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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung aus einem Luftfilter und einem Membranvergaser zum Bereitstellen eines Kraftstoff-Luftgemisches für eine Brennkraftmaschine, wobei der Membranvergaser über einen Ansaugkanal mit der Reinluftseite des Luftfilters verbunden ist und mit einer Regelkammer mit einem mit dem Ansaugkanal verbundenen Kraftstoffraum ausgeführt ist, wobei der Kraftstoffraum mit Unterdruck aus dem Ansaugkanal beaufschlagt wird und durch eine zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zum Kraftstoffraum ausgebildete Regelmembran von einem Kompensationsraum getrennt ist, und wobei der Kompensationsraum über mindestens eine Kompensationsleitung vorzugsweise mit der Reinluftseite des Luftfilters verbunden ist.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
DE 10 2008 029 381 A1 ist eine gattungsbildende Anordnung aus einem Luftfilter und einem Membranvergaser zum Bereitstellen eines Kraftstoff-Luftgemisches für eine Brennkraftmaschine bekannt. Um eine lageunabhängige Arbeitsweise des Membranvergasers zu erreichen, wird die Dosierung der zugeteilten Kraftstoffmenge nicht wie bei anderen Vergasern durch einen Schwimmer in einer Schwimmerkammer ermöglicht, sondern durch eine Steuerung mit einer flexiblen Membran, die als Regelmembran oder Steuermembran bezeichnet wird. Die Regelmembran ist auf einer ersten Seite mit dem Unterdruck im Ansaugkanal verbunden, und auf der anderen Seite ist die Regelmembran mit einem Kompensationsdruck, beispielsweise mit Umgebungsluftdruck und/oder dem Druck der Reinluftseite des Luftfilters und/oder dem Druck des Ansaugkanals und/oder dem Druck des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine verbunden.
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Mit dieser Anordnung ist in dem Membranvergaser sowohl eine Kraftstoffpumpe zur Zuteilung des Kraftstoffs aus einem Kraftstofftank in einen Kraftstoffraum und andererseits eine Steuerung für die Zumessung der Kraftstoffmenge integriert. Dieser steuernde Bereich wird durch die Regelmembran gegen die Umgebung abgedichtet, wobei die Regelmembran eine Zwischenwand zwischen dem kraftstoffgefüllten Kraftstoffraum und einem Kompensationsraum bildet. Die dem Kraftstoffraum zugewandte Seite der Regelmembran wird somit mit dem Unterdruck des Ansaugtrakts und die dem Kompensationsraum zugewandten Seite der Regelmembran wird mit dem Druck des Kompensationsraums beaufschlagt. Bei einer Änderung des auf die Regelmembran wirkenden Druckverhältnisses wird die Lage der Regelmembran ebenfalls verändert. Dies verändert die Zumessung des Kraftstoffs im Vergaser und führt somit zu einer geänderten Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft Gemisches.
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Abhängig vom Aufbau und der Auslegung der mit einem Vergaser, insbesondere mit einem Membranvergaser, ausgerüsteten Brennkraftmaschine ist es möglich, dass diese unter Volllast und sinkender Drehzahl abmagert, da überproportional viel Luft zugeführt wird. Um dies zu vermeiden ist bekannt, die Kompensationskammer über einen Kompensationspfad mit einer abhängig von der Motordrehzahl pulsierenden Druckquelle zu verbinden. Eine derartige pulsierende Druckquelle kann beispielsweise der Ansaugkanal und damit auch der Luftfilter sein.
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Abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine können im Kompensationsraum Druckspitzen entstehen, insbesondere dann, wenn die Druckschwingung im Ansaugkanal und/oder im Luftfilter Resonanzeffekte hervorruft. Die Druckspitzen im Kompensationsraum können zu einer Zuteilung einer falschen Kraftstoffmenge führen, wodurch Nachteile beim Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine, entstehen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung aus einem Luftfilter und einem Membranvergaser zum Bereitstellen eines Kraftstoff-Luftgemisches für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, mit der die Nachteile des vorstehend bezeichneten Standes der Technik überwunden werden und mit der insbesondere Druckspitzen im Kompensationsraum der Regelkammer vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung aus einem Luftfilter und einem Membranvergaser zum Bereitstellen eines Kraftstoff-Luft Gemisches für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in der Kompensationsleitung zumindest ein Mittel zur Drosselung der in der Kompensationsleitung vorherrschenden Fluidströmung angeordnet ist.
