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Die Erfindung betrifft einen Vergaser
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Aus der
US 6,101,991 ist ein Zweitaktmotor bekannt,
in dessen Ansaugkanal eine Trennwand ausgebildet ist. Die Trennwand
teilt den Ansaugkanal in einen weitgehend kraftstofffreie Luft zuführenden Luftkanal
sowie einen Kraftstoff/Luft-Gemisch führenden Gemischkanal. Im Vergaser
ist in der Trennwand eine Drosselklappe angeordnet. Durch die gemeinsame
Drosselklappe werden Luftkanal und Gemischkanal gemeinsam geöffnet oder
geschlossen. Beim Starten des Zweitaktmotors ist eine ausreichende
Versorgung mit Kraftstoff notwendig. Der Anteil der zugeführten kraftstofffreien
Luft soll demgegenüber
vergleichsweise gering sein. Um bei einem Zweitaktmotor nach der
US 6,101,991 eine ausreichende
Kraftstoffzufuhr beim Starten bzw. in der unteren Teillast beim
Beschleunigen zu erreichen, muß der
Vergaser entsprechend eingestellt werden. Dies bedingt, daß auch im
Vollastbereich entsprechend viel Kraftstoff zugeführt wird.
Dadurch werden die Abgaswerte eines derartigen Motors verschlechtert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Vergaser, insbesondere für
den Verbrennungsmotor in einem motorgetriebenen Arbeitsgerät, zu schaffen,
der eine auf den Betriebsbereich angepaßte Steuerung der Kraftstoff-
und Luftzufuhr ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Vergaser
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Ausbildung der Drosselklappe
mit mindestens zwei zueinander beweglichen Abschnitten ermöglicht es,
einen im Ansaugkanal ausgebildeten Kanal bereits zu öffnen, während ein
anderer Kanal noch geschlossen bleibt. Insbesondere beim Starten, in
der unteren Teillast und beim Beschleunigen kann dadurch die Luftzufuhr
derart gesteuert werden, daß die
Zufuhr von Kraftstoff/Luft-Gemisch erhöht ist und so das Gemisch fetter
wird.
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Insbesondere ist vorgesehen, daß der eine Abschnitt
der Drosselklappe einen Luftklappenabschnitt bildet, der in Schließstellung
mindestens einen Luftkanal weitgehend verschließt und der andere Abschnitt
der Drosselklappe einen Gemischklappenabschnitt bildet, der in Schließstellung,
also in Leerlaufstellung, mindestens einen Gemischkanal weitgehend
verschließt.
Somit kann der Gemischkanal für
den Leerlauf bereits leicht geöffnet
werden, während
der Luftklappenabschnitt den Luftkanal noch weitgehend verschließt. Damit
wird vermieden, daß der
Unterdruck im Gemischkanal, der die Kraftstoffzufuhr bedingt, durch
einströmende
Luft abgebaut wird und dadurch die Kraft-Stoffzufuhr verringert wird. Der Vergaser
kann mager eingestellt werden, so daß sich im Vollastbetrieb gute
Abgaswerte ergeben. Ein gutes Startverhalten ergibt sich, wenn die Abschnitte
ausgehend von der Schließstellung
der Drosselklappe etwa um 5° bis
25°, insbesondere
um 10° bis
20° relativ
zueinander beweglich sind.
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Eine günstige konstruktive Ausgestaltung
ergibt sich, wenn ein Abschnitt mit einer Welle drehfest verbunden
ist und ein Abschnitt drehfest mit einer Hohlwelle, wobei die We11e
auf mindestens einem Abschnitt ihrer Längserstreckung von der Hohlwelle umgeben
ist. Hierdurch ergibt sich eine platzsparende Anordnung. Dadurch
ist es auch möglich,
beide Klappenabschnitte zentrisch zu lagern. Vorteilhaft ist ein
Abschnitt mit einem an der Hohlwelle angeordneten Steg verbunden.
Die Hohlwelle erstreckt sich somit nicht über die gesamte Breite des
Ansaugkanals. Die Hohlwelle behindert damit die Relativbewegung der
Klappen nicht. Gleichzeitig ist genügend Bauraum für die Fixierung
des Abschnitts an der Welle, beispielsweise mittels einer Schraube,
gegeben.
