SE522635C2 - Handfört arbetsredskap med varvtalsbegränsning - Google Patents

Description

Illa: , ' o v nu n . :-";;": :":'Ä.' ~ ,,. nu ::., ,,, ,, un: . ._ -.-- ..... .- - . redskapsföraren inte genast för tillbaka gasreglaget, kan förbränningsmotorn uppnå skadliga övervarvtal.

I praktiken ställs därför tvåtaktsmotorer in fetare vid fullastområde, varigenom såväl värmebelastningen reduceras som det maximala varvtalet sänks. En nack- del vid en fetare blandningsinstållning är den därmed följande effektförlusten och den förhöjda bränsleförbrukningen.

För att begränsa det maximala varvtalet hos en tvåtaktsmotor är det känt att använda mekaniska, centrifugalstyrda eller elektroniska reglerorgan, som vid överskridande av ett i förväg givet varvtal reglerar ned detta genom undertryck- ande av tändningen. En nackdel hos sådana reglerorgan är att de blir verksam- ma först efter överskridande av det i förväg givna varvtalet. Vid början av re- glerförloppet sänks då äter varvtalet till ett värde vid vilket reglerorganet inte längre är aktivt. Varvtalet stiger på nytt till dess att reglerförloppet återupptas.

En på detta sätt varvtalsbegränsad förbränningsmotor tenderar att pendla fram och tillbaka mellan ett övre och ett undre gränsvärdevarvtal. En exakt definie- rad vaxvtalsbegränsning är därigenom svår att uppnå. Då tändningen tidvis upphör stöts dessutom icke förbrånt bränsle ut. Om en katalysator är anordnad i avgassystemet, kommer bränslet att efterförbrännas och en förhöjd värme- mängd att frigöras, som tenniskt belastar katalysatom.

Till grund för uppñnningen ligger uppgiften att vidareutveckla ett kategorienligt arbetsredskap med en förbränningsmotor på sådant sätt, att bränsleförbruk- ningen liksom den termiska och mekaniska belastningen på förbränningsmo- torn reduceras med enkla medel.

Denna uppgift löses medelst ett arbetsredskap med särdragen enligt patentkra- vet l.

Till grund för uppfinningen ligger idén att den av en kylfläkt hos ett kategorien- ligt arbetsredskap genererade luftströmmen uppvisar ett varvtalsberoende tryck, med vilket membranförgasarens membranregulator kan påverkas på sådant 1|1»= n c u . un .- sätt, att luft-bränsleblandningen anrikas med stigande varvtal. Eftersom såväl en kylfläkt som en membranförgasare med en membranregulator föreligger hos ett kategorienligt arbetsredskap kan denna idé omsättas i praktiken med en li- ten konstruktionsinsats med hjälp av en reglertryckledning, vilken tryckledande förbinder ett lämpligt område av den av kylfläkten genererade luftströmmen med membranförgasarens kompensationskammare.

Därigenom kan en magrare grundinstälhiing av blandningsförhällandet väljas för det nedre och mellanliggande varvtalsområdet. Vid de högre och högsta varvtalen inom driftvarvtalsområdet görs, enligt uppfinningen, blandningen så fet, att å ena sidan den termiska belastningen på förbränningsmotorn förblir hanterbar och å andra sidan ett gränsvarvtal inte kan överskridas, även utan anliggning av någon yttre last. Eftersom trycket i den av kylfläkten genererade luftströrnmen ökar kontinuerligt med varvtalet anrikas även luft- brånsleblandningen kontinuerligt. Förbrånningsmotorns varvtal närmar sig därför långsamt den i förväg bestämda varvtalsgränsen utan att överskrida denna eller uppvisa den ofördelaktiga pendlingen mellan ett övre och ett undre varvtal. Eftersom tändningen förblir i drift vid denna form av varvtalsbegräns- ning, förbränns luft-bränsleblandningen ytterligare, varigenom föroreningsut- släppet och den termiska belastningen på en katalysator minskas i jämförelse med varvtalsbegränsningen medelst tändningsbortfall. Därigenom, och genom den magra förinställningen för lägre och mellanliggande varvtal, erhålls totalt över en av tomgång, del- och fullast bestående arbetscykel en minskad bräns- leförbrukning och reducerade föroreningsutsläpp.

