DE9201455U1

DE9201455U1 - Membrankraftstoffpumpe für einen Membranvergaser

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Publication number: DE9201455U1
Application number: DE9201455U
Authority: DE
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 1992-02-06
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1992-04-02
Anticipated expiration: 2002-02-07
Also published as: JPH05280439A; US5259352A

Description

felohia

Firma A 39 71C/kru

Andreas Stihl
Badstraße 115

7050 Waiblingen ⁵· Februar 1992

Membrankraftstoffpumpe für einen Membranvergaser

Die Erfindung betrifft eine Membrankraftstoffpumpe für einen Membranvergaser eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Zweitaktverbrennungsmotors in einem handgeführten Arbeitsgerät wie Motorkettensäge oder dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer derartigen bekannten Membrankraftstoffpumpe wird im Leerlauf des Zweitaktmotors über den Bypass ein Großteil des im Leerlauf geförderten KraftstoffVolumens zurückfließen, da der Druckregler nur eine geringe Kraftstoffmenge in den Regelraum durchläßt. Der auf der Druckseite der Pumpe gemessene mittlere Druck ist im Leerlauf etwa um den Faktor 10 kleiner als bei einer Pumpe ohne Bypass, so daß der Druckregler entsprechend seiner Kennlinie störungsfrei arbeitet und ein Hauptdüsentropfen weitgehend vermieden ist.

Im Vollastfall fließt eine erhebliche Kraftstoffmenge zum Druckregler, wobei über die Drossel des Bypasses nur eine relativ geringe Kraftstoffmenge abfließt. Auf diese Weise

wird zwar ein über der Drehzahl etwa angepaßtes Fördervolumen der Pumpe bei vom Druckregler zu beherrschendem mittleren Druck erzielt, jedoch ist gerade im Vollastfall die durch den Bypass bedingte Verminderung der Förderleistung nachteilig, so daß zu deren Ausgleich die Pumpe meist größer ausgebildet sein muß.

Auch im Leerlauffall können sich Betriebssituationen einstellen, in denen die vom Prinzip her gewünschte Druckabsenkung durch den Bypass störend ist. Ist zum Beispiel aufgrund einer verstopften Tankentlüftung eine höhere Saugleistung der Pumpe erforderlich, ist die auf der Druckseite vorgenommene Druckabsenkung nachteilig. Durch den Bypass kann sogar eine derartige Druckabsenkung vor dem Druckregler auftreten, daß das Leerlaufgemisch abmagert und der Motor ausgeht. Tritt die vorstehend beschriebene Situation im Teillastbereich auf, bedingt die Abmagerung nicht nur eine störende Leistungseinbuße, ein über eine längere Betriebsdauer abgemagertes Gemisch kann auch zu ernsten Motorschäden wie Kolbenfresser oder dgl. führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Membrankraftstoffpumpe derart weiterzubilden, daß bei Aufrechterhaltung der durch den Bypass gewünschten Druckabsenkung im Leerlauf eine Gemischabmagerung durch verminderte Pumpenleistung sicher vermieden ist.

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

Da der Bypass über,ein Ventil absperrbar ist, dessen Ventilglied von dem im Druckanschluß herrschenden Druck gesteuert

ist, ist ein Schließen des Bypasses bei zu starkem Druckabfall im Druckanschluß gewährleistet, wodurch eine Gemischabmagerung sicher vermieden ist. Andererseits ist aber weiterhin sichergestellt, daß - insbesondere im Leerlauffall - ein zu hoher Druck über den Bypass abgebaut wird, da der zu hohe Druck zu einer Verlagerung des Ventilgliedes im Sinne eines Öffnens des Absperrventils führt.

Das Ventilglied ist vorteilhaft eine Membran, welche eine vom Druckanschluß zum Druckregler durchströmte Steuerkammer begrenzt und den von der Steuerkammer abgehenden Bypass in seiner Ruhestellung abdeckt. Da die Membran die Steuerkammer begrenzt, ist sie permanent dem herrschenden Druck am Druckanschluß ausgesetzt, so daß sie durch entsprechende Verlagerung auf Druckunterschiede reagieren kann. Der insbesondere durch den Randbereich der Membran abgedeckte Bypass wird daher immer dann geöffnet, wenn die Membran aufgrund eines herrschenden hohen Druckes so weit ausgelenkt wird, daß ihr Rand vom abgedeckten Bypass abhebt und diesen freigibt. Fällt der Druck hingegen extrem ab, so kehrt die Membran in ihre Ruhestellung zurück und verschließt den Bypass, so daß die volle Pumpenleistung zur Verfügung steht. Um ein sicheres Schließen der Membran zu gewährleisten, ist auf ihrer der Steuerkammer abgewandten Seite eine Feder, vorzugsweise eine Schraubenfeder, angeordnet, die die Membran in Richtung auf ihre Ruhestellung kraftbeaufschlagt.