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Vorteilhaft ist der Luftklappenabschnitt
in Richtung auf seine Schließstellung
federbelastet. Die Feder gewährleistet,
daß der
Luftklappenabschnitt den Luftkanal weitgehend verschließt, während der Gemischklappenabschnitt
bereits öffnet.
Durch die Federbelastung kann die Relativstellung der Abschnitte
zueinander bis zur vollständigen Öffnung der Drosselklappe
beibehalten werden. Der Luftklappenabschnitt wird somit in Öffnungsstellung
nicht vollständig öffnen, sondern
um einen Winkel, der der Drehbeweglichkeit der Abschnitte zueinander
entspricht, gegenüber
der Längsachse
des Ansaugkanals geneigt bleiben. Zweckmäßig ist die Feder mit einem
ersten Ende am Vergasergehäuse
und mit einem zweiten Ende an einer drehfest mit dem Luftklappenabschnitt
verbundenen Luftklappenwelle festgelegt. Zur Festlegung der Drehbeweglichkeit
ist vorgesehen, daß mit
einer Luftklappenwelle ein Mitnehmer verbunden ist, dem ein mit
einer Drosselwelle verbundener Mitnehmer zugeordnet ist, wobei die Luftklappenwelle
drehfest mit dem Luftklappenabschnitt verbunden ist und die Drosselwelle
drehfest mit dem Gemischklappenabschnitt und wobei die beiden Mitnehmer
in Schließstellung
von Luftklappenabschnitt und Gemischklappenabschnitt der Drosselklappe
in Umfangsrichtung einen Winkelabstand voneinander aufweisen, der
der maximalen Drehbeweglichkeit der Drosselklappenabschnitte zueinander
entspricht. Bei Öffnung
des Gemischklappenabschnitts verringert sich der Winkelabstand der Mitnehmer
entsprechend dem Öffnungswinkel
des Gemischklappenabschnitts. Bei Erreichen der maximalen Drehbeweglichkeit
liegen die Mitnehmer aneinander an, so daß bei weiterer Öffnungsbewegung des
Gemischklappenabschnitts der Luftklappenabschnitt entsprechend mitgeöffnet wird.
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Vorteilhaft erstrecken sich die Luftklappenwelle
und die Drosselwelle mindestens vom Ansaugkanal auf die Außenseite
des Gehäuses.
Die Mitnehmer können
somit an der Gehäuseaußenseite
angeordnet werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Mitnehmer
an der Drosselwelle und der Luftklappenwelle im Inneren des Ansaugkanals
oder im Gehäuseinneren
anzuordnen. Zweckmäßig ist
auf der Außenseite
des Gehäuses
mit der Drosselwelle eine Scheibe drehfest verbunden, wobei an der Scheibe
der Mitnehmer angeordnet ist. Insbesondere erstreckt sich die Luftklappenwelle
von der mit der Drosselwelle verbundenen Scheibe bis in den Ansaugkanal.
Eine einfach herstellbare Ausgestaltung der Mitnehmer ergibt sich,
wenn auf der Luftklappenwelle eine Scheibe drehfest fixiert ist,
an der der Mitnehmer angeordnet ist. Die Mitnehmer sind dabei vorteilhaft
als Klauen ausgebildet, die auf den benachbart angeordneten Scheiben
miteinander in Eingriff kommen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Zweitaktmotors mit einem einflutigen
Vergaser,
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2 eine
Seitenansicht eines Vergasers in Richtung des Pfeils II in 1,
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3 den
Vergaser aus 2 mit der
Drosselklappe in geöffneter
Stellung,
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4 eine
Ansicht auf den Vergaser in Richtung des Pfeils IV in 2,
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5 einen
Schnitt durch den Vergaser entlang der Linie V-V in 2.