Med fördel är en luftreningsanordning anordnad i luftströmmen, vilken anord- ning säkerställer en avskiljning av grövre smutspartiklar från luftströmmen. För att uppnå en hög driftsäkerhet utan tilltäppning av reglertryckledningen är fö- reträdesvis tryckuttagsöppningen vid reglertryckledningens mot luftströmsidan vända ände anordnad på den bakre sidan av fläkthjulet resp. på luftreningsan- ordningens renluftsida. a ø u - nu För den exakta reproducerbara inställningen av blandningsförhällandet i bero- ende av förbrånningsmotoms varvtal önskar man en hög tryckdifferens mellan vilotryck och det varvtalsberoende trycket i luftströmmen. Eftersom trycket i luftströmmen väsentligen beror av dennas strömningshastighet är reglertryck- ledningens tryckuttagsöppning företrädesvis anordnad vid en plats där luft- strömmen har hög strömningshastighet.

Hos en föredragen utföringsforrn är kylfläkten en radialfläkt med en cirkelskiv- formad flåkttallrik, vilken på en sida uppvisar en uppsättning kylluftskovlar.

Fläkttallriken roterar kring en mot densamma vinkelrät fläktaxel. Genom fläkt- hjulets rotationsrörelse genereras en luftström med förhöjd tangentiell hastig- hetskomponent i kylluftskovlarnas område. Dessutom verkar en centrifugalkraft på de i luftströmmen medförda smutspartiklarna, vilken centrifugalkraft tränger smutspartiklarna radiellt utåt ur luftströmmen. Ett sådant utformat fläkthjul har alltså funktionen av en luftreningsanordning. I området av fläkthjulets yt- terkant äger en tryckutjämning rum mellan fläkttallrikens båda sidor; den från kylluftskovlarna vända sidan hos fläkttallriken är en renluftsida, på vilken en i så hög grad som möjligt från smutspartiklar renad luftström med varvtalsbero- ende tryck föreligger. Eftersom dessutom hastigheten och därmed luftström- mens trycknivå är större i flåkthjulets omkretsområde än i området av fläktax- eln, är företrädesvis tryckuttagsöppningen anordnad i luftströmmen på. fläkttall- rikens renluftsida med ett så stort radiellt avstånd som möjligt till flåktaxeln.

I ett ytterligare utföringsexempel på uppfinningen är en ytterligare skovelupp- sättning anordnad på fläkttallrikens renluftsida, medelst vilken skoveluppsätt- ning en ytterligare centrifugalkraftrening av den transporterade luften som skall användas som förbrånningsluft uppnås. Därutöver ökas förutom renhetsgraden även luftströmmens periferihastighet. För att ta ut en så markant trycknivå som möjligt är tryckuttagsöppningen företrädesvis anordnad på fläkttallrikens ren- luftsida, liksom i radiell riktning sett mellan fläktaxeln och den ytterligare sko- veluppsättningens innerradie. fela: __ __ ,, ,. ...- :".: 2-"-; ; : ' 21-- 7 , .. -- ° ' 2, . .. u. . ~ ø g .gr |~u u ' ° . u oo n o ) . . . n ø ~ v' ,, ,. , . . . - n ß :_ x . n o o ~' '° 5 Membranförgasaren är så uppbyggd, att ett övertryck i kompensationskamma- ren leder till en fetgöring av blandningen. Reglertryckledningens mot kylluftsi- dan vända ände är därför företrädesvis utformad som hastighetstryclcrör, på vilket tryckuttagsöppningen är anordnad på ändsidan. Hastighetstryckröret självt är så riktat att tryckuttagsöppningen pekar mot luftströmmen. Genom detta anordnande påverkas reglermembranet via reglertryckledningen med luft- strömmens hela tryck. Därigenom erhålls på. önskat sätt en fetgöring av luft- .bränsleblandningen med stigande varvtal. Totaltrycket är sammansatt av det statiska trycket och hastighetstrycktrycket och visar beroende av strömnings- hastigheten upp ett progressivt förlopp. Tryckökningen i det undre och mellan- liggande varvtalsområdet är sä låg, att förbränningsmotorn kan drivas med ma- ger blandningsinställning utan fetgöring över ett brett varvtalsområde. Bränsle- förbrukning och föroreningsutsläpp är låga. Genom den allt brantare totaltryck- ökningen vid högre varvtal och luftströmmens högre hastighet sker en betydan- de fetgöring av blandningsförhållandet först vid höga varvtal, och därmed först när varvtalsgränsen uppnås. Därvid erhålls på grund av totaltryckets progressi- va förlopp en så tydlig fetgöring, att en effektiv varvtalsbegränsning säkerställs.