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Die Erfindung nutzt vorteilhaft die Möglichkeit, in der Kompensationsleitung, die durch einen Schlauch, ein Rohr oder einen Kanal gebildet sein kann, ein Mittel zur Drosselung der Fluidströmung anzuordnen. Bei Druckspitzen in der Reinluftseite des Luftfilters können diese das Mittel zur Drosselung in der Kompensationsleitung nicht passieren oder werden zumindest so stark gedrosselt, dass die Druckspitzen sich nicht bis in den Kompensationsraum der Regelkammer fortsetzen können. Die Mittel zur Drosselung können insbesondere ein progressives Drosselverhalten über einer Druckdifferenz vor und nach dem Mittel zur Drosselung aufweisen, sodass ein Druckausgleich des Kompensationsraumes über der Reinluftseite des Luftfilters ermöglicht bleibt, und erst bei Anstieg der Druckdifferenz oberhalb eines Grenzwertes steigt die Drosselwirkung stark an.
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Die Mittel können als Drosselelement mit einem Drosselquerschnitt ausgebildet sein, der kleiner ist als der Strömungsquerschnitt der Kompensationsleitung. Die Drosselquerschnittsfläche kann 20% bis 80% und bevorzugt 40% bis 60% der Strömungsquerschnittsfläche der Kompensationsleitung betragen, und es hat sich gezeigt, dass das Drosselelement vorteilhaft nach Art einer Blende ausgebildet sein kann, wobei das Drosselelement mit dem verringerten Drosselquerschnitt eine Strömungslänge aufweisen kann, die wenigstens dem Drosseldurchmesser entsprechen kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann das Mittel als Schaumstoffelement, vorzugsweise als offenporiges Schaumstoffelement, ausgeführt sein. Das Schaumstoffelement kann in die Schlauchleitung oder in die Rohrleitung, die die Kompensationsleitung bildet, eingeschoben, eingepresst und/oder eingeklebt werden. Beispielsweise kann das Schaumstoffelement eine Zylinderform oder eine Stabform aufweisen, sodass das Schaumstoffelement in die Kompensationsleitung eingeschoben werden kann. Als weitere Alternative kann das Mittel zur Drosselung durch einen Metallschaumkörper gebildet sein. Dieser kann formstabil ausgebildet sein und beispielsweise einen Metallhydrid umfassen. Insbesondere kann der Metallschaum aus einem Aluminiumwerkstoff bestehen.
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Das Schaumstoffelement kann ein spezifisches Gewicht von 10 kg/m3 bis 65 kg/m3 aufweisen und insbesondere eine Porosität von 10 PPI (Poren pro Inch) bis 60 PPI (Poren pro Inch) aufweisen. In der Kompensationsleitung kann sowohl ein Drosselelement nach Art einer Blende als auch ein Schaumstoffelement gleichermaßen Verwendung finden. Folglich ist eine Kombination beider Mittel zur Drosselung der Fluidströmung in der Kompensationsleitung möglich.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Kompensationsleitung einen Bypass aufweisen, über den der Kompensationsraum wahlweise belüftbar ist. Der Bypass bildet wenigstens auf einem Abschnitt der Kompensationsleitung eine parallele Kompensationsleitung, und es können Mittel vorgesehen sein, um die Fluidströmung durch die Kompensationsleitung und/oder durch den Bypass zu führen.
