riktning mot vevhuset, så att den öppnar vid ett tryckfall från impulsrummet till vevhuset och medger en tryckutjämning.

Ytterligare kännetecken på uppfinningen framgår av de övriga patentkraven, beskrivningen och de på ritningarna visade utföringsexemplen, som beskrivs närmare nedan.

Fig. 1 visar schematiskt uppbyggnaden av den uppfin- ningsenliga bränsleinsprutningsanordningen med en i snitt visad tvåtaktmotor med vevarmstyrning av drivningen av insprutningspumpen; 467 750 4 Fig. 2 visar ett styrdiagram för tvàtaktmotorn i fig. 1; Fig. 3 åskådliggör tryckförloppet i tvàtaktmotorns vevhus; 5 Fig. 4 visar schematiskt ett snitt genom en tvàtakt- motor med kolvmantelstyrning av drivningen av insprutnings- pumpen; l Fig. 5 visar ett styrdiagram för tvàtaktmotorn i fig. 4; 10 Fig. 6 åskådliggör tryckförloppet i tvåtaktmotorns vevhus.

Den uppfinningsenliga insprutningsanordningen är avsedd för en tvåtaktmotor 2, som används i synnerhet i handförda arbetsredskap, företrädesvis bärbara handförda 15 arbetsredskap, såsom motorsågar och liknande. Motorn har en cylinder 3, en kolv 4, ett förbränningsrum 5, ett insprutningsmunstycke 6, ett vevhus 7 och en vevaxel 8 med en vevsläng eller vevarm 1 och en vevstake 9 för kolven.

När tvåtaktmotorn är igång ändras trycket i vevhuset 20 7 i takt med att kolven 4 rör sig uppåt och nedåt. Vid kolvens 4 nedàtrörelse från den övre dödpunkten stiger trycket till dess att kolven är i närheten av den undre dödpunkten, så att det i vevhuset uppkommer ett övertryck, som sedan vid kolvens 4 uppåtrörelse åter sjunker och blir 25 till ett undertryck (se även fig. 3 och 6).

Insprutningsanordningen (fig. 1) har en insprutnings- pump 10 med en anslutningsledning 12, som är ansluten till en styröppning 24 direkt på vevhuset 7 och förmedlar det i vevhuset rådande trycket till insprutningspumpen 10. Till 30 insprutningspumpen 10 är dessutom ansluten en bränslemat- ningsledning 13, genom vilken bränsle medelst en förmatnings- pump 15 matas via ett bränslefilter 11 från en tank 14 till en som backventil utförd insugningsventil 16. Förmat- ningstrycket är så inställt, att det ej öppnar insugnings- S 35 ventilen 16; ej insuget bränsle återcirkuleras genom en returledning 17 till tanken 14.

Insugningsventilen 16 befinner sig på den ena sidan av en i insprutningspumpens 10 hus utformad pumpkammare 18, vid vars motsatta sida det finns en utloppsventil 19, 10 15 20 25 30 35 467 7~Ü 5 som likaså är utförd som backventil. Från denna utlopps- ventil 19 leder en insprutningsledning 20 via ytterligare ett bränslefilter ll' till tvåtaktmotorns insprutningsmun- stycke 6.

Den fràn vevhuset 7 avledda anslutningsledningen 12 leder till ett impulsrum 21 i insprutningspumpen. Detta impulsrum 21 skiljs av ett membran från ett motstàende bakrum 23. Impulsrummet 21 och bakrummet 23 bildar in- sprutningspumpens drivrum. Bakrummet 23 kan företrädesvis sättas under ett styrt tryck; för detta ändamål kan det vara tillräckligt att förse bakrummet 23 med en öppen förbindelse till atmosfären.

Fastsatt i mitten på membranet 22 är en pumpkolv 25, som är styrd i en pumpcylinder 26 och tillsammans med denna begränsar pumpkammaren 18. Membranet 22 belastas av en returfjäder 27 mot sitt övre utgångsläge som är det visade läget. För att de förflyttade massorna skall kunna göras små är membrantallriken utformad med viktminskande urtag. Membrantallriken kan därigenom utan vidare följa snabba tryckvåxlingar.

Som framgår av snittbilden av tvåtaktmotorn i fig. 1 är styröppningen 24 nått och jämnt stängd av vevarmen 1 när kolven 4 befinner sig vid den övre dödpunkten. För åstadkommande av detta bearbetas vevarmen och inställs en trång tätningsspalt mellan densamma och vevhusets 7 vägg.

Vevarmen sträcker sig i vevaxelns 8 omkretsriktníng över en vevaxelvinkel på l20°, så att styröppningen åter öppnas vid en vevaxelvinkel på ca l20° och det i vevhuset rådande trycket kan verka i impulsrummet 21 under förmedling av anslutningsledningen 12.

