-
Die
Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
-
Aus
der
DE 75 19 322 U1 ist
bekannt, im Ansaugkanal ein Drosselelement anzuordnen. Mit dem Drosselelement
ist ein Hebel verbunden, der in Leerlaufstellung an einer Leerlaufstellschraube
anliegt. Über
die Leerlaufstellschraube ist die Leerlaufstellung des Drosselelements
einstellbar.
-
Bei
Verbrennungsmotoren wird der Zündzeitpunkt
an den jeweiligen Lastfall angepaßt. Zur Steuerung des Zündzeitpunkts
ist somit eine Erkennung der Leerlaufstellung des Drosselelements
notwendig. Bei der
DE
75 19 322 U1 ist zur Feststellung der Leerlaufstellung
eine pneumatische Einrichtung vorgesehen, die den Druck vor und
hinter dem Drosselelement aufnimmt und die zusätzlich die Stellung des Gaspedals
berücksichtigt.
Eine derartige Einrichtung ist konstruktiv aufwendig. Durch Verstellung
der Leerlaufstellschraube und somit der Position des Drosselelements
im Leerlauf werden auch die Druckverhältnisse geändert, so daß eine Neujustierung des
Systems notwendig wird.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor der
gattungsgemäßen Art zu
schaffen, bei dem die Leerlaufstellung des Drosselelements auf einfache
Weise sicher ermittelt werden kann.
-
Diese
Aufgabe wird durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
-
Demgemäß ist vorgesehen,
daß das
Anschlagelement, das die Leerlaufstellung des Drosselelements festlegt,
mit einem mit der Drosselwelle verbundenen Anschlag einen Schalter
bildet. In Leerlaufstellung des Drosselelements ist der Schalter
betätigt,
so daß die
Leerlaufstellung sicher ermittelt wird. Beim Öffnen des Drosselelements,
also beim Drehen der Drosselwelle wird der Anschlag vom Anschlagelement
gelöst,
so daß der
Schalter öffnet.
Da das Anschlagelement selbst die Leerlaufstellung des Drosselelements
festlegt, ist bei Veränderung
der Leerlaufstellung eine Nachjustierung nicht notwendig. Da der
Anschlag und das Anschlagelement bei üblichen Verbrennungsmotoren
meist bereits vorhanden sind, sind zur Ermittlung der Leerlaufstellung kaum
zusätzliche
Einrichtungen notwendig. Die Leerlaufstellung kann so auf einfache
Weise sicher ermittelt werden.
-
Vorteilhaft
ist das Drosselelement die Drosselklappe eines Vergasers. Das Anschlagelement
ist insbesondere eine Leerlaufstellschraube. Die Leerlaufstellschraube
besitzt dabei zweckmäßig einen konischen
Abschnitt, der mit dem Anschlag zusammenwirkt. Über den Konus der Leerlaufstellschraube kann
die Leerlaufstellung des Drosselelements einfach und fein justiert
werden.
-
Vorteilhaft
ist der Schalter ein pneumatischer Schalter. Der Anschlag ist insbesondere
durch eine Luftdüse
gebildet, die vom Anschlagelement verschließbar ist. Es kann zweckmäßig sein,
daß der Schalter
ein elektrischer Schalter ist. In diesem Fall kann eine Detektion
der Leerlaufstellung auf einfache Weise bereits dadurch erreicht
werden, daß der
vorhandene Anschlag und das vorhandene Anschlagelement elektrisch
kontaktiert und geeignet voneinander isoliert werden. Bei einem
Kontakt zwischen dem Anschlag und dem Anschlagelement wird der elektrische
Kreis geschlossen und das Signal kann in eine Steuerung aufgenommen
werden. vorteilhaft ist die Drosselwelle in einem Gehäuse gelagert
und gegenüber
dem Gehäuse
elektrisch isoliert. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, daß die Leerlaufstellschraube
an einem Gehäuse
festgelegt und gegenüber
dem Gehäuse
elektrisch isoliert ist. Insbesondere besteht die Drosselwelle aus
elektrisch nichtleitendem Material. In diesem Fall sind für die Isolierung
keine zusätzlichen
Bauteile notwendig. Vorteilhaft ist der Anschlag gegenüber der
Drosselwelle elektrisch isoliert. Es kann zweckmäßig sein, daß der Schalter
ein mechanischer Schalter ist. Eine einfache Ausgestaltung ergibt
sich, wenn der Schalter als Drucktaster ausgebildet ist.
