DE29812679U1

DE29812679U1 - Druckausgleichssystem für einen Kraftstofftank eines Verbrennungsmotors, insbesondere für handgeführte, tragbare Arbeitsgeräte

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Publication number: DE29812679U1
Application number: DE29812679U
Authority: DE
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2008-07-17
Also published as: GB9915847D0; JP2000045901A; FR2781187A1; GB2339856B; GB2339856A; FR2781187B1; US6227176B1

Description

Patent- und Rechtsanwalts-Kanzlei

Patentanwalt Dipl. Ing. Walter Jackisch & Partner

Menzelstr. 40 · 70192 Stuttgart

Firma A 41 004/mxie

Andreas Stihl AG & Co.

Badstr. 115 J 5, j_u;;

71336 Waiblingen

Druckausgleichssystem für einen Kraftstofftank eines Verbrennungsmotors, insbesondere für handqeführte. tragbare

Arbeitsgeräte.

Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichssystem für einen Kraftstofftank eines Verbrennungsmotors, insbesondere für handgeführte, tragbare Arbeitsgeräte der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung.

Aus der EP 0 688 948 A2 ist ein Vergaser für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes, nämlich einer Motorkettensäge bekannt. Die zur Verbrennung erforderliche Luft wird durch einen Ansaugkanal über einen Ansaugluftfilter aus der Umgebungsluft angesaugt, während der zuzumischende Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über einen Vergaser zugeführt wird. Der Vergaser weist eine von einer Membran begrenzte und mit Kraftstoff gefüllte Regelkammer auf. Die Membran steuert einerseits ein Zulaufventil der Regelkammer und begrenzt andererseits einen auf der Trockenseite der Regelmembran liegenden Kompensationsraum. Zur Förderung des Kraftstoffs in die Regelkammer ist eine Kraftstoffpumpe im Vergasergehäuse vorgesehen. Von der Regelkammer gelangt der Kraftstoff zu Düsen, durch die er in den Ansaugkanal eintritt.

Außerdem ist bei der bekannten Anordnung eine Starthilfevorrichtung für den Verbrennungsmotor vorgesehen. Dadurch

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werden die bei stehendem Motor im Vergaser entstandenen Dampfblasen beseitigt, die anderenfalls ein Anlaufen der Brennkraftmaschine bei einem folgenden Startversuch behindern würden. Mit Hilfe dieser zwischen der Regelkammer und dem Kraftstofftank angeschlossenen Starthilfevorrichtung wird ein Fluten des Kraftstoffsystems ermöglicht. Die folgenden Startversuche erfolgen dann mit einem gefüllten Kraftstoffsystem, wodurch ein rasches Starten des Verbrennungsmotors bei wenigen Startversuchen gewährleistet ist.

Der Kraftstofftank ist bei solchen Arbeitsgeräten hermetisch geschlossen, um Leckage selbst bei den unterschliedlichsten Arbeitslagen des Arbeitsgerätes zu vermeiden. Ein Kraftstoffverbrauch infolge des Betriebs des Verbrennungsmotors führt zu einem sich im Kraftstofftank bildenden Unterdruck. Dies kann zu einer derartig stark abnehmenden Kraftstoffmenge führen, daß bei dem zu speisenden Vergaser bzw. dem von dem Vergaser versorgten Verbrennungsmotor Funktionsstörungen auftreten.

Aus der DE 43 29 876 Al ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Belüftung ermöglicht, wobei das Belüftungsventil sich an einer zusätzlich dafür angefertigten Öffnung am Kraftstofftank befindet. Es kann auch ein Entlüftungsventil am Kraftstofftank angeordnet sein, um einen durch Erwärmung entstehenden Oberdruck abzubauen. Solche Vorrichtungen, bei denen die Be- oder Entlüftungsventile mit der Atmosphäre direkt in Verbindung stehen, werden allgemein als "offenes System" bezeichnet.

