DE4125593A1 - Kraftstoffeinspritzpumpe fuer einen zweitaktmotor in einem arbeitsgeraet, insbesondere einer motorkettensaege - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzpumpe für einen Zweitaktmotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Einspritzpumpen nutzen den Kurbelkastendruck zum Antrieb aus. Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens in Richtung auf den unteren Totpunkt wird im Kurbelkasten ein Überdruck aufgebaut, während bei einer folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens der Kurbelkastendruck bis auf Unterdruck abfällt. Der Kurbelkastendruck wächst mit steigender Drehzahl bis zu einem positiven Maximum, welches dann bis zur Höchstdrehzahl konstant bleibt. Die Druckschwankungen im Kurbelkasten lie­ gen etwa zwischen 0,75 bar und -0,2 bar.

Bei wachsenden Drehzahlen verringert sich aufgrund der wach­ senden Strömungswiderstände in den Luftkanälen die Luftfül­ lung der Brennkammern, während die eingespritzte Kraftstoff­ menge aufgrund des im wesentlichen unveränderten Kurbelka­ stenimpulses unverändert bleibt. Um eine Überfettung des Gemisches bei hohen Drehzahlen zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 37 27 267), zur Anpassung der eingespritzten Kraftstoffmenge den Rückraum über einen ge­ drosselten Strömungspfad mit der Atmosphäre zu verbinden. Erst bei hohen Drehzahlen und damit schnellen Bewegungen der Membran wird dieser Strömungspfad wirksam und bewirkt einen sich mit wachsender Drehzahl aufbauenden Gegendruck im Rück­ raum, wodurch der Hub des Pumpenkolbens verringert und eine Reduzierung der Kraftstoffmenge erzielt ist.

Neben der Berücksichtigung dieses dynamischen Verhaltens muß aber auch eine statische Anpassung des Hubes der Einspritz­ pumpe und damit der geförderten Kraftstoffmenge an die Stel­ lung der Drosselklappe, also die zugeführte Luftmenge, gesi­ chert sein. Die in der DE-OS 37 27 267 vorgeschlagene Blatt­ feder gewährleistet die geforderte Anpassung nur unzurei­ chend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Kraftstoffeinspritzpumpe derart weiterzubilden, daß eine optimale Anpassung zwischen der von der Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffmenge und der entsprechend der Dros­ selklappenstellung zuströmenden Luftmenge in jedem Lastpunkt gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Anordnung des Blattfederpaketes ist im ersten Be­ reich des Pumpenkolbenhubes zunächst nur eine Blattfeder wirksam; bei steigender Drehzahl und höherem Kurbelkasten­ druck wächst der Pumpenkolbenhub an, bis die zweite Blattfeder wirksam wird, wodurch eine höhere Federkon­ stante gegeben ist. Die Anordnung des Blattfederpaketes aus zum Beispiel zwei Blattfedern erlaubt den Einsatz einer weichen ersten Blattfeder, wodurch im unteren Lastbereich (teilgeöffnete Drosselklappe) ein fettes Gemisch einstellbar ist. Sobald die Drosselklappe in Richtung Vollastbereich weiter geöffnet wird, wächst der Kurbelkastendruck und der Pumpenkolbenhub nimmt zu, bis die zweite Blattfeder wirksam und die Gesamtanordnung steifer wird. Der Pumpenkolbenhub wird mit größer werdender Drosselklappenstellung nun langsa­ mer anwachsen, wodurch eine Gemischabmagerung erzielt ist. In Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung wächst der Pumpenkolbenhub nach einer Kennlinie an, die bei Wirksam­ werden der zweiten Blattfeder einen Knick aufweist. Es kann zweckmäßig sein, zur noch feineren Anpassung des Pumpenkol­ benhubes an die Drosselklappenstellung weitere Blattfedern vorzusehen, die Kennlinie über den Lastbereich also mit mehreren Knicken auszubilden.