-
Um
auch die Vollaststellung des Drosselelements auf einfache Weise
ermitteln zu können,
ist vorgesehen, daß ein
zweiter Anschlag drehfest mit der Drosselwelle verbunden ist, der
mit dem Anschlagelement einen zweiten Schalter bildet, der in Vollaststellung
betätigt
ist. Bei üblichen
Verbrennungsmotoren ist auch für
die Vollaststellung ein Anschlag vorgesehen, so daß auch für die Ermittlung
der Vollaststellung kaum zusätzliche
Einrichtungen notwendig sind.
-
Es
ist vorgesehen, daß der
Schalter mit einer Steuerung verbunden ist. Vorteilhaft wird das
vom Schalter erzeugte Signal zur Leerlaufregelung des Verbrennungsmotors
genutzt. Die Leerlaufregelung erfolgt dabei insbesondere durch Steuerung
des Zündzeitpunkts
des Verbrennungsmotors. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein,
daß der
Leerlauf über die
Steuerung des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoff/Luft-Gemischs
geregelt wird. Es kann vorteilhaft sein, daß das vom Schalter erzeugte Signal
zur Beschleunigungsunterstützung
genutzt wird. Hierzu wird insbesondere das beim Öffnen des Schalters generierte
Signal genutzt, also wenn das Drosselelement die Leerlaufstellung
verläßt. Vorteilhaft
wird das vom Schalter erzeugte Signal zur Begrenzung der Leerlaufdrehzahl
des Verbrennungsmotors genutzt. Die Leerlaufdrehzahl wird dabei
bei geschlossenem Schalter, also bei Leerlaufstellung des Drosselelements,
begrenzt.
-
Zweckmäßig bildet
das vom Schalter erzeugte Signal das Eingangsignal für eine Kennfeldzündung. Dabei
wird der Zündzeitpunkt
beispielsweise in Abhängigkeit
von Temperaturen und Lambdawerten geregelt. Dabei kommen im Leerlauf,
in Teillast und in Vollast unterschiedliche Kennfelder zum Einsatz.
Das Signal des Schalters dient dabei zusammen mit anderen Parametern
zur Auswahl eines Kennfelds. Vorteilhaft löst das vom Schalter erzeugte
Signal die Bremse für
ein vom Verbrennungsmotor angetriebenes Werkzeug aus und/oder schaltet
diese frei. Hierdurch kann sichergestellt werden, daß das Werkzeug
im Leerlauf nicht mitläuft.
Dabei dient das beim Schließens
des Schalters erzeugte Signal zum Auslösen der Bremse und das beim Öffnen des
Schalters erzeugte Signal zum Freischalten der Bremse, so daß das Werkzeug
im Leerlauf nicht mitläuft,
aber beim Verlassen der Leerlaufstellung angetrieben wird.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung
eines Verbrennungsmotors im Schnitt,
-
2 eine Seitenansicht auf
einen Vergaser,
-
3 eine Seitenansicht auf
den Vergaser aus 2 in
Richtung des Pfeils III in 2,
-
4 einen Schnitt durch eine
Leerlaufstellschraube in vergrößerter Darstellung,
-
5 eine Seitenansicht auf
einen Vergaser,
-
6 eine Seitenansicht auf
den Vergaser aus 5 in
Richtung des Pfeils VI in 5,
-
7 eine Seitenansicht auf
einen Vergaser,
-
8 eine Seitenansicht auf
einen Vergaser in Richtung des Pfeils VIII in 7,
-
9 eine Seitenansicht eines
mit der Drosselwelle verbundenen Hebels,
-
10 eine schematische Darstellung
eines mechanischen Schalters,
-
11 eine schematische Darstellung
eines pneumatischen Schalters,
-
12 einen Ausschnitt eines
Vergasers im Teilschnitt.
-
Der
in 1 schematisch dargestellte
Verbrennungsmotor 1 ist als Zweitaktmotor ausgebildet. Er
besitzt einen Zylinder 2, in dem ein Brennraum 3 ausgebildet
ist. Der Brennraum 3 ist in vorgegebenen Stellungen eines
Kolbens 5 mit einem Kurbelgehäuse 4 verbunden. Der
Kolben 5 ist im Zylinder 2 hin- und hergehend
gelagert und treibt über
ein Pleuel 6 die im Kurbelgehäuse 4 gelagerte Kurbelwelle 7 an. Der
Verbrennungsmotor 1 besitzt einen Ansaugkanal 12,
der dem Kurbelgehäuse 4 in
vorgegebenen Stellungen des Kolbens 5 über einen Einlaß 9 Kraftstoff/Luft-Gemisch
zuführt.