Hastighetstryckröret är lämpligen utformat som pitotrör och har en mot kylluft- strömmen riktad tryckuttagsöppning liksom en eller flera omfångsmässigt pä pitotröret anordnade öppningar för uttag av det statiska trycket. Genom dessa trycköppningar kompenseras andelen av det statiska trycket relativt totaltryck- et, så att endast kylluftströmmens hastighetstrycktryck anligger i reglertryck- ledningen och därmed även på reglermembranet. Hastighetstrycktrycket ändrar sig kvadratiskt med strömningshastigheten och därmed väsentligen kvadratiskt med varvtalet, varigenom hastighetstrycktrycket ä ena sidan uppvisar samma förtecken som reglerstorhet som det ovan beskrivna totaltrycket och å andra sidan en av det statiska trycket oberoende reglering av blandningsförhållandet blir möjlig.

För att skydda förbränningsmotorn liksom membranförgasaren år ett insugs- luftñlter anordnat, vars renluftsida via en förbindningskanal är förbunden med membranregulatorns kompensationskammare. Förbindningskanalen tjänar till påverkan av reglermembranet med det på luftflltrets renluftsida rådande insug- strycket, varigenom även luftfiltrets nedsmutsningsgrad kompenseras. Eftersom kompensationskammaren även är tryckledande förbunden med den av kylflâk- ten genererade luftströmmen anordnas en avstämningsstrypning i förbindnings- kanalen för förhindrande av en oönskad återkoppling, varigenom ett oönskat högt luftgenomflöde förhindras.

Utföringsexempel på uppfinningen skall hårefter beskrivas med hjälp av ritning- en. På denna visar: Fig. 1 schematiskt ett utföringsexempel på en förbrånningsmotor för ett hand- fört arbetsredskap; Fig. 2 ett tvärsnitt genom en membranförgasare för en förbränningsmotor enligt fig. 1; Fig. 3 ett snitt genom en membranförgasare enligt fig. 2 i en andra utförings- form; Fig. 4 ett schematiskt snitt genom kylfläkten i fig. 1, längs linjen IV-IV; Fig. 5 ett snitt genom ett utföringsexempel på ett hastighetstryckrör; Fig. 6 ett snitt genom ett hastighetstryckrör enligt ñg. 5 i en annan utförings- form.

Ett handstyrt arbetsredskap kan vara drivet av en tvåtaktsmotor med en ventil- styrning eller av en fyrtaktsmotor. I ñg. 1 är den arbetsredskapet drivande för- bränningsmotorn 1 utförd som tvåtaktsmotor. Förbränningsmotom 1 uppvisar en membranförgasare 2 och en kylflåkt 4. Kylfläkten 4 är utformad som radial- fläkt 13 med ett flåkthjul 14 och en på en frontsida hos fläkthjulet 14 anordnad uppsättning eller krans av kylluftskovlar 18. Fläkthjulet 14 arbetar i ett fläkt- hus 23, vilket i ett delavsnitt är utformat som den på ritningen skrafferade æ-x.a | - u n u» fläktspiralen 29. Kylfläkten 4 leder en luftström 3, från vilken en större delström tillförs cylindern 47 som kylluftström via fläktspiralen 29. Förbränningsmotorn 1 suger in förbränningsluft via membranförgasaren 2 och det med denna för- bundna insugsluftñltret 24. Den med pilen 28 visade förbränningsluftströmmen är i det visade utföringsexemplet en del av den av kylfläkten 4 genererade luft- strömmen 3. Membranförgasaren 2 uppvisar en bränslefylld reglerkammare 45 med ett reglermembran 6. På torrsidan hos membranregulatorns 5 reglermem- bran 6 är en kompensationskammare 7 anordnad, till vilken en reglertryckled- ning 8 är ansluten. En från membranförgasaren 2 vänd ände 10 hos regler- tryckledningen 8 uppvisar en tryckuttagsöppning 1 1, vilken är anordnad i om- rådet av luftströmmen 3. I det visade utföringsexemplet är den mot luftströmsi- dan vända änden 10 anordnad i fläkthjulets 14 område, men den kan även vara anordnad i fläktspiralens 9 område eller i den medelst pilen 28 visade förbrän- ningsluftströmrnens område.