In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Membran und der zugewandten Blattfeder des Blattfederpaketes ein Anlage­ teller angeordnet, an den sich die zugewandte Blattfeder mit zunehmendem Pumpenkolbenhub anlegt. Dadurch wird noch vor dem Kennlinienknick, also dem Einsetzen der zweiten Blattfe­ der, eine kontinuierliche Erhöhung der Federsteifigkeit er­ zielt, so daß bereits im Teillastbereich eine optimale Anpassung möglich wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schemabild einer Einspritzvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Einspritzpumpe im Schnitt,

Fig. 2 in Draufsicht ein im Antriebsraum der erfindungs­ gemäßen Einspritzpumpe angeordnetes, beidseitig gelagertes Blattfederpaket,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einspritzpumpe.

Die dargestellte Einspritzpumpe (Fig. 1, 3) ist für einen Zweitaktmotor 2, insbesondere in handgeführten Arbeitsgerä­ ten wie Motorsägen oder dgl. vorgesehen. Der Motor weist einen Zylinder 3, einen Kolben 4, eine Brennkammer 5, eine Einspritzdüse 6, einen Kurbelkasten 7 sowie eine Kurbelwelle 8 mit einer Kurbelwange 1 und ein Pleuel 9 für den Kolben 4 auf. Ferner ist - wie Fig. 1 zeigt - ein Ansaugstutzen 38 für die Verbrennungsluft vorgesehen, der in den Kurbelkasten mündet. Die Menge der zuströmenden Verbrennungsluft wird durch die Stellung einer im Ansaugstutzen 38 angeordneten Drosselklappe 39 bestimmt.

Bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 4 steigt der Druck im Kurbelkasten 7 an (Überdruck), um dann bei der Aufwärtsbewe­ gung des Kolbens 4 bis auf einen Unterdruck abzufallen. An den Kurbelkasten 7 ist mit einer Druckleitung 12 der Antrieb einer Einspritzpumpe 10 angeschlossen. Über eine Vorförder­ pumpe 15 und eine Kraftstoffleitung 13 wird im Umlaufsystem einem als Rückschlagventil ausgebildeten Ansaugventil 16 der Einspritzpumpe 10 vor einem Kraftstoffilter 11 aus einem Tank 14 Kraftstoff zugeführt und über ein Druckbegrenzungs­ ventil 33 und eine Rückführleitung 24 in den Tank 14 abge­ führt. Der Offnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 33 ist höher eingestellt als der des Ansaugventils 16, so daß Dampfblasenbildung vermieden ist.

Das Ansaugventil 16 liegt auf einer Seite einer Pumpenkammer 18, auf deren anderer Seite ein als Rückschlagventil ausge­ bildetes Auslaßventil 19 angeordnet ist. Von diesem Auslaß­ ventil 19 führt eine Einspritzleitung 20 zur Einspritzdüse 6 des Zweitaktmotors 2.

Die Druckleitung 12 des Kurbelkastens 7 mündet in einen Im­ pulsraum der Einspritzpumpe 10, der von einem gegenüberlie­ genden Rückraum 23 durch eine Membran 22 getrennt ist. Der Impulsraum 21 und der Rückraum 23 bilden den vorzugsweise zylindrischen Antriebsraum der Einspritzpumpe 10.

In der Mitte eines die Membran 22 haltenden Membrantellers 22a ist das Schaftende 25a eines Pumpenkolbens 25 festge­ legt, der in einem Pumpenzylinder 26 im Gehäuse 17 geführt ist und die Pumpenkammer 18 begrenzt. Die Membran 22 bzw. der Membranteller 22a ist durch ein Blattfederpaket 30 in die dargestellte obere Ausgangslage kraftbeaufschlagt.

Das Blattfederpaket 30 ist in Draufsicht rechteckig ausge­ bildet (Fig. 2), wobei die Erstreckung in Längsrichtung we­ sentlich größer als quer zur Längsrichtung ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Blattfederpaket 30 aus zwei einzelnen Blattfedern 31 und 32, die jeweils eine Dicke im Bereich von Zehntel Millimetern haben und aus hochwertigem Federstahl bestehen. Die dem Membranteller 22a zugewandte Blattfeder 31 ist dabei länger ausgebildet als die dem Mem­ branteller 22a abgewandte Blattfeder 32. Die schmalen Enden 30a und 30b der Blattfedern 31 und 32 liegen in Auflagern 27 und 28 aus Stahl, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Anschlagwinkel ausgebildet sind. Die Enden 30a bzw. 30b beider Blattfedern 31 und 32 liegen dabei vorzugsweise eng nebeneinander in etwa einem Auflagepunkt.