Das Kraftstoff/Luft-Gemisch wird in einem Vergaser 15 aufbereitet.
In dem Vergaser 15 ist ein Drosselelement, nämlich eine Drosselklappe 13 mit
einer Drosselwelle 14 schwenkbar gelagert. Die Drosselklappe 13 ist
zwischen der Leerlaufstellung 48, in der sie den Ansaugkanal 12 weitgehend
verschließt,
und der in 1 gestrichelt dargestellten
Vollaststellung 49, in der sie die Strömung im Ansaugkanal 12 nur
unwesentlich beeinflußt,
beweglich.
-
Im
Betrieb des Verbrennungsmotors 1 wird im Bereich des oberen
Totpunkts des Kolbens 5 Kraftstoff/Luft-Gemisch aus dem
Ansaugkanal 12 ins Kurbelgehäuse 4 angesaugt. Bei
einer Bewegung des Kolbens 5 in Richtung auf das Kurbelgehäuse 4 wird
das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Kurbelgehäuse 4 verdichtet und
strömt
bei der in 1 dargestellten Stellung
des Kolbens 5 durch die Überströmkanäle 11 in den Brennraum 3.
Das Kraftstoff/Luft-Gemisch wird im Brennraum 3 verdichtet
und im Bereich des oberen Totpunkts 5 von der Zündkerze 8 gezündet. Anschließend verlassen
die Abgase den Brennraum 3 durch den Aus-laß 10.
-
Der
Zeitpunkt, wann das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum 3 von
der Zündkerze 8 gezündet wird,
wird über
eine Zündzeitpunktsteuerung
gesteuert. Der Zündzeitpunkt
wird in Abhängigkeit
von der Stellung der Drosselklappe 13 gesteuert. So erfolgt
die Zündung
in Vollaststellung 49 später als in Leerlaufstellung 48.
Um die Zündung
vom normalen Zeitpunkt auf einen früheren Zündzeitpunkt bei Leerlauf umzustellen,
muß die
Leerlaufstellung 48 der Drosselklappe 13 ermittelt
und der Zündzeitpunktsteuerung
ein entsprechendes Signal zugeführt
werden.
-
In 2 ist ein Vergaser 15 mit
einer Einrichtung zur Ermittlung der Leerlaufstellung 48 der
Drosselklappe 13 dargestellt. Die Drosselklappe 13 ist
mit der Drosselwelle 14 im Vergasergehäuse 16 schwenkbar
gelagert. Die Drosselklappe 13 ist dabei mit einer Drehfeder 22 in
Richtung auf ihre Leerlaufstellung gefedert. Die Drehfeder 22 ist
außerhalb
des Vergasergehäuses 16 angeordnet
und stützt
sich mit einem Schenkel am Drosselklappenhebel 19 und mit dem
anderen Schenkel am Vergasergehäuse 16 ab. Am
Drosselklappenhebel 19 kann ein Gaszug angreifen. Mit der
Drosselwelle 14 ist ein Hebel 20 drehfest verbunden.
-
Wie 3 zeigt, besitzt der Hebel 20 einen Anschlag 27,
der in Leerlaufstellung 48 der Drosselwelle 14 am
konischen Abschnitt 23 einer Leerlaufstellschraube 17 anliegt.
Durch Verdrehen der Leerlaufstellschraube 17 kann die Position
des Anschlags 27 auf dem konischen Abschnitt 23,
also auch die Stellung der Drosselklappe 13 in Leerlaufstellung, verändert werden.
Bei der in 3 durch den
gestrichelt dargestellten Hebel 20 angedeuteten Vollaststellung 49 der
Drosselklappe 13 ist der Anschlag 27 von der Leerlaufstellschraube 17 abgehoben.
Die Leerlaufstellschraube 17 ist mit einer Isolierhülse 18 am
Vergasergehäuse 16 gelagert.
Die Leerlaufstellschraube 17 und das Vergasergehäuse 16 sind über elektrische
Leitungen 29 mit einer Steuerung 30 verbunden. Über die
Steuerung 30 kann bei Anliegen einer Spannung festgestellt
werden, ob die Drosselklappe 13 in Leerlaufstellung ist.
Dies ist dann der Fall, wenn der Anschlag 27 am konischen
Abschnitt 23 der Leerlaufstellschraube 17 anliegt
und der Stromkreis so geschlossen ist.