Um im Leerlauffall ein sauberes Öffnen des Absperrventils zu gewährleisten, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Membran auf ihrer der Steuerkammer abgewandten Seite vom Saugrohrdruck stromab der Drosselklappe zu beaufschlagen. Immer dann, wenn die Drosselklappe somit geschlos-

sen ist und der Unterdruck stromab der Drosselklappe erhebliche Werte einnimmt, wirkt der Unterdruck im Sinne einer Verlagerung der Membran in Richtung auf den Druckraum, wodurch der Membranrand vom Bypass abhebt und die Pumpe kurzgeschlossen ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Membrankraftstoffpumpe mit angeschlossenem Membranvergaser und erfindungsgemäßem Absperrventil,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Membrankraftstoffpumpe gemäß Fig. 1 mit vom Saugrohrdruck beaufschlagtem Absperrventil.

Der in den Zeichnungen dargestellte Membranvergaser 29 ist insbesondere für Zweitakt-Verbrennungsmotoren in tragbaren, handgeführten Arbeitsgeräten wie Motorkettensägen, Trennschleifern, Freischneidegeräten oder dgl. vorgesehen. Er wird über einen Druckregler 15 von einer Membrankraftstoffpumpe 5 gespeist, die Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Kraftstoffbehälter ansaugt und an den Druckregler 15 fördert. Von der Zuleitung 2 des Kraftstofftanks fließt der Kraftstoff zunächst in einen Ausgleichsraum 3 und von dort über ein als Klappenventil ausgebildetes Rückschlagventil 4 in einen Pumpenraum 7 der Kraftstoffpumpe 5. Der Pumpenraum 7 ist über eine Membran 6 von einem Antriebsraum 8 der Kraftstoffpumpe 5 getrennt. Der Antriebsraum 8 steht mit dem Kurbelgehäuse 9 eines Verbrennungsmotors 1, insbesondere

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Zweitaktmotors, in Verbindung und ist so vom wechselnden Kurbelgehäuseinnendruck beaufschlagt.

Steht im Antriebsraum 8 Unterdruck an, wölbt sich die Membran 6 in der dargestellten Weise, wodurch das Volumen des Antriebsraums 8 verkleinert und das Volumen des Pumpenraums 7 vergrößert wird; über das nun offene Klappenventil 4 wird Kraftstoff über den Sauganschluß 40 in den Pumpenraum 7 angesaugt .

Wechselt der Kurbelgehäuseinnendruck zu positiven Druckwerten, wird die Membran 6 im Sinne einer Volumenverkleinerung des Pumpenraums 7 ausgelenkt und der im Pumpenraum 7 befindliche Kraftstoff druckbeaufschlagt. Das Rückschlagventil 4 schließt und ein auf der Druckseite der Pumpe 5 angeordnetes Rückschlagventil 10, das ebenfalls als Klappenventil ausgebildet ist, öffnet. Der Kraftstoff fließt über einen Druckanschluß 50 in eine Steuerkammer 60 und aus dieser über einen Feinfilter 12 und eine Druckleitung 11 zum Druckregler 15.

Der Druckregler 15 des Membranvergasers 29 besteht im wesentlichen aus einem Regelraum 18, der mittels einer Regelmembran 16 von einem atmosphärischen Druck aufweisenden Raum

17 getrennt ist. Im Zentrum der Regelmembran 16 liegt ein Ende eines Reglerhebels 14 an, dessen anderes Ende ein Zulaufventil 13 steuert. Das Zulaufventil 13 ist als Nadelventil ausgebildet; es kann auch zweckmäßig sein, das Zulaufventil als Flachventil auszubilden. Der Reglerhebel 14 ist im Sinne eines Schließens des Zulaufventils 13 durch eine Feder 14a kraftbeaufschlagt, so daß der Einlaß zum Regelraum

18 zunächst geschlossen ist.