In der DE 196 04 288 Cl ist ein "geschlossenes System" zur Be- und Entlüftung des Kraftstofftanks beschrieben. Dieses System beruht auf der Anordnung einer Druckausgleichsleitung mitsamt einem Be- und Entlüftungsventil zwischen

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dem Ansaugkanal und einem an den Kraftstofftank selbst angeschlossenen Ausgleichsbehälter. Die Verbindung der Druckausgleichsleitung mit dem Ansaugkanal oder mit einem Kompensationskanal, der an der Kompensationskammer angeschlossen ist, bildet ein geschlossenes System, durch das bei sachgemäßer Benutzung des Arbeitsgerätes ein Kraftstoff austritt in die Atmosphäre weitgehend verhindert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckausgleichssystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung derart weiterzubilden, daß mit minimalem Aufwand ein unerwünschtes Druckniveau im Kraftstofftank verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Druckausgleichssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Starthilfevorrichtung besteht vorzugsweise aus einer Startpumpe mit einem Kombinationsventil, das mit der Saugleitung an der Regelkammer und mit der Rücklaufleitung an dem Kraftstofftank angeschlossen ist. Eine manuelle oder automatisierte Betätigung der Startpumpe beim Starten des Verbrennungsmotors wälzt Kraftstoff mitsamt den Dampfblasen oder Lufteinschlüssen um, die sich bei stillstehender Brennkraftmaschine im Kraftstoff bilden. Dieses Fluidgemisch aus Kraftstoff, Dampfblasen und/oder Luft wird durch die Saugleitung und die Rücklaufleitung bis zum Kraftstofftank gefördert. Somit ist ein Fluten der Regelkammer mit flüssigem Kraftstoff erzwungen und eine zum Anlaufen des Verbrennungsmotors genügende Kraftstoffmenge über Leerlaufdüsen gewährleistet. Die Anordnung eines Druckausgleichsventils an der Rücklaufleitung zwischen der Starthilfevorrichtung und dem Kraftstofftank vermeidet einen zusätzlichen Anschluß am Tank. Bevorzugt umfaßt das Druckaus-

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gleichsventil zur Belüftung ein Entenschnabelventil und zur Entlüftung einen pilzförmigen Ventilkopf mit einem flexiblen Dichtrand, der auf einem Ventilsitz liegt.

Bei laufendem Motor baut sich aufgrund der Kraftstoffentnahme im Kraftstofftank ein Unterdruck auf. Da das Druckausgleichsventil zur Belüftung ausgebildet ist, beispielsweise in Form eines Entenschnabelventils, kann durch nachströmende Luft ein Unterdruck vermieden werden. Diese Luft wird über die Druckausgleichsleitung von der Reinseite des Luftfilters gesaugt, was sicherstellt, daß kein Schmutz in den Kraftstoff eindringen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Druckausgleichsventil auch zur Entlüftung des Kraftstofftanks ausgebildet. Baut sich im Kraftstofftank ein überdruck auf, so wird durch den Druck der Dichtrand vom Ventilsitz abgehoben, und die mit Kraftstoffschwaden angereicherten Dämpfe können über die Druckausgleichsleitung unmittelbar auf die Reinluftseite des Ansaugluftfilters geführt werden. Da erst bei Überschreitung eines bestimmten Schwellwertes im Kraftstofftank die Entlüftungsöffnung vom Dichtrand freigegeben wird, wird kein Kraftstoff während des Pumpens mittels der Starthilfevorrichtung aus der Regelkammer durch das Lüftungssystem herausfließen, da der hierbei entstehende Druck unterhalb des Schwellwertes liegt. Das Druckausgleichsventil ermöglicht jedoch ein Entweichen von Luft, gegebenenfalls mit KraftstoffSchwaden bei vorgegebener Druckerhöhung im Tank. Selbst wenn dabei eine geringe Menge Kraftstoff durch das Ausgleichsventil in die Druckausgleichsleitung übertritt, wirkt sich dies nicht nachteilig auf das Betriebsverhalten aus, da der Kraftstoff beim Eintritt in den Ansaugkanal bzw. in den Luftfilterkasten von einströmender Verbrennungsluft aufgenommen und

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durch den Venturikanal zum Verbrennungsmotor hin abgeführt wird.