I fig. 2 är en förgasaranordning med en membranförgasare 2 och en insugska- nal 41 visad. Den mot luftfiltret vända änden 43 hos insugskanalen 41 är för- bunden med renluftsidan 25 hos ett insugsluftfilter 24, genom vilket förbrän- ningsmotorn 1 (ñg. 1) suger in förbränningsluft i pilens 28 riktning. Via en bränsleanslutning 34 flödar bränsle 51 in i förgasaren 2. Bränslet 51 transpor- teras via en membranpump 52, vilken innefattar ett pumpmembran 30, en in- loppsventil 31 och en utloppsventil 32. Membranpumpen påverkas via en vev- hustryckledning 33 med det i vevhuset växlande trycket. Bränsletillförseln till reglerkammaren 45 styrs medelst en tilloppsventil 35 av ett reglermembran 6, vilket avskiljer reglerkammaren 45 från kompensationskammaren 7. Kompen- sationskammaren 7 är via reglertryckledningen 8 påverkad med det i luft- strömmen 3 (ñg. 1) rådande trycket. Reglermembranet 6 är via en ventilarm 37 förbundet med tilloppsventilens 35 ventilkropp 36, genom vilken ventil bränslet flödar till reglerkammaren 45. Tilloppsventilen 35 är via en på ventilhävarmen 37 verkande ventilfiäder 38 fjäderbelastad mot stängt läge. Beroende av tryck- differensen mellan reglermembranets 6 båda sidor förflyttar sig ventilkroppen 36 mot ventilijäderns 38 förspänningskraft och reglerar därmed bränsletillflö- det. Bränslet 51 strömmar från reglerkamrnaren 45 via huvudmunstycket 39 till ».»u1 | n ~ . .o 5 2 2 6 3 5 - š::= - ..:: :::= 8 insugskanalen 41. Huvudmunstycket 39 kan vara utformat som fast muntycke och är i det visade utföringsexemplet inställbar medelst en huvudinstållnings- skruv 40. I insugskanalen 41 blandar sig bränslet 51 med förbrånningsluft- strömmen 28 till en luft-bränsleblandning 50. Flödet av luft-bränsleblandningen 50 genom förgasaren 2 styrs via det i fiillgasläge visade strypspjället 42. För åstadkommande av en luft-bränsleblandning 15 i tomgångsläge är en tom- gångsdysa 46 anordnad.

Reglertiyckledningen 8 kan vara utformad som rör, som förbindningskanal eller som öppning i en vägg, som avskiljer kompensationskammaren 7 från luft- strömmens 3 område och är i det visade utföringsexemplet med fördel en flexi- bel slang 44.

Fig. 3 visar en ändrad förgasaranordning enligt fig. 2, hos vilken kompensa- tionskarnmaren 7 år lufttrycköverförande förbunden med insugsluftñltrets 24 renluftsida 25 via en förbindningskanal 48. I förbindningskanalen 48 är en av- stämningsstrypning 26 anordnad. Därigenom påverkas reglermembranet 6 pro- portionellt även med ett från insugsluftñltrets 24 renluftsida 25 uttaget refe- renstryck. Det år även möjligt att anordna avstårnningsstrypningen 26 så att ett andra referenstryck, t.ex. i form av omgivningstrycket, verkar på kompensa- tionskammaren 7.

Fig. 4 visar kylfläkten 4 enligt fig. 1 i ett snitt längs linjen IV-IV. Fläkthjulet 14 är fästat på förbränningsmotorns 1 vevaxel 49 och är via denna drivet av för- brånningsmotorn 1. Fläkthjulet 14 roterar kring fläktaxeln 18 och uppvisar en cirkelskivforrnad fläkttallrik 17, vilken bildar ett cirkelskivplan 15 som ligger vinkelrätt mot fläktaxeln 16. På fläkttallrikens 17 från förbränningsmotom 1 vända sida är en uppsättning kylluftskovlar 18 anordnad för transport av en luftström (fig. 1). Fläkthjulet 14 är omslutet av en fläktspiral 29, varigenom en luftreningsanordning 9 bildas. På fläkthjulets 14 framsida är ett fläktlock 52 anordnat, vilket uppvisar ett insugsluftgaller. Fläkttallrikens 17 från kylluftsko- veluppsåttningen 18 vända sida bildar en renluftsida 12, på vilken tryckuttags- öppningen 11 på reglertryckledningens 8 mot luftströmsidan vända ände 10 är »annu o o v u u. 5 :2 2 6 3 5 šïïi ~ - 1.:: :::= 9 anordnad med ett radiellt avstånd a till fläktaxeln 16. På fläkttallrikens 17 från kylluftskoveluppsättningen 18 vända sida är en ytterligare uppsättning skovlar 19 anordnad vid tallrikens 17 kant utanför en inre radie n. Tryckuttagsöppning- en 1 1 är i radiell riktning anordnad mellan fläktaxeln 16 och innerradien n, fö- reträdesvis nära innerradien n.

Reglertryckledningens 8 mot luftströmmen vända sida 10 kan även vara en slang- eller rördel och är i utföringsexemplet enligt fig. 5 utformad som hastig- hetstryckrör 20, på vars främre ände 21 tryckuttagsöppningen 1 1 är anordnad.