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Der in 1 schematisch
dargestellte Zweitaktmotor 1 ist insbesondere in einem
handgeführten Arbeitsgerät wie einer
Motorkettensäge,
einem Trennschleifer oder dgl. angeordnet. Der Zweitaktmotor 1 besitzt
einen Zylinder 2, in dem ein Brennraum 3 ausgebildet
ist. Der Brennraum 3 wird von einem auf- und abgehenden
Kolben 5 begrenzt, der über
ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerte
Kurbelwelle 7 antreibt. Der Zweitaktmotor 1 weist
einen Einlaß 20 für Kraftstoff/Luft-Gemisch ins Kurbelgehäuse 4 auf
sowie einen Auslaß 10 zur
Abfuhr von Abgasen aus dem Brennraum 3. In vorgegebenen
Stellungen des Kolbens 5 ist das Kurbelgehäuse 4 über zwei
symmetrisch angeordnete auslaßferne Überströmkanäle 12 sowie
zwei symmetrisch angeordnete auslaßnahe Überströmkanäle 15 mit dem Brennraum 3 verbunden.
Die Überströmkanäle 12 und 15 münden mit Überströmfenstern 13 und 16 in
den Brennraum 3. Es können
auch andere Anordnungen der Überströmkanäle sowie
eine andere Anzahl von Überströmkanälen zweckmäßig sein.
Im Kolben sind zwei symmetrisch ausgebildete Kolbenfenster 14 angeordnet,
die in vorgegebenen Stellungen des Kolbens 5, insbesondere
im Bereich des oberen Totpunkts, einen weitgehend kraftstofffreie
Luft führenden
Luftkanal 8, der mit einem Luftkanalfenster 9 in
den Zylinder 2 mündet,
mit den Überströmfenstern 13 und 16 der Überströmkanäle 12 und 15 fluidisch
verbinden.
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Im Betrieb des Zweitaktmotors 1 wird
dem Kurbelgehäuse 4 im
Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 über den
Einlaß 20 Kraftstoff/Luft-Gemisch
aus dem Gemischkanal 21 zugeführt. Gleichzeitig wird über das
Kolbenfenster 14 den Überströmkanälen 12 und 15 weitgehend
kraftstofffreie Luft zugeführt.
Die Zufuhr von Kraftstoff/Luft-Gemisch und von weitgehend kraftstofffreier
Luft kann auch zeitversetzt erfolgen. Das Kraftstoff/Luft-Gemisch
wird im Kurbelgehäuse 4 beim
Abwärtshub
des Kolbens 5 verdichtet. Im Bereich des unteren Totpunkts
des Kolbens 5 öffnen
die Überströmfenster 13 und 16 zum Brennraum 3.
Aus den Überströmkanälen 12 und 15 strömt zuerst
weitgehend kraftstofffreie Luft und anschließend Kraftstoff/Luft-Gemisch
aus dem Kurbelgehäuse
in den Brennraum 3. Die weitgehend kraftstofffreie Luft
verdrängt
dabei die noch im Brennraum 3 befindlichen Abgase durch
den Auslaß 10.
Beim Aufwärtshub
des Kolbens 5 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum 3 verdichtet
und im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 von der Zündkerze 11 gezündet. Aufgrund
der Verbrennung wird der Kolben 5 in Richtung auf den unteren
Totpunkt beschleunigt.
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Die Abgase im Brennraum 3 strömen durch den
Auslaß 10,
sobald dieser vom Kolben 5 freigegeben ist. Die noch im
Brennraum 3 verbliebenen Abgase werden durch die durch
die Überströmkanäle einströmende, weitgehend
kraftstofffreie Luft sowie das nachströmende Kraftstoff/Luft-Gemisch
zum Auslaß 10 hin
verdrängt.
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Zur Aufbereitung des Kraftstoff/Luft-Gemischs
ist ein Vergaser 25 vorgesehen, der insbesondere als Membranvergaser
ausgebildet ist. Im Vergaser 25 ist ein Ansaugkanal 22 ausgebildet.