Durch die Verwendung einer bereits vorhandenen Leitung als Anschluß für das Be- und Entlüftungssystem des Kraftstofftanks ist ein weiterer Anschluß am Kraftstofftank nicht erforderlich. Auf diese Weise kann das Tankventilationssystem in einer geschützten, leicht an das Arbeitsgerät anzupassenden Lage angeordnet werden. Dadurch wird eine platzsparende Anordnung in der Nähe des Membranvergasers und des Kraftstofftanks möglich, was unter anderem auch zu geringeren Herstellungskosten führt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Beschreibung und der Zeichnung, die eine schematische Darstellung eines Kraftstoffversorgungssystems mit einem Membranvergaser für einen Verbrennungsmotor zeigt, näher erläutert.

Das in Fig. 1 mit den Ventilvarianten gemäß Fig. la, Ib, Ic schematisch dargestellte Kraftstoffversorgungssystem umfaßt im wesentlichen einen Membranvergaser 1 für einen Verbrennungsmotor 9, einen Ansaugkanal 13, einen Kraftstofftank 16 und eine Starthilfevorrichtung 21. Der Kraftstofftank 16 weist eine Einfüllöffnung 6 mit einem Tankverschluß 18 auf. Der Verbrennungsmotor 9 besteht aus einem Kurbelgehäuse 10 mit einem Zylinder 11, dem über einen Ansaugkanal 13 ein Kraftstoff/Luft-Gemisch zum Betrieb des Verbrennungsmotors 9 zuführbar ist. Das Kraftstoff/Luft-Gemisch wird in dem Membranvergaser 1 gebildet, der einerseits über einen Ansaugluftfilter 14 Verbrennungsluft ansaugt und dem Kraftstoff aus einer Regelkammer 4 über Düsen, von denen hier nur eine Hauptkraftstoffdüse 8 schematisch im Venturiabschnitt 15 dargestellt ist, zugeführt

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wird. Der in den Ansaugkanal 13 eintretende Kraftstoff vermischt sich dort mit der Luft. Der Kraftstoff wird aus dem Kraftstofftank 16 über ein Zulaufventil 7 der Regelkammer 4 zugeführt.

Zur Förderung des Kraftstoffs ist eine Kraftstoffpumpe 20 vorgesehen. Der Sauganschluß der Kraftstoffpumpe 20 ist über eine Kraftstoffleitung 19a mit dem Kraftstofftank 16 verbunden. Der Druckanschluß der Kraftstoffpumpe 20 steht über eine Kraftstoffleitung 19b mit dem Zulaufventil 7 in Verbindung, wobei das Zulaufventil 7 von einer Regelmembran 2 gesteuert ist, welche die Regelkammer 4 begrenzt.

Die Regelmembran 2 begrenzt andererseits auf ihrer Trockenseite einen Kompensationsraum 3, der über einen Kompensationskanal 12 mit dem·Ausgleichskanal 13 zwischen Vergaser 1 und Ansaugluftfilter 14 bzw. mit dessen Reinluftseite 27 verbunden ist. Dies hat zur Folge, daß der auf der Reinluftseite 27 bei zunehmender Verschmutzung des Luftfilters 14 anwachsende Unterdruck gleichzeitig im Kompensationsraum 3 ansteht, wodurch der zum öffnen des Zulaufventils 7 in der Regelkammer 4 erforderliche Unterdruck erhöht wird. Auf diese Weise kann die bei zunehmender Verschmutzung des Luftfilters abnehmende Luftmenge durch entsprechend reduzierte Kraftstoffzugabe kompensiert werden, d.h. das Kraftstoff/Luft-Gemisch bleibt weiterhin unverändert.

Der Kraftstofftank 16 ist über eine Rücklaufleitung 24 mit einer Starthilfevorrichtung 21 und eine Saugleitung 23 mit der Regelkammer 4 des Membranvergasers 1 verbunden. Die Starthilfevorrichtung 21 umfaßt ein Kombinationsventil 22, nämlich aus einem Entenschnabelventil 22b und einem Pilzventil 22a.