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Das Mittel zur Drosselung kann mit besonderem Vorteil im Bypass angeordnet sein. Ferner kann zumindest ein Schaltelement vorgesehen sein, mittels dem die wahlweise Zuschaltung des Bypasses ermöglicht ist. Befindet sich das Mittel zur Drosselung der Fluidströmung im Bypass, so kann mit dem Schaltelement die Fluidströmung über das Mittel zur Drosselung geführt werden, oder die Fluidströmung wird über die Kompensationsleitung geführt, ohne dass das Mittel zur Drosselung der Fluidströmung im Bypass durchströmt wird.
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Beispielsweise kann bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine bis zu einer Grenzdrehzahl die Fluidströmung durch die Kompensationsleitung laufen, ohne dass der Bypass durchströmt wird. Wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine weiter erhöht, und übersteigt die Drehzahl die Grenzdrehzahl, kann das Schaltelement die Fluidströmung über den Bypass führen, sodass das Mittel zur Drosselung der Fluidströmung durchströmt wird, und um den Effekt des Abbaus der Druckspitzen zu erreichen, so dass sich allgemein ein drehzahlanhängiges Schalten des Ventils ergibt, das beispielsweise mit einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine erfolgt.
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Das Schaltelement kann beispielsweise als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein, welches vorzugsweise in der Kompensationsleitung angeordnet ist und vom Bypass umschleift sein kann. Damit kann das 2/2-Wegeventil die Fluidströmung durch die Kompensationsleitung sperren, sodass die Fluidströmung über den Bypass und folglich über das Mittel zur Drosselung geführt ist. Öffnet das 2/2-Wegeventil, so kann der Hauptteil der Fluidströmung durch die Kompensationsleitung geführt werden, und der Bypass mit dem Mittel zur Drosselung wird lediglich geringfügig durchströmt, ohne eine Drosselwirkung zu erzielen.
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Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform kann das Schaltelement als 4/3-Wegeventil ausgebildet sein, welches in drei voneinander zu unterscheidende Schaltstellungen gebracht werden kann. In einer ersten Schaltstellung kann eine Verbindung zwischen dem Kompensationsraum und der Reinluftseite frei vom Mittel zur Drosselung geschaffen werden. In einer zweiten Schaltstellung kann eine Verbindung zwischen dem Kompensationsraum und der Reinluftseite geschaffen werden, in der das Mittel zur Drosselung angeordnet ist und in einer dritten Schaltstellung kann eine Verbindung zwischen dem Kompensationsraum und einer umgebenden Atmosphäre geschaffen werden. Das 2/2-Wegeventil und/oder das 4/3-Wegeventil kann mit einem Magnetaktuator angesteuert werden, und der Magnetaktuator kann über eine Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine insbesondere abhängig von der Drehzahl in die entsprechende Schaltstellung gebracht werden.
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Mit noch weiterem Vorteil kann das Drosselelement als regelbares Drosselelement ausgebildet sein, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen und mit dem regelbaren Drosselelement verbunden sein kann, derart, dass die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine den Drosselquerschnitt des Drosselelementes verändert. Die Steuereinrichtung kann überdies mit dem zumindest einen Schaltelement verbunden werden, sodass das Schaltelement mittels der Steuereinrichtung ansteuerbar ist.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine Querschnittsansicht einer Anordnung zum Bereitstellen eines Kraftstoff-Luftgemischs für eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Mittels zur Drosselung der Fluidströmung in einer Kompensationsleitung,
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2 ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Mittels zur Drosselung in einer Kompensationsleitung,
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Mittels zur Drosselung einer Fluidströmung in einer Kompensationsleitung,
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4a ein Ausführungsbeispiel eines zuschaltbaren Mittels zur Drosselung in einer ersten Schaltstellung,
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4b das Ausführungsbeispiel der zuschaltbaren Mittel zur Drosselung in einer zweiten Schaltstellung und
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Anordnung eines Schaltelementes in der Kompensationsleitung.
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1 zeigt eine Anordnung 100 aus einem Luftfilter 10 und einem Membranvergaser 20 zum Bereitstellen eines Kraftstoff-Luftgemisches. Im Gehäuse des Membranvergasers 20 ist ein Ansaugkanal 30 ausgebildet, der durch einen Luftfilter 10 gefilterte Umgebungsluft ansaugt, wobei die Luftzufuhr über eine Drosselklappe 38 und eine Starterklappe 36 reguliert wird. Die Ansaugrichtung der Luft ist durch einen Pfeil angedeutet.