Av styrdiagrammet i fig. 2 framgår samspelet mellan styrningarna av inloppskanalen, utloppskanalen och över- strömningskanalen i tvàtaktmotorn 2 mer detaljerat. Öppningstiderna för kanalerna är införda över 360° vevaxel- vinkel. I styrdiagrammet är vidare öppnandet av styröppninge 24 markerat; genom den konstruktiva utformningen och anpassningen av styröppningen 24 och vevarmen l till varandra öppnas styröppningen vid ca l20° vevaxelvinkel L 10 15 20 25 30 35 677 Û (fl 6 efter övre dödpunkten, OT, för att sedan åter stängas vid 0° vevaxelvinkel, således vid övre dödpunkten Av framställningen av tryckförloppet i vevhuset 7 som funktion av vevaxelvínkeln framgår även tryckförloppet i impulsrummet 21. Från den övre dödpunkten till 120° vevaxelvinkel håller vevarmen 1 styröppningen 24 stängd, så att trycket i impulsrummet förblir oförändrat (avsnitt A av kurvan), medan vevhustrycket stiger (avsnitt B av kurvan). När styröppningen 24 öppnas vid ca 120° vevaxel- vinkel efter övre dödpunkten, stiger trycket i impulsrummet brant till det i vevhuset rådande trycket (avsnittet C av kurvan) för att sedan över 240° vevaxelvinkel ändra sig i motsvarighet till tryckändringarna i vevhuset, emedan styröppningen ej täcks av vevarmen 1 över detta vevaxel- vinkelområde. Vid den övre dödpunkten stängs styröppningen 24 åter av vevarmen 1, så att trycket i impulsrummet 21 förblir konstant till dess att styröppningen 24 åter öppnas. Vid tidpunkten för stängningen av styröppningen 24 har trycket i impulsrummet 21 sjunkit till det vid den övre dödpunkten rådande undertrycket i vevhuset.

Utlösningen av ett insprutningsförlopp sker således alltid först efter det att styröppningen 24 har frilagts av vevarmen. Det höga vevhustryck som då råder i impuls- rummet medför att membranet 22 trycks nedåt mot kraften från fjädern 27, varigenom pumpkolven 25 skjuts in i pumpcylinderns 26 pumpkammare 18 och trycker bränslet genom utloppsventilen 19, insprutningsledningen 20 och insprutningsmunstycket 6 in i förbränningsrummet 5. Det egentliga insprutningsförloppet, vid vilket bränslet sålunda matas in i förbränningsrummet 5 från insprutnings- munstycket 6, sker ungefär när kolven 4 är vid den undre dödpunkten, UT. Vid den därefter följande uppåtrörelsen hos kolven från den undre dödpunkten till den övre död- punkten avtar trycket i vevhuset 7. När vevhustrycket passerar "noll", efter ca 240°, uppkommer i vevhuset 7 ett undertryck som åstadkommer att membranet 22 drar tillbaka pumpkolven 25. När pumpkolven 25 går tillbaka uppkommer ett undertryck i pumpkammaren 18, så att ínsugningsventilen 16 öppnas och bränsle kan strömma in i pumpkammaren 18. 10 15 20 25 30 35 ¿-_p. ..._ I 46/ YÖÜ 7 Insugningen av bränslet sker således under undertrycksfasen i vevhuset 7, medan utlösningen av insprutningsförloppet och själva insprutningen sker vid stigande vevhustryck.

Med den uppfinningsenliga vevarmstyrningen säkerställs sålunda konstruktivt att insprutning alltid sker först efter det att den föregående arbetscykelns förbränning har avslutats och efter det att utloppskanalen och i synnerhet överströmningskanalen har öppnats. Genom att överströmnings- kanalen öppnas före insprutningen uppnås ett luftförlag som säkerställer en god blandningsberedning.

Fig. 4 visar ett föredraget utförande av uppfinningen.

Styröppningen 24 är här ej anordnad pà vevhuset 7 utan pà cylindern 3 inom slagomràdet för kolven 4. I anslutning till styröppningen 24 finns en förbindelseöppning 34 i kolvmanteln 30. Denna förbindelseöppning 34 ligger nedan- för de ej visade kolvtätningsringarna, så att styröppningen 24 kommunicerar med förbindelseöppningen 34 från ca l20° vevaxelvinkel efter OT (609 vevaxelvinkel före UT). Emedan förbindelseöppningen 34 mynnar i det inre hàlrummet i kolven 4 och detta hàlrum är öppet nedåt mot vevhusutrymmet, kommer från ca l20° vevaxelvinkel vevhustrycket att råda vid styröppningen 24 och via anslutningsledningen 12 sta till förfogande i impulsrummet 21 för drivning av insprut- ningspumpen.