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Vor dem Starten des Arbeitsgerätes wird die Regelkammer 4 mit Hilfe der Starthilfevorrichtung 21 geflutet. Dabei wird auf eine elastische, fingergroße Haube 21a der Starthilfevorrichtung 21 mehrmals nacheinander gedrückt. Bei der Entleerung der Haube 21a wird der unter der Haube befindliche Kraftstoff einschließlich enthaltener Dampfblasen oder Lufteinschlüssen durch das Entenschnabelventil 22b des Kombinationsventils 22 über die Rücklaufleitung 24 zum Kraftstofftank 16 geführt. Durch die selbständige Rückstellung der Haube 21a entsteht ein Unterdruck in dem von der Haube begrenzten Raum. Dies führt einerseits zur Schließung des Durchgangs an dem der Rücklaufleitung 24 zugewandten Ende des Entenschnabelventils 22b und andererseits zur öffnung des ansonsten durch das Pilzventil 22a des Kombinationsventils 22 geschlossenen Ansaugkanals 23. Somit wird Kraftstoffgemisch aus der Regelkammer 4 über die Saugleitung 23 angesaugt.

Zur Entlüftung bzw. Belüftung des Kraftstofftanks 16 ist ein Druckausgleichsventil 25 nach Art eines kombinierten Pilz-/Entenschnabelventils 25a/25b in einem gemeinsamen Ventilgehäuse angeordnet. Das Pilzventil 25a weist einen flexiblen Dichtrand 25d auf, der im geschlossenen Zustand des Pilzventils auf einem Ventilsitz liegt. Das Druckausgleichsventil 25 ist einerseits an der Rücklaufleitung 24 der Starthilfevorrichtung 21 und andererseits an dem Ansaugkanal 13, und zwar auf der Reinluftseite 27 des Ansaugluftfilters 14 über eine Entlüftungsleitung 26 angeschlossen.

Bei einem kontinuierlich in Betrieb gehaltenen Arbeitsgerät wird Kraftstoff aus dem Tank 16 verbraucht. Da der Kraftstofftank 16 hermetisch geschlossen ist, ist eine Ver-

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ringerung des Kraftstoffvolumens - in der Zeichnung durch einen Kraftstoffpegel 17 angedeutet - gleichzeitig mit einem Sinken des Druckes im Kraftstofftank 16 verbunden. Um Funktionsstörungen des Verbrennungsmotors 9 durch mangelnde Versorgung mit Kraftstoff zu vermeiden, wird Luft mit vorzugsweise atmosphärischem Druck nachgeführt. Dies erfolgt durch das Druckausgleichsventil 25, da das der Rücklaufleitung 24 zugewandte Ende des Entenschnabelventils 25b durch den Unterdruck öffnet und Luft, gegebenenfalls mit Kraftstoffanteilen über die Entlüftungsleitung 26 der Reinluftseite 27 bzw. dem Ansaugkanal 13 zugeführt wird.

Im Falle einer starken Erwärmung der Umgebungsluft verdunstet ein Teil des im Kraftstofftank 16 enthaltenen Kraftstoffs, was zur Erhöhung des Druckes im Kraftstofftank 16 führt. Beim Erreichen eines vorgegebenen Schwellwertes für den überdruck hebt der flexible Dichtrand 25d des Pilzventils 25a vom Ventilsitz ab und gibt die Entlüftungsleitung 26 frei, so daß sich der überdruck zum Ansaugkanal 13 hin abbauen kann. Damit der Druckabbau hauptsächlich durch Entweichen des Luftstromes erfolgt, ist der Anschluß der Rücklaufleitung 24 an dem Kraftstofftank 16 an der Wand oberhalb des Kraftstoffpegels 17 vorgesehen, an der sich eine Einfüllöffnung 6 für den Kraftstoff bzw. ein Tankverschluß 18 befindet.

Die Ausführungsvarianten der Ventile gemäß Fig. la, Ib, Ic werden nachstehend erläutert. In Fig. la ist ein Pilzventil 25b¹ als Druckausgleichsventil dargestellt, das ausschließlich für die Belüftung des Kraftstofftanks 16 vorgesehen ist. Das Pilzventil 25b' ist - wie bereits beschrieben mit dem elastischen, gewölbten Dichtrand 25d versehen, der bei einem Druckgefälle von der Druckleitung 24 zum Ansaugkanal 13 abdichtet. Bei umgekehrtem Druckgefälle wird der

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Dichtrand 25d vom Ventilsitz 25c abgehoben. Dieses Pilzventil 25b¹ besitzt einen bezogen auf die Ventilsitzebene etwa lotrechten zentralen Befestigungszapfen/ der mit Abstand zu einem Ventilkopf mit dessen Dichtrand 25d eine wulstartige Verdickung aufweist.