Das Auflager 27 liegt im Gehäuse 17 der Einspritzpumpe 10 fest, während das andere Auflager 28 mittels einer Ein­ stellschraube 29 in Längsrichtung des Blattfederpaketes 30 im Gehäuse 17 relativ zum anderen Auflager 27 verschiebbar ist. Auf diese Weise kann das Blattfederpaket 30 derart eingestellt werden, daß in der Ruhelage des Membrantellers 22a bzw. des Pumpenkolbens 25 die Blattfedern entspannt sind, also keine Rückstellkraft auf den Membranteller 22a ausüben.

Wie Fig. 2 zeigt, weist das Blattfederpaket 30 ein mittiges, in Längsrichtung der Blattfedern ausgerichtetes Langloch 40 auf, durch das der Pumpenkolbenschaft 25a ragt. Dieser ist nicht starr mit dem Blattfederpaket verbunden, so daß nach einer Lageveränderung des Auflagers 28 kaum Querkräfte auf den Pumpenkolbenschaft 25a wirken. Auch nach Verstellung des Auflagers 28 liegt das Blattfederpaket 30 weitgehend symme­ trisch zur Pumpenkolbenlängsachse 47 (Fig. 1). Dabei liegt das Blattfederpaket 30 mit seinem mittleren Längsabschnitt in Längsrichtung der Blattfedern verschiebbar an der Membran 22 an.

Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 4 wirkt der positive Druckimpuls im Kurbelkasten über die Druckleitung 12 auf die Membran 22, wodurch der Pumpenkolben 25 in die Pumpenkammer 18 einfährt und über das Auslaßventil 19, die Einspritzlei­ tung 20 und die Einspritzdüse 6 Kraftstoff in die Brennkam­ mer 5 des Zweitaktmotors eingespritzt wird.

Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 fällt der Druck im Kurbelkasten bis auf einen Unterdruck ab, so daß die Membran 22 mit dem Pumpenkolben 29 unter der Wirkung des Blattfeder­ paketes 30 und des negativen Druckimpulses im Impulsraum 21 in ihre Ruhelage zurückfährt (Fig. 1). Bei der Aufwärtsbewe­ gung des Pumpenkolbens 25 wird über das Ansaugventil 16 un­ ter Vordruck stehender Kraftstoff angesaugt und die Pumpen­ kammer 18 aufgefüllt.

Das Blattfederpaket 30 ist so vorgesehen, daß in einem er­ sten Hubbereich zunächst nur die Blattfeder 31 wirksam ist und ab einem zweiten Hubbereich zusätzlich die Blattfeder 32 wirksam wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die längere Blattfeder 31 im Bereich der Längsmittelachse 47 des Pumpenkolbens 25 mit axialem Abstand u zur kürzeren Blattfe­ der 32 (Fig. 2). Mit wachsendem Pumpenkolbenhub werden somit die notwendigen Betätigungskräfte nicht linear, sondern nach einer geknickten Kennlinie ansteigen. Der Pumpenkolbenhub ist so entsprechend der Kennlinie der Drosselklappenstellung angepaßt, wobei im unteren Lastbereich ein fetteres Gemisch eingestellt ist als im oberen Last- bzw. Vollastbereich. In jedem Lastpunkt steht somit ein optimal angepaßtes Gemisch zur Verfügung. Insbesondere ist bei fallender Last, also plötzlich geschlossener Drosselklappe, eine Anpassung der eingespritzten Kraftstoffmenge an die verminderte Menge noch zugeführter Verbrennungsluft gewährleistet.

Es kann vorteilhaft sein, die Blattfedern 31 und 32 des Blattfederpaketes 30 unverlierbar miteinander zu verbinden, zum Beispiel an ihren Enden 30a bzw. 30b. Hierdurch kann die Montage erleichtert werden.

Wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 3 zu ersehen, ist zwischen dem Membranteller 22a und der ihm zugewandten Blattfeder 31 ein Anlageteller 34 ange­ ordnet, der am Membranteller 22a befestigt oder einteilig mit ihm ausgebildet ist. Der Anlageteller 34 hat eine dem Blattfederpaket 30 zugewandt liegende Anlagefläche 35, die in gleicher Richtung wie die zugewandte Blattfeder 31 ge­ wölbt ist. Diese konkave Wölbung der Anlagefläche 35 ist da­ bei so vorgesehen, daß mit wachsendem Pumpenkolbenhub die zugewandte Blattfeder 31 über einen wachsenden Längenab­ schnitt am Anlageteller anliegt, wodurch sich mit wachsendem Pumpenkolbenhub eine Versteifung der Feder 31 ergibt. Auf diese Weise ist bereits im unteren Lastbereich durch kon­ struktive Festlegung der Wölbung der Anlagefläche 35 die Kennlinie der Blattfeder 31 beeinflußbar und damit der Dros­ selklappenstellung anpaßbar; sofern die Anpassung zufrieden­ stellend ist, kann sogar auf ein Blattfederpaket an sich verzichtet werden. Vorteilhaft ist der Anlageteller 34 in Kombination mit einem Blattfederpaket aus mehreren einzelnen Blattfedern 31, 32 vorgesehen, wodurch eine genauere Gestal­ tung der gewünschten nicht linearen Kennlinie entsprechend der Drosselklappenstellung möglich ist.

Claims (10)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für einen Zweitaktmotor, insbe­ sondere in tragbaren, handgeführten Arbeitsgeräten wie Motorkettensägen oder dgl., mit einem pneumatischen An­ triebsraum, der durch eine Membran (22) in einen mit dem Kurbelkastendruck beaufschlagten Impulsraum (21) und einen Rückraum (23) aufgeteilt ist und die Membran (22) mit einem in einem Pumpenzylinder (26) geführten Pumpen­ kolben (25) verbunden ist, der im Pumpenzylinder (26) eine Pumpenkammer (18) begrenzt, wobei ein positiver Druckimpuls im Impulsraum (21) den mit der Membran (22) verbundenen Pumpenkolben (25) gegen die Kraft einer dia­ gonal im Rückraum (23) angeordneten Blattfeder (30) in die Pumpenkammer (18) einfährt, wodurch Kraftstoff ein­ gespritzt wird und beim Rückhub des Pumpenkolbens (25) Kraftstoff angesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder durch ein Blattfederpaket (30) aus einzelnen Blattfedern (31, 32) gebildet ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Membran (22) zuge­ wandte Blattfeder (31) des Blattfederpaketes länger ist als die der Membran abgewandte Blattfeder (32) (Fig. 2).

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Blattfedern (31, 32) in Längsrichtung des Pumpenkolbens (25) mit Abstand (u) zueinander liegen.

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blattfederpaket (30) an seinen Enden (30a, 30b) in Auflagern (27, 28) gehäuse­ fest abgestützt ist und zumindest ein Auflager (28) in Längsrichtung des Blattfederpaketes (30) relativ zum an­ deren Auflager (27) verschiebbar ist.

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blattfederpaket (30) symmetrisch zur Längsachse (47) des Pumpenkolbens (25) ausgebildet ist.

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Blattfederpaket (30) ein etwa mittiges, symmetrisches Langloch (40) aufweist, durch das der Schaft (25a) des Pumpenkolbens (25) ragt.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Blattfederpaket (30) mit seinem mittleren Längsabschnitt in Längsrichtung ver­ schiebbar an der Membran (22) anliegt.

8. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Membran (22) und der zugewandten Blattfeder (31) des Blattfederpake­ tes (30) ein Anlageteller (34) angeordnet ist, an den sich die zugewandte Blattfeder (31) mit zunehmender Be­ lastung anlegt.

9. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (35) des Anlagetellers (34) in gleicher Richtung wie das Blatt­ federpaket (30) gewölbt ist.

10. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlageteller (34) ein­ teilig mit dem Membranteller (22a) ausgebildet ist.