Tack vare kolvens symmetriska rörelse kring den undre dödpunkten eller växlingspunkten UT kommer såsom visas i styrdiagrammet i fig. 5 styröppningen 24 att äter stängas av kolvmanteln 30 vid 60° vevaxelvinkel efter UT (240° vevaxelvinkel efter OT). Som framgår av framställningen av tryckförloppet i fig. 6 föreligger fortfarande ett positivt vevhustryck i vevaxelläget S2 (240° vilket tryck lagras i impulsrummet 21 pà grund av att styröppningen vevaxelvinkel), är stängd fràn 240° vevaxelvinkel. Härigenom förhindras att insprutningspumpens 10 pumpkolv 25 àtergàr helt till sitt utgångsläge, varigenom den insugna bränslemängden reduceras. För att detta skall undvikas finns för full- ständig tryckavlastning av impulsrummet 21 en nedanför förbindelseöppningen 34 belägen avlastningsöppning 44 i kolvmanteln, vilken öppning kommunicerar med styröppningen _[\..

C1\ 10 15 20 25 30 35 \1 \¿1 CW 8 24 kring kolvens 4 övre dödpunkt, kring vilken vevhus- trycket är negativt (undertryck). Företrädesvis är avlast- ningsöppningen 44 så anordnad, att den kommunicerar med styröppningen 24 fràn ca 30° vevaxelvinkel före den övre dödpunkten till ca 30° dödpunkten. Avlastningsöppningen kan också vara utformad vevaxelvinkel efter den övre som en mot vevhuset öppen slits i kolvmanteln eller allmänt bildad genom förkortning av kolvmanteln.

Styrdiagrammet i fig. 5 visar grafiskt öppningstiderna för tvàtaktmotorns enskilda kanaler och öppningarna i kolvmanteln som funktion av vevaxelvinkeln. Även här är det väsentligt att insprutningen tack vare det konstruk- tivt bestämda läget för styröppningen och förbindelseöpp- ningen alltid inleds vid samma vevaxelvinkel. Därigenom säkerställs att insprutning alltid sker efter det att förbränningen har avslutats och efter det att överström- ningskanalen har öppnats.

Av framställningen av tryckförloppet i vevhuset enligt fig. 6 framgår även tryckförloppet i 21. Vid vevaxelläget S1 (l20° impulsrummet vevaxelvinkel efter övre dödpunkten) öppnas styröppningen. Trycket i impulsrummet 21 stiger brant till vevhustrycket (kurvavsnitt C) och följer detta till vevaxelläget S2 (240° vevaxelvinkel efter övre dödpunkten). Trycket i impulsrummet förblir sedan konstant på grund av att styröppningen 24 är stängd (kurvavsnitt D), medan vevaxeltrycket faller till negativa värden (kurvavsnitt E). För att det skall säkerställas att insprutningspumpens 10 pumpkolv 25 àterförs och därigenom en tillräcklig bränslemängd insugs, öppnas styröppningen 24 i vevaxelläget S3 (30° vevaxelvinkel före övre död- punkten) av avlastningsöppningen 44, så att tryckutjämning mellan vevhuset 7 och impulsrummet 21 kan ske. Symmetriskt kring den övre dödpunkten stängs styröppningen äter vid 30° vevaxelvinkel efter övre dödpunkten, så att trycket i impulsrummet 21 äter förblir konstant (kurvavsnitt A), medan vevhustrycket stiger (kurvavsnitt B). I vevaxelläget S1 öppnar förbindelseöppningen 34 styröppningen 24 på nytt, och den beskrivna cykeln börjar pà nytt. 10 15 20 25 30 35 467 750 9 Istället för att utforma kolvmanteln med avlastnings- öppningen 44 kan man göra kolvmanteln sà kort, att dess undre mantelkant 31 tjänar som styrkant för styröppningen 24 kring den övre dödpunkten och pà det beskrivna sättet, genom öppnande av styröppningen 24, säkerställer en fullständig tryckutjämning i impulsrummet 21.

Det kan vara fördelaktigt att anordna förbindelseöpp- ningen 34 och avlastningsöppningen 44 i form av ett 4 avlångt hål, vars längdaxellinje ligger i tvär- eller längdriktningen för kolven 4.