Die Variante in Fig. Ib zeigt, daß statt des Pilzventils ein Entenschnabelventil 25b als Druckausgleichsventil in der Entlüftungsleitung vorgesehen sein kann. In Fig. Ic ist eine Variante des Druckausgleichsventils mit einer von einer Feder 25e belasteten Membran 25f, die als Schließglied dient, gezeigt.

Durch die vorstehend beschriebene Erfindung wird eine Tankventilation erreicht, die keinen zusätzlichen Anschluß an dem Kraftstofftank 16 benötigt, was zu einem sowohl hinsichtlich der Funktion als auch der Kosten günstigeren und flexibleren Aufbau führt. Zusätzlich zu dem Belüftungsventil kann optional ein Entlüftungsventil vorgesehen sein, das im Normalbetrieb geschlossen bleibt, so daß bei sachgemäßer Bedienung des Arbeitsgerätes weder Kraftstoff enthaltende Gase noch flüssiger Kraftstoff nach außen treten können.

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Claims

i &iacgr; · . &diams; * Patent- und Rechtsanwalts-Kanzlei Patentanwalt Dipl. Ing. Walter Jackisch & Partrar Menzelstr. 40 · 70192 Stuttgart Firma A 41 004/mxie Andreas Stihl AG & Co. iC, .nnn Badstr. 115 < 3· Juli 1998 71336 Waiblingen Ansprüche

1. Druckausgleichssystem für einen Kraftstofftank eines Verbrennungsmotors (9), insbesondere für handgeführte, tragbare Arbeitsgeräte wie Trennschleifer, Motorkettensägen oder dgl., wobei dem Verbrennungsmotor (9) über den Vergaser (1) ein Kraftstoff/Luft-Gemisch zuführbar ist und der Vergaser (1) einerseits über einen Ansaugkanal (13) mit der Reinluftseite (27) eines Ansaugluftfilters (14) verbunden ist und andererseits aus einer kraftstoffgefüllten Regelkammer (4) Kraftstoff ansaugt, der über ein Zulaufventil (7) aus einem Kraftstofftank (16) in die Regelkammer (4) strömt und das Zulaufventil (7) von einer Regelmembran (2) gesteuert ist und mit einer Starthilfevorrichtung (21), die eine an die Regelkammer (4) angeschlossene Saugleitung (23) und eine an den Kraftstofftank (16) angeschlossene Rücklaufleitung (24) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein an die Rücklaufleitung (24) der Starthilfevorrichtung (21) angeschlossenes Druckausgleichsventil (25) für den Kraftstofftank (16) vorgesehen ist, wobei das Druckausgleichsventil (25) andererseits mit dem Ansaugkanal (13) in Verbindung steht.

2. Druckausgleichssystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die der Rücklaufleitung (24) abgewandte Seite des Druckausgleichsventils (25)

mit der Reinluftseite (27) des Ansaugluftfilters (14) verbunden ist.

3. Druckausgleichssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (25) als in Richtung zur Rücklaufleitung (24) öffnendes Belüftungsventil (25b) ausgebildet ist.

4. Druckausgleichssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (25) zusätzlich als in entgegengesetzter Richtung öffnendes Entlüftungsventil (25a) ausgebildet ist.

5. Druckausgleichssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsventil als Entenschnabelventil (25b) ausgebildet ist.

6. Druckausgleichssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsventil als Pilzventil (25b¹) ausgebildet ist.

7. Druckausgleichssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsventil als federbeaufschlagtes Membranventil (25e, 25f) ausgeführt ist.

8. Druckausgleichssystem nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil ein Kombinationsventil aus einem Entenschnabelventil (25b) und einem Pilzventil (25a) ist.

9. Druckausgleichssystem nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß das Entenschnabelventil

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(25b) in einem axialen Schaft (25c) des Pilzventils (25a) integriert ist.

10. Druckausgleichssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilzventil (25a, 25b¹) einen elastisch verformbaren Dichtrand (25d) aufweist.

11. Druckausgleichssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (24) auf der Seite des Kraftstofftanks (16) angeschlossen ist, an der sich eine Einfüllöffnung (6) für den Kraftstoff bzw. ein Tankverschluß (18) befindet.

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