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Über den Ansaugkanal 30 wird aufgrund des in diesem gebildeten Unterdrucks über Einlassöffnungen 32, 34 und 35 aus einem Kraftstoffraum 42 Kraftstoff angesaugt. Der Kraftstoffraum 42 ist einer Regelkammer 40 des Membranvergasers 20 zugeordnet und wird mittels einer flexiblen Membran 44, der so genannten Regelmembran, von einem Kompensationsraum 46 getrennt. Die Regelmembran 44 steuert über ein Zulaufventil den Kraftstoffzulauf von einem Kraftstofftank in den Kraftstoffraum 42.
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Um einen Druckausgleich im Kompensationsraum 46 zu schaffen, ist dieser über eine Kompensationsleitung 50 mit der Reinluftseite 14 des Luftfilters 10 verbunden. Besonders vorteilhaft erweist sich der durch die Kompensationsleitung 50 bedingte Druckausgleich insbesondere an der ersten Einlassöffnung 32, über welche dem Ansaugkanal 30 der Hauptteil des Kraftstoffes zugeführt wird.
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Aufgrund der Verbindung des Kompensationsraumes 46 mit der Reinluftseite 14 durch die Kompensationsleitung 50 liegt in dieser keine gerichtete Strömung vor. Die Strömung in der Kompensationsleitung 50 ist daher mittels beidseitiger Pfeile gekennzeichnet. Alternativ kann der Kompensationsraum 46 über eine Öffnung in seiner Wandung zur Atmosphäre entlüftet sein, sodass der Umgebungsdruck auf die Regelmembran 44 wirkt.
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Um zu verhindern, dass unerwünschte Druckspitzen, insbesondere bei Resonanzschwingungen in der Kompensationsleitung 50, in den Kompensationsraum 46 gelangen, ist in der Kompensationsleitung 50 ein Mittel 60 zur Drosselung der Fluidströmung angeordnet. Das Mittel 60 ist beispielhaft nach Art einer Drossel ausgeführt, und soll lediglich eine Drosselwirkung andeuten, ohne dass das symbolisch dargestellte Mittel 60 auf die Bauart einer Drossel oder beispielhaft einer Blende beschränkt wäre.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Mittels 60 zur Drosselung der Fluidströmung in der Kompensationsleitung 50. Das Mittel 60 ist als Drosselelement 61 ausgebildet, und ist in der Kompensationsleitung 50 angeordnet. Das Drosselelement 61 weist eine zentrisch angeordnete Bohrung auf, die eine Drosselquerschnittsfläche 62 bildet. Die Drosselquerschnittsfläche 62 kann einen Wert besitzen, der lediglich 40% bis 60% der Strömungsquerschnittsfläche der Kompensationsleitung 50 beträgt. Das Drosselelement 61 kann aus einem Kunststoff oder aus einem Metall bestehen, wobei das Drosselelement 61 vorzugsweise eine Beständigkeit gegen Öl und Benzin besitzt. Beispielsweise kann das Drosselelement 61 als Metalldrehteil oder als Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgeführt sein, und die gezeigten trichterförmigen Schrägen 68 besitzen. Damit wird die Strömung durch die Drosselöffnung begünstigt.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Ausbildung des Mittels 60 zur Drosselung der Strömung in der Kompensationsleitung 50. Das Ausführungsbeispiel zeigt das Mittel 60 als Schaumstoffelement 63, das in die Kompensationsleitung 50 eingesetzt ist. Das Schaumstoffelement 63 weist einen offenporigen Schaumstoff auf, und ist etwa zylinderförmig ausgestaltet, um in die Kompensationsleitung 50 eingesetzt zu werden.