-
4 zeigt die Leerlaufstellschraube 17 in vergrößerter Darstellung.
Die Leerlaufstellschraube 17 ist mit einer Druckfeder 21 gefedert
gelagert. Zwischen dem Vergasergehäuse 16 und der Leerlaufstellschraube 17 ist
die Isolierhülse 18 angeordnet. Die
Leerlaufstellschraube 17 besitzt einen elektrischen Anschluß 24 zur
Verbindung mit einer Spannungsquelle in der Steuerung 30.
Dabei erzeugt der Schalter beim Öffnen
und/oder Schließen
ein Signal, das der Steuerung 30 zugeführt wird.
-
In
den 5 und 6 ist eine Ausführungsvariante
eines Vergasers 25 dargestellt. Gleiche Bezugszeichen wie
in den 1 bis 4 bezeichnen dabei gleiche
Bauteile. Der Vergaser 25 be sitzt ein Vergasergehäuse 26,
in dem die Drosselwelle 14 mit Isolierhülsen 28 gelagert ist.
Die Drosselwelle 14 ist somit gegenüber dem Vergasergehäuse 26 elektrisch
isoliert. Die Leerlaufstellschraube 17 ist im Vergasergehäuse 26 gelagert
und über
dieses mit einer Spannungsquelle verbunden. Die Drosselwelle 14 ist über einen
nicht dargestellten elektrischen Anschluß elektrisch kontaktiert, so
daß der
Spannungsabfall, der sich ergibt, wenn der Anschlag 27 an
der Leerlaufstellschraube 17 anliegt, ermittelt werden
kann. Dadurch wird die Leerlaufstellung der Drosselklappe 13 ermittelt.
-
In
den 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
dargestellt. Der Vergaser 35 besitzt ein Vergasergehäuse 36,
in dem eine Drosselwelle 34 drehbar gelagert ist. Die Leerlaufstellschraube 17 ist im
Vergasergehäuse 36 gehalten.
Die Drosselwelle 34 besteht aus einem elektrisch nichtleitenden
Material, so daß durch
Kontaktierung des Hebels 20 und des Gehäuses 36 oder der Leerlaufstellschraube 17 festgestellt
werden kann, ob die Drosselklappe 13 in Leerlaufstellung
ist.
-
12 zeigt ein Ausführungsbeispiel,
bei dem der Hebel 20 mit einer Isolierung 50 gegenüber der
Drosselwelle 34 elektrisch isoliert ist, so daß der Anschlag 27 gegenüber der
Drosselwelle 34 elektrisch isoliert ist. Durch Kontaktierung
des Hebels 20 und der Drosselwelle 34, dem Vergasergehäuse 36 oder
der Leerlaufstellschraube 17 kann die Leerlaufstellung
der Drosselklappe ermittelt werden.
-
In 9 ist in Draufsicht ein
Hebel 31 gezeigt, der drehfest mit der Drosselwelle 14 verbunden ist
und der mit der Leerlaufstellschraube 17 zusammenwirkt.
Die Leerlaufstellschraube 17 ist in einem Vergasergehäuse 37 gelagert
und entsprechend der in 4 dargestellten
Leerlaufstellschraube ausgebildet. Der Hebel 31 besitzt
einen ersten Anschlag 32, der in Leerlaufstellung der Drosselklappe 13 am in 9 nicht dargestellten konischen
Abschnitt 23 der Leerlaufstellschraube 17 anliegt.
Der erste Anschlag 32 bildet somit mit der Leerlaufstellschraube 17 einen
ersten Schalter. Der Hebel 31 besitzt einen zweiten Anschlag 33,
der in Vollaststellung der Drosselklappe 13 an der Leerlaufstellschraube 17 anliegt und
mit dieser einen zweiten Schalter bildet. Durch Kontaktierung des
Hebels 31 kann so sowohl die Vollaststellung als auch die
Leerlaufstellung der Drosselklappe 13 ermittelt werden.
Zur Unterscheidung der beiden Stellungen kann beispielsweise die Drehzahl
des Motors herangezogen werden. Am Hebel 31 ist eine Befestigung 38 zur
Befestigung des Gaszugs angeordnet.
-
10 zeigt schematisch die
Ausbildung eines mechanischen Schalters, der als Drucktaster ausgebildet
ist. Die Leerlaufstellschraube 17, von der nur der konische
Abschnitt 23 dargestellt ist, ist in einem Vergasergehäuse 39 gelagert.