Im Vergaser 25 ist eine drehbar gelagerte Drosselklappe 26 im
Bereich von Leerlaufdüsen
27 angeordnet. Stromauf der Drosselklappe 26 ist ein Venturiabschnitt 45 im
Ansaugkanal 22 gebildet. Im Bereich des Venturiabschnitts 45 ist
eine Hauptdüse 28 zur Zufuhr
von Kraftstoff in den Ansaugkanal 22 vorgesehen. In Richtung
der Ansaugkanallängsachse 24 verläuft eine
Trennwand 31 im Ansaugkanal 22. Diese erstreckt
sich zweckmäßig über die
gesamte Länge des
Vergasers 25. Die Trennwand 31 teilt den Ansaugkanal 22 in
einen Luftkanal 8 und einen Gemischkanal 21. Luftkanal 8 und
Gemischkanal 21 sind auch stromab des Vergasers 25 bis
zum Zweitaktmotor 1 getrennt ausgebildet. Die Leerlauf
düsen 27
sowie die Hauptdüse 28 münden in
den Gemischkanal 21, während
der Luftkanal 8 weitgehend kraftstofffreie Luft führt.
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Im Bereich der Drosselklappe 26 weist
die Trennwand 31 eine Verbindungsöffnung 32 auf, deren
Querschnitt insbesondere etwa dem Querschnitt der Drosselklappe 26 entspricht.
Die Drosselklappe 26 besitzt zwei gegeneinander bewegliche
Abschnitte, nämlich
einen Luftklappenabschnitt 29 und einen Gemischklappenabschnitt 30.
Der Gemischklappenabschnitt 30 schließt in Schließstellung
den Gemischkanal 21 weitgehend luftdicht ab, während der Luftklappenabschnitt 29 im
Bereich des Luftkanals
8 angeordnet ist und diesen in Schließstellung
weitgehend luftdicht verschließt.
Der Luftkanal 8 ist mit dem Gemischkanal 21 bei
nicht vollständig
geöffneter Drosselklappe 26 über die
Verbindungsöffnung 32 verbunden.
So kann ein Teil des Kraftstoffs durch die Verbindungsöffnung 32 in
den Luftkanal 8 strömen. Im
Bereich der Vollast liegt der Gemischklappenabschnitt 30 an
einer an der Trennwand 31 ausgebildeten Anlagefläche 50 an.
Die Anlagefläche 50 schließt im Vollastbetrieb
zweckmäßig dichtend
mit dem Gemischklappenabschnitt 30 ab.
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Aufgrund der relativen Beweglichkeit
der Drosselklappenabschnitte zueinander kann der Luftklappenabschnitt 29 gegenüber der
Ansaugkanallängsachse 24 im
Vollastbetrieb geneigt sein. Die Trennwand 31 kann in diesem
Bereich so ausgebildet sein, daß auch
im Bereich des Luftklappenabschnitts 29 der Luftkanal 8 und
der Gemischkanal 21 fluidisch voneinander getrennt sind.
Damit wird eine Luftvorlagerung in den Überströmkanälen 12 und 15 mit
weitgehend kraftstofffreier Luft erreicht, so daß der durch den Auslaß 10 entweichende
Kraftstoffanteil gering ist. Es kann jedoch auch ein Spalt zwischen
der Trennwand 31 und dem Luftklappenabschnitt 29 bestehen
bleiben.
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Stromauf des Vergasers 25 ist
ein Luftfilter 17 angeordnet, der einen Schmutzraum 19 und
einen durch Filtermaterial 18 vom Schmutzraum 19 getrennten
Reinraum 23 aufweist. Der Ansaugkana1 22 mündet dabei
am Reinraum des Luftfilters 17. Damit ist die Zufuhr von
Schmutzpartikeln zum Verbrennungsmotor 1 vermieden. Die
Trennwand 31 kann sich vorteilhaft in den Luftfilter 17 bis
zum Filtermaterial 18 erstrecken.