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Das Beispiel in den 4a und 4b zeigt die Kompensationsleitung 50 mit einem Bypass 64. In der Kompensationsleitung 50 ist ein Schaltelement 65 eingesetzt, wobei die Anordnung des Schaltelementes 65 in einem Abschnitt der Kompensationsleitung 50 vorgesehen ist, der durch den Bypass 64 umschleift ist. Im Bypass 64 ist das Drosselelement 61 angeordnet, das beispielhaft schaltbar ist und mit einem veränderlichen Querschnitt das Mittel 60 zur Drosselung bildet. Damit ist das Drosselelement 61 regelbar, und die Ansteuerung des Drosselelementes 61 erfolgt über die Steuereinrichtung 67. Das Schaltelement 65 ist als 2/2-Wegeventil ausgebildet, und kann damit zwei Schaltstellungen einnehmen.
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4a zeigt das Schaltelement 65 in einer ersten Schaltstellung, mit der die Kompensationsleitung 50 nicht durchströmt werden kann. Folglich wird der Bypass 64 mit dem Mittel 60 zur Drosselung der Strömung durchströmt, sodass das Mittel 60 seine drosselnde Wirkung entfalten kann.
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In 4b ist das Schaltelement 65 in einer zweiten Schaltstellung gezeigt, und die Strömung kann durch die Kompensationsleitung 50 ohne Unterbrechung erfolgen. Folglich wird der Bypass 64 lediglich geringfügig oder, wie dargestellt durch den Verlauf der Doppelpfeile, gar nicht durchströmt.
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5 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schaltelementes 66 nach Art eines 4/3-Wegeventils 66. Das 4/3-Wegeventil 66 kann in drei Schaltstellungen I, II und III gebracht werden. In einer ersten Schaltstellung I kann eine Verbindung zwischen dem Kompensationsraum 46 und der Reinluftseite 14 frei vom Mittel 60 zur Drosselung geschaffen werden. Diese Schaltstellung I kann beispielsweise dann durch das 4/3-Wegeventil eingenommen werden, wenn die Brennkraftmaschine lediglich mit niedrigen Drehzahlen betrieben wird. Weiterhin kann das 4/3-Wegeventil 66 in eine zweite Schaltstellung II gebracht werden, mit der eine Verbindung zwischen dem Kompensationsraum 46 und der Reinluftseite 14 geschaffen wird, in der das Mittel 60 zur Drosselung angeordnet ist. Diese in der Ansicht gezeigte Schaltstellung kann beispielsweise dann durch das 4/3-Wegeventil 66 eingenommen werden, wenn die Brennkraftmaschine bei hohen Drehzahlen betrieben wird.
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Weiterhin kann das 4/3-Wegeventil 66 in eine dritte Schaltstellung III gebracht werden, mit der eine Verbindung zwischen dem Kompensationsraum 46 und einer umgebenden Atmosphäre 70, beispielsweise der Umgebung, geschaffen wird. Das gezeigte 4/3-Wegeventil 66 kann ebenfalls durch eine Steuereinrichtung 67 angesteuert werden.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiver Einzelheiten und/oder räumliche Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Anordnung
- 10
- Luftfilter
- 14
- Reinluftseite
- 20
- Membranvergaser
- 30
- Ansaugkanal
- 32
- Einlassöffnung
- 34
- Einlassöffnung
- 35
- Einlassöffnung
- 36
- Starterklappe
- 38
- Drosselklappe
- 40
- Regelkammer
- 42
- Kraftstoffraum
- 44
- Regelmembran
- 46
- Kompensationsraum
- 50
- Kompensationsleitung
- 60
- Mittel
- 61
- Drosselelement
- 62
- Drosselquerschnittsfläche
- 63
- Schaumstoffelement
- 64
- Bypass
- 65
- Schaltelement, 2/2-Wegeventil
- 66
- Schaltelement, 4/3-Wegeventil
- 67
- Steuereinrichtung
- 68
- trichterförmige Schräge
- 70
- Atmosphäre
- I
- erste Schaltstellung
- II
- zweite Schaltstellung
- III
- dritte Schaltstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008029381 A1 [0002]