Som en vidareutveckling av uppfinningen kan man såsom är markerat med en streckad linje i fig. 4 istället för avlastningsöppningen 44 i kolvmanteln anordna en mot vevhuset 7 öppnande backventil 28 mellan vevhuset 7 och impulsrummet 21. Backventilen 28 är lämpligen pàbyggd direkt pà eller i tvátaktmotorn 22 och förbinder direkt styröppningen 24 med vevhuset 7. När styröppningen är stängd spärrar backventilen 28 tryckutjämning från vevhuset till impulsrummet. Är styröppningen 24 öppen mot vevhuset 7 råder samma tryck på båda sidorna av backventilen 28, som på grund av sin stängningskraft förblir stängd. Är styröppningen 24 äter stängd och sjunker trycket i vevhuset 7 ytterligare, sker en tryckutjämning fràn impulsrummet i riktning mot vevhuset. Trycket i impulsrummet förlöper sålunda efter stängning av styröppningen 24 i vevaxelläget S2 (fig. 6) i enlighet med avsnitt E av tryckförloppkurvan.

I impulsrummet 21 inställer sig i huvudsak det lägsta i vevhuset förekommande tryckvärdet; fràn detta tryckvärde sker när styröppningen 24 öppnas den branta tryckökningen (kurvavsnitt C) i vevaxelläget S1 till det i mellantiden ökade vevhustrycket.

Claims (11)

4:. 10 15 Û\ 20 25 30 35 \a \q en 10 Patentkrav

1. Bränsleinsprutningsanordning för tvàtaktmotorer, i synnerhet tvàtaktmotorer för bärbara handförda arbetsred- skap, sàsom motorsàgar och liknande, bestående av en bränsleinsprutningspump (10) och ett i tvàtaktmotorns (2) förbrânningsrum (5) mynnande insprutningsmunstycke (6), varvid insprutningspumpen (10) drivs av ett tryckstyrt, pumpkolven (25) förflyttande membran (22), som uppdelar ett arbetsrum i insprutningspumpen (10) i ett impulsrum (21) och ett bakrum (23), och varvid impulsrummet (21) är förbundet med tvàtaktmotorns (2) vevhus (7) under förmed- ling av en öppning (24) för att utsättas för det i vevhuset rådande trycket, kännetecknad av att öppningen (24) är styrd av en rörlig del av tvàtaktmotorn (2), varvid öppningen är åtminstone tidvis stängd av den rörliga delen (1,4) av tvàtaktmotorn (2) under förutbestämda insprut- ningspauser.

2. Insprutningsanordning enligt krav 1, kännetecknad av att den rörliga delen är tvàtaktmotorns (2) vevarm (1) och styröppningen (24) är anordnad på vevhuset (7).

3. Insprutningsanordning enligt krav 2, kännetecknad av att vevarmen (1) stänger styröppningen (24) med början ungefär i den övre dödpunkten (OT) till ca 120° vevaxel- vinkel efter den övre dödpunkten.

4. Insprutningsanordning enligt krav 1, kännetecknad av att styröppningen (24) år anordnad i tvátaktmotorns (2) cylinder (3) inom slagomràdet för kolven (4) och kolven (4) frilâgger styröppningen (24) inom förutbestämda avsnitt av slagomràdet.

5. Insprutningsanordning enligt krav 4, kännetecknad av att i kolvmanteln (30) är anordnad en förbindelseöppning (34) till vevhuset (7), vilken kommunicerar med styröpp- ningen (24) inom förutbestämbara avsnitt av kolvens (4) slagomràde.

6. av att förbindelseöppningen (34) kommunicerar med styröpp- ningen (24) inom ett vevvinkelomràde fràn ca 120° vevaxel- vinkel efter övre dödpunkten (OT) till ca 240° vevaxelvinkel Insprutningsanordning enligt krav 5, kännetecknad 10 15 20 25 30 35 Jb 750 11 efter övre dödpunkten (OT) (60° vevaxelvínkel efter undre dödpunkten).

7. Insprutningsanordning enligt nàgot av krav 4-6, kännetecknad av att styröppningen (24) styrs av underkanten (31) pà kolvmanteln (30). _

8. Insprutningsanordning enligt krav 5 eller 6, kânnetecknad av en nedanför förbindelseöppningen (34) . anordnad avlastningsöppning (44) i kolvmanteln (30), vilken förbindelseöppning kommunicerar med styröppningen (24) inom ett vevaxelvinkelomràde på ca 30° vevaxelvinkel före övre dödpunkten (OT) till ca 30° vevaxelvinkel efter övre dödpunkten.

9. Insprutningsanordning enligt krav 8, kännetecknad av att förbindelseöppningen (34) och avlastningsöppningen (44) bildas av ett avlångt hàl.

10. Insprutningsanordning enligt något av krav 4-7, kännetecknad av att impulsrummet (21) i insprutningspumpen (10) är förbundet med vevhuset (7) under förmedling av en mot detta öppnande backventil (28).

11. Insprutningsanordning enligt krav 10, kännetecknad av att backventilen (28) är pàbyggd på tvàtaktmotorn (2) och står i förbindelse med à ena sidan styröppningen (24) och à andra sidan det inre av vevhuset (7).