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In 2 ist
der Vergaser 25 in Seitenansicht dargestellt. Der Vergaser 25 besitzt
ein Vergasergehäuse 33,
in dem der Ansaugkanal 22 ausgebildet ist. Das Vergasergehäuse 33 weist
zwei Befestigungsöffnungen 34 auf,
mit denen der Vergaser 25 beispielsweise an einem Luftfilter 17 festgelegt
sein kann. In 2 ist
die Drosselklappe 26, die den Luftklappenabschnitt 29 und
den Gemischklappenabschnitt 30 umfaßt, in Schließstellung,
d. h. in Leerlaufstellung, dargestellt. Der Leerlauf wird dabei
nur durch eine Anstellung, also durch ein geringes Öffnen, des
Gemischklappenabschnitts 30 eingestellt. Der Luftklappenabschnitt 29 verschließt somit
weitgehend den Luftkanal 8, während der Gemischklappenabschnitt 30 den
Gemischkanal 21 weitgehend, also entsprechend der Leerlaufstellung,
verschließt.
Der Gemischklappenabschnitt 30 ist an einer das Gehäuse 33 durchragenden
Drosselwelle 35 mittels einer Schraube 37 fixiert.
Der Luftklappenabschnitt 29 ist an einem Steg 44 fixiert,
der sich in Richtung der Längsachse 51 der
Drosselwelle 35 im Ansaugkanal 22 erstreckt. Der
Steg 44 ist mit einer Hohlwelle 38 drehfest verbunden.
Insbesondere ist der Steg 44 als Abschnitt der Hohlwelle 38 einteilig
mit dieser ausgebildet. Die Hohlwelle 38 erstreckt sich
vom Ansaugkanal 22 bis auf die Außenseite des Gehäuses 33. Die
Hohlwelle 38 ist konzentrisch zur Drosselwelle 35 angeordnet
und umfaßt
diese. Die Drosselwelle 35 ist somit auf einer Seite des
Ansaugkanals 22 in der Hohlwelle 38 und auf der
gegenüberliegenden
Seite in einem im Gehäuse 33 ausgebildeten
Lager 36 gelagert. Das Lager 36 ist dabei insbesondere
als Bohrung im Gehäuse 33 ausgebildet.
Die Hohlwelle 38 ist ebenfalls in einem als Bohrung im
Gehäuse 33 ausgebildeten
Lager 36 gelagert.
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Der Luftklappenabschnitt 29 ist
in Schließrichtung
federbelastet. Hierzu ist eine Schraubenfeder 39 vorgesehen,
die mit einem ersten Ende 46 an einem ins Gehäuse 33 ragenden
Stift 40 festgelegt ist. Die Schraubenfeder 39 ist
koaxial zur Längsachse 51 der
Drosselwelle 35 angeordnet. Das zweite Ende 47 der
Schraubenfeder 39 ist drehfest mit der Hohlwelle 38 verbunden.
Hierzu ist an dem aus dem Gehäuse 33 ragenden
Ende der Hohlwelle 38 eine Scheibe 41 angeordnet,
an der das zweite Ende 47 an einem Finger 52 festgelegt
ist. Auf der dem Gehäuse 33 abgewandten
Seite der Scheibe 41 ist eine drehfest mit der Drosselwelle 35 verbundene
Scheibe 42 angeordnet. Die Scheiben 41, 42 können beispielsweise über eine
Schraube 53 axial fixiert sein.
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In 3 ist
die Drosselklappe 26 in geöffneter Stellung dargestellt.
Dabei ist der Luftklappenabschnitt 29 in der Ebene einer
Trennwand 31 gezeichnet. Der Luftklappenabschnitt 29 kann
jedoch auch gegenüber
dieser Ebene geneigt sein. Der Luftklappenabschnitt 29 ist
am Steg 44 festgelegt, der mit der Hohlwelle 38 verbunden
ist. Im Ansaugkanal 22 ist ein Venturiabschnitt 45 ausgebildet,
in dessen Bereich die Hauptdüse 28 in
den Gemischkanal 21 mündet.
Der Venturiabschnitt 45 ist im Luftkanal 8 weniger
stark ausgebildet.
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Der Luftklappenabschnitt 29 und
der Gemischklappenabschnitt 30 sind über Mitnehmer 48, 49 miteinander
gekoppelt. Wie in 4 dargestellt, ist
an der drehfest mit der Drosselwelle 35 verbundenen Scheibe 42 ein
Mitnehmer 48 angeordnet. Auf der drehfest mit der Hohlwelle 38 verbundenen Scheibe 41 ist
ein Mitnehmer 49 angeordnet. Die Mitnehmer 48, 49 weisen
in Schließstellung
der Drosselklappe 26 einen Winkelabstand δ zu einander
auf. Dieser beträgt
von 5° bis
25°, insbesondere
von 10° bis
20°. Als
vorteilhaft wird ein Winkelabstand δ von etwa 15° angesehen.