Ein drehfest mit der Drosselwelle 14 verbundener Hebel 20 besitzt eine
Leitung 43, in der ein elektrischer Kontakt 42 ausgebildet
ist. An dem elektrischen Kontakt 42 ist über eine
Feder 41 ein Anschlag 40 gelagert. In Leerlaufstellung
der Drosselklappe 13 liegt der Anschlag 40 an
dem konischen Abschnitt 23 der Leerlaufstellschraube an.
Der elektrische Kontakt 42 wird hierdurch geöffnet, so
daß der
Stromkreis in der Leitung 43 unterbrochen ist. Dieses Signal
kann der Zündzeitpunktsteuerung
zugeführt
werden. Beim Abheben des Hebels 20 von der Leerlaufstellschraube 17 wird
der elektrische Kontakt 42 ge schlossen und die Steuerung
kann erkennen, daß die
Drosselklappe nicht mehr in Leerlaufstellung ist.
-
11 zeigt schematisch die
Ausbildung eines pneumatischen Schalters. Der konische Abschnitt 23 der
Leerlaufstellschraube 17 ist an einem Vergasergehäuse 44 festgelegt.
An dem drehfest mit der Drosselwelle 14 verbundenen Hebel 20 ist
eine Luftzuführleitung 47 angeordnet.
Die Luftzuführleitung 47 ist
so ausgerichtet, daß eine
Luftdüse 46 einen
Anschlag 45 bildet, der mit dem konischen Abschnitt 23 zusammenwirkt.
Der Anschlag 45 wird dabei von dem konischen Abschnitt 23 in
Leerlaufstellung der Drosselklappe 13 verschlossen. Der
hierdurch entstehende Druckanstieg kann ermittelt und das Signal
der Zündzeitpunktsteuerung
zugeführt werden.
-
Das
Signal des Schalters kann sowohl zur Regelung des Leerlaufs durch
Steuerung des Zündzeitpunkts
als auch durch Gemischsteuerung verwendet werden. Die Steuerung
des Zündzeitpunkts erfolgt
vorteilhaft elektronisch mittels Software, insbesondere über einen
softwareimplementierten PI-Regler. Bei der Nutzung des durch das Öffnen des Schalters
generierten Signals zur Beschleunigungsunterstützung kann beim Verlassen der
Leerlaufstellung auf einen früheren
Zündzeitpunkt
umgeschaltet werden. Ebenso kann zur Beschleunigungsunterstützung das
Gemisch angefettet oder eine Beschleunigerpumpe betätigt werden.
Das Signal kann zur Leerlaufregelung genutzt werden, so daß die Leerlaufdrehzahl
wirkungsvoll begrenzt werden kann und sichergestellt ist, daß im Leerlauf
beispielsweise ein vom Verbrennungsmotor angetriebenes Werkzeug nicht
mitlaufen kann. Um zu vermeiden, daß sich im Leerlauf Funken am
Abgasschalldämpfer,
insbesondere in einem Katalysator bilden kön nen, wird bei Überschreiten
bestimmter Drehzahlen der Motor heruntergeregelt. Zur Erkennung
des Leerlaufs kann das vom Schalter erzeugte Signal genutzt werden.
-
Das
vom Schalter erzeugte Signal kann insbesondere auch das Eingangssignal
für eine
Kennfeldzündung,
beispielsweise in Abhängigkeit
von Temperaturen und Lambdawerten, bilden. Dabei ist insbesondere
vorgesehen, daß im
Leerlauf, in Teillast und in Vollast unterschiedliche Kennfelder zum
Einsatz kommen. Beim Einsatz des Verbrennungsmotors in einem handgeführten Werkzeug
wie beispielsweise einer Motorsäge,
einem Trennschleifer oder dergleichen ist es zweckmäßig, in
Leerlaufstellung der Drosselklappe die Bremse für das Werkzeug auszulösen, so
daß ein
Mitlaufen des Werkzeugs im Leerlauf sicher vermieden ist. Das beim Schließen des
Schalters erzeugte Signal kann somit zum Auslösen der Bremse genutzt werden.
Beim Öffnen
des Schalters wird die Bremse durch das Signal des Schalters freigeschaltet.
Weiterhin kann das Signal des Schalters als Signalgeber für den Kaltstart, also
das Starten mit Halbgas, genutzt werden.
-
Im
Ausführungsbeispiel
ist der Schalter an der Drosselklappe für einen Zweitaktmotor beschrieben
worden, es kann jedoch auch ein Einsatz bei anderen Motoren, beispielsweise
bei Viertaktmotoren, vorteilhaft sein.