Hastighetstryckröret 20 är så riktat, att tryckuttagsöppningen 1 1 är vänd mot luftströmmen 3. Ett med hastighetstryckröret 20 förbundet delparti av regler- tryckledningen 8 är utformat som en flexibel slang 44. Hastighetstryckröret 20 kan vara en separat metalldel, företrädesvis är den i ett stycke med fläkthuset 23 och i synnerhet ord av ett plastmaterial.

Fig. 6 visar en variant av hastighetstryckröret 20 enligt fig. 5, vilket rör är ut- format som pitotrör, i vilket öppningar 22 för uttag av statiskt tryck anordnade på hastighetstryckrörets 20 mantelsida, varvid nämnda öppningar år lufttrycks- överförande förbundna med tryckuttagsöppningen l 1. Beträffande sina övriga särdrag och hänvisningsbeteckningar motsvarar den visade varianten utförings- exemplet enligt ñg. 5.

Claims (10)

10 Patentkrav

1. Handfört arbetsredskap med dels en förbränningsmotor (1), vilken tillförs en bränsle-luftblandning via en membranförgasare (2), som uppvisar en bräns- lefylld reglerkarnmare (45) med ett reglerrnembran (6), vilket på den från regler- kammaren (45) vända sidan avgrånsar en kompensationskammare (7), och dels en en luftström (3) genererande, av förbränningsmotorn (1) driven kylfläkt (4), kännetecknat av att kompensationskammaren (7) är lufttrycksöverförande för- bunden med ett område av luftströmmen (3) via en reglertryckledning (8), varvid en mot luftströmmen vänd ände (10) hos reglertrycklednirigen (8) är utformad som hastighetstryckrör (20) med en tryckuttagsöppning (1 1) som ligger vänd mot luftströmmen (3).

2. Arbetsredskap enligt krav 1, kännetecknat av att öppningar (22) för ut- tag av statiskt tryck företrädesvis är anordnade på hastighetstryckrörets (20) omfång.

3. Handfört arbetsredskap med dels en förbränningsmotor (1), vilken tillförs en bränsle-luftblandning via en membranförgasare (2), som uppvisar en bräns- lefylld reglerkammare (45) med ett reglerrnembran (6), vilket på den från regler- karrlmaren (45) vända sidan avgränsar en kompensationskammare (7), och dels en en luftström (3) genererande, av förbränningsmotorn (1) driven kylfläkt (4), kännetecknat av att kompensationskammaren (7) är lufttrycksöverförande för- bunden med ett område av luftströmmen (3) via en reglertryckledning (8), och att en renluftsida (25) hos ett insugsluftfilter (24) för förbränningsluften är trycköverförande förbunden med kompensationskammaren (7) via en avstäm- ningsventil (26).

4. Arbetsredskap enligt krav 1 eller 3, kännetecknat av att en luftreningsanordning (9) är anordnad i luftströmmen (3) och att reglertryckledningens (8) ände (10) mot luftströmssidan uppvisar en på luftreningsanordningens (9) renluftsida (12) anordnad tryckuttagsöppning (1 1). LT! n* .D :O O\ CA! (TI ll

5. Arbetsredskap enligt något av kraven 1 eller 3, kännetecknat av att kylfläkten (4) är utformad som radialfläkt (13) med ett fläkthjul (14), vilket kring en vinkelrätt mot fläktaxeln (16) roterande fläkttallrik (17) på en sida bär en uppsättning kylluftskovlar (18), och att reglertryckledníngen (8) utgår från flälcttalh-íkens (17 ) från kylluftskoveluppsättningen (18) vända sida.

6. Arbetsredskap enligt krav 5, kännetecknat av att reglertryckledningens (8) tryckuttagsöppníng (1 1) ligger i luftströmmen (3) med ett radiellt avstånd (a) till fläktaxeln (16).

7. Arbetsredskap enligt krav 5 eller 6, kännetecknat av att en ytterligare skoveluppsättning (19) är anordnad på fläkttallrikens (17 ) från kylluftskovel- uppsättningen (18) vända baksida, och att tryckuttagsöppningen (11) ligger mel- lan flälctaxeln (16) och den ytterligare skoveluppsättningens (19) innerradie (ri).

8. Arbetsredskap enligt krav 7, kännetecknat av att iryckuttagsöppningen (11) ligger nära nämnda innerradíe (n).

9. Arbetsredskap enligt något av kraven 1-8, kännetecknat av att kylflåkten (4) är anordnad i ett fläkthus (23) och att hastighetstryclaöret (20) år utformat i ett stycke med flâkthuset (23).

10. Arbetsredskap enligt något av kraven 1-9, kännetecknat av att ett avsnitt av reglertryckledningen (8) år utformad som flexibel slang (24).