In Schließstellung
der Drosselklappe 26 liegt der Mitnehmer 48 an
einem vorteilhaft an der Scheibe 41 ausgebildeten Anschlag 54 an. Öffnet der
Gemischklappenabschnitt 30, so bewegt sich der Mitnehmer 48 in
Richtung auf den Mitnehmer 49. Sobald sich der Gemischklappenabschnitt 30 um die
maximale Drehbeweglichkeit ? bewegt hat, liegt der Mitnehmer 48 am
Mitnehmer 49 an. Bei weiterer Öffnung des Gemischklappenabschnitts 30 wird
der Luftklappenabschnitt 29 über die Mitnehmer 48, 49 mitgenommen,
so daß sich
der Luftklappenabschnitt 29 ebenfalls öffnet. Bei starkem Unterdruck
im Luftkanal 8 kann sich der Luftklappenabschnitt 29 entgegen
der Kraft der Feder 39 öffnen,
bis der Mitnehmer 48 am Anschlag 54 anliegt. Ein
zu starkes Anfetten des Kraftstoff/Luft-Gemischs aufgrund des Unterdrucks
kann so vermieden werden.
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5 verdeutlicht
die Winkelstellungen von Luftklappenabschnitt 29 und Gemischklappenabschnitt 30.
Der Gemischklappenabschnitt 30 kann sich bis zur vollständigen Öffnungsstellung
um einen Öffnungswinkel γ bewegen.
Der Öffnungswinkel γ beträgt vorteilhaft
etwa 75°.
Bis der Gemischklappenabschnitt 30 um die Drehbeweglichkeit α geöffnet hat,
bleibt der Luftklappenabschnitt 29 geschlossen. Erst danach
wird der Luftklappenabschnitt 29 geöffnet. Der Luftklappenabschnitt 29 hat
damit einen Öffnungswinkel β,
der der Differenz des Öffnungswinkels γ des Gemischklappenabschnitts 30 und
der maximalen Drehbeweglichkeit α entspricht. In Öffnungsstellung
ist der Luftklappenabschnitt 29 somit um die maximale Drehbeweglichkeit
? zur Ansaugkanallängsachse 24 geneigt.
In dieser geneigten Stellung befindet sich der Luftklappenabschnitt 29 jedoch
im Schatten der Drosselwelle 35, so daß eine Beeinflussung der Strömung im
Ansaugkanal 22 vermieden ist. Der Luftklappenabschnitt
kann jedoch auch in der Ebene der Trennwand 31 liegen.
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Zur Montage ist ein Schlitz 43 im
Vergasergehäuse 33 vorgesehen,
durch den zuerst der Gemischklappenabschnitt 30 mit der
drehfest fixierten Drosselwelle 35 und anschließend der
Luftklappenabschnitt 29 mit der drehfest daran fixierten
Hohlwelle 38 geschoben werden kann. Ein Montieren durch den
Ansaugkanal 22 ist aufgrund der Trennwand 31 nicht
ohne weiteres möglich.
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4 verdeutlicht
die Anordnung der Schraubenfeder 39 mit dem zweiten Ende 47 am
Finger 52 sowie mit dem ersten Ende 46 am Stift 40.
In 5 ist die Anordnung des Stegs 44 am
Umfang der Drosselwelle 35 dargestellt.
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Es kann zweckmäßig sein, weitere Trennwände vorzusehen,
durch die der Ansaugkanal 22 in mehrere Abschnitte geteilt
wird. Auch die Aufteilung der Drosselklappe 26 in mehrere
Abschnitte kann zweckmäßig sein.
Es kann vorteilhaft sein, den Gemischklappenabschnitt drehfest mit
einer Hohlwelle zu verbinden und den Luftklappenabschnitt drehfest mit
einer Vollwelle.