Vom Regelraum 18 führt ein Hauptdüsenkanal 20 über eine Hauptdüse 22 in das Saugrohr 25 des Verbrennungsmotors 1. Der Strömungsquerschnitt des Hauptdüsenkanals 20 ist mittels einer Regelschraube 21 einstellbar. Die Hauptdüse 22 ist durch ein in das Saugrohr öffnendes Rückschlagventil 23 verschlossen. Die Hauptdüse 22 mündet in einem Bereich zwischen einer Starterklappe 24 und einer Drosselklappe 26 in das Saugrohr 25.

Vom Regelraum 18 führt ferner ein Leerlaufdüsenkanal 32 zu einer Leerlaufdüse 27, welche in Leerlaufstellung der Drosselklappe (strichlierte Darstellung) stromab der Drosselklappe 26 in das Saugrohr 25 mündet. Der Öffnungsquerschnitt des Leerlaufdüsenkanals 32 ist durch eine Regelschraube 30 einstellbar. Stromab der Regelschraube 30 zweigt vom Leerlaufdüsenkanal 32 ein Bypasskanal 28 ab, der in Strömungsrichtung der Ansaugluft vor der in Leerlaufstellung stehenden Drosselklappe 26 (strichlierte Darstellung) in das Saugrohr 2 5 mündet.

In der in Fig. 1 dargestellten Vollaststellung ist das Saugrohr 25 voll geöffnet, so daß Kraftstoff sowohl über den Hauptdüsenkanal 20 (Pfeil 19) als auch über den Leerlaufdüsenkanal 32 (Pfeil 19a) in den Venturiabschnitt des Saugrohres 25 angesaugt wird. Der dabei entstehende Unterdruck im Regelraum 18 führt zu einer Verlagerung der Regelmembran 16, wodurch der Reglerhebel 14 betätigt wird, das Zulaufventil 13 öffnet und der von der Membrankraftstoffpumpe 5 geförderte Kraftstoff nachfließt.

In der strichliert dargestellten Leerlaufstellung der Drosselklappe 26 tritt ausschließlich über die Leerlaufdüse 27 Kraftstoff stromab der Drosselklappe 26 in das Saugrohr 25 ein. Um in Leerlaufstellung ein sicheres Schließen des Rückschlagventils 23 der Hauptdüse 22 zu gewährleisten, ist der Druckanschluß 50 der Kraftstoffpumpe 5 mit ihrem Sauganschluß 40 über einen Bypass 70 verbunden, wobei in dem Bypass 70 eine Drossel 71 angeordnet ist. Der Bypass 70 zweigt von einer Steuerkammer 60 ab, in die der Druckanschluß 50 mündet und von der die Druckleitung 11 zum Druckregler 15 abgeht. Die Steuerkammer 60 ist durch eine Membran 61 begrenzt, wobei auf der der Steuerkammer abgewandten Seite der Membran ein Druckraum 62 ausgebildet ist, der vorteilhaft über eine Öffnung 63 zur Atmosphäre belüftet ist. Die Membran 61 liegt quer zum abgehenden Bypass 70 und deckt diesen in ihrer in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung ab. Die Membran 61 bildet somit ein Ventilglied, welches zusammen mit der in die Steuerkammer 60 mündenden Öffnung des Bypasses ein Ventil 72 bildet, durch das der Bypass absperrbar ist.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Membran 61 auf ihrer der Steuerkammer 60 abgewandten Seite durch eine Feder, vorzugsweise eine Schraubenfeder 64, kraftbeaufschlagt. Insbesondere deckt die Membran 61 mit ihrem Randbereich 61a den Bypass ab, wobei die Feder 64 dem abgehenden Bypass 70 gegenüberliegt .

Die die Steuerkammer 60 begrenzende Membran 61, die Membran 6 der Kraftstoffpumpe 5 und die Klappen der Rückschlagventile 4 und 10 sind vorzugsweise an einer gemeinsamen Folie ausgebildet, die zwischen zwei Gehäuseteilen 81 und 82 der Kraftstoffpumpe 5 gehalten ist.

Im Leerlauffall wird über das Nadelventil 13 nur eine geringe Kraftstoffmenge dem Regelraum 18 zufließen, so daß sich in der Druckleitung 11 bzw. der Steuerkammer 16 ein erhöhter Druck aufbaut. Dadurch wird die Membran 61 der Steuerkammer 60 ausgelenkt und hebt - nach Überwindung der Federkraft der Schraubenfeder 64 - vom abgehenden Bypass 70 ab, wodurch im Leerlauffall ein Teil des Fördervolumens zum Sauganschluß zurückfließt, wodurch die Förderleistung der Pumpe abnimmt und der Druck in der Steuerkammer 60 bzw. der Druckleitung 11 auf einen mittleren Druck abgesenkt ist, gegen den das Nadelventil 13 sicher abdichten kann.

Im Vollastfall wird ein erheblicher Kraftstofffluß zum Druckregler 15 auftreten, wodurch ein Druckanstieg über einen Grenzwert nicht auftritt, so daß die Membran 61 im wesentlichen nicht ausgelenkt wird und der abgehende Bypass 7 0 durch den entsprechenden Membranabschnitt unter Wirkung der Schraubenfeder 64 abgedeckt bleibt. Im Vollastfall steht die ungeschmälerte Förderleistung der Kraftstoffpumpe 5 zur Verfügung.

Muß während des Betriebs des Verbrennungsmotors die Kraftstoffpumpe eine erhöhte Saugleistung erbringen, zum Beispiel wenn die Entlüftung des Kraftstoffbehälters verstopft ist, wird zunächst auf der Druckseite der Pumpe 5 in der Steuerkammer 60 der Druck abfallen und die Membran 61 ein Schließen des Bypasses 70 bewirken. Sobald der Bypass geschlossen ist, steht die volle Förderleistung der Pumpe 5 zur Verfügung, um gegen den erhöhten Saugdruck die für einen störungsfreien Betrieb des Verbrennungsmotors notwendige Kraftstoffmenge zum Druckregler 15 zu fördern.

In Weiterbildung der Erfindung gemäß Fig. 2 ist der Druckraum 62 gegen die Atmosphäre verschlossen und steht über einen Druckkanal 80 mit dem Saugrohr 25 in Verbindung. Der Druckkanal 80 zweigt dabei stromab der in Leerlaufstellung dargestellten Drosselklappe vorzugsweise nahe der Drosselklappe aus dem Saugrohr 2 5 ab. Dies hat zur Folge, daß der sich stromab der Drosselklappe im Saugrohrabschnitt 25a bei geschlossener Drosselklappe (durchgezogene Linie), also im Leerlauffall, aufbauende Unterdruck auch im Druckraum 62 ansteht und sich die Membran 61 in den Druckraum 62 wölbt, so daß der abgehende Bypass 70 geöffnet wird. Im Leerlauffall ist somit eine Absenkung der Fördermenge der Pumpe 5 sowie eine Druckabsenkung in der Druckleitung 11 zum Regler 15 erzielt.

Ab einer bestimmten Teillaststellung überfährt die in Pfeilrichtung 26a in die strichlierte Stellung verschwenkte Drosselklappe 26 den Abgang 81 des Druckkanals 80, wodurch der Druckraum 62 mit dem stromauf der Drosselklappe im Saugrohr 25 herrschenden Druck beaufschlagt wird, der höher liegt als der vorher anstehende Unterdruck. Die Membran 61 stellt sich in Richtung auf ihre Ruhelage zurück, wobei die Schraubenfeder 64 ein Schließen des abgehenden Bypasses 70 bewirkt und die Kraftstoffpumpe mit voller Förderleistung arbeitet. Es kann somit ein Schalten des Ventils 72 entsprechend der Stellung der Drosselklappe 26 bewirkt werden. Durch Betätigen der Drosselklappe 26 bzw. des Gashebels kann auch - bei angepaßter Auslegung der Membransteifigkeit und/oder der Schraubenfeder 64 sogar unabhängig vom herrschenden Druck im Steuerraum 60 - ein Verschließen des Bypasses 70 herbeigeführt werden, also ein Umschalten der Förderpumpe 5 auf volle Pumpenleistung erfolgen.

Claims

Patentanwalt
Dlpl.-Ing. W. Jackisch & Partner Menzelstr. 40 · 7000 Stuttgart 1
Firma A 39 7.10/kru
Andreas Stihl
Badstraße 115
5. Februar 1992 Waiblingen

Ansprüche

1. Membrankraftstoffpumpe für einen Membranvergaser eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Zweitaktmotors in einem handgeführten Arbeitsgerät wie Motorkettensäge oder dgl., wobei die Membrankraftstoffpumpe (5) einen vom Kurbelgehäuseinnendruck des Verbrennungsmotors (1) beaufschlagten Antriebsraum (8) und einen durch eine Membran (6) vom Antriebsraum (8) getrennten Pumpenraum (7) aufweist, der über ein erstes Rückschlagventil (4) und einen Sauganschluß (40) mit einem Kraftstoffbehälter und über ein zweites Rückschlagventil (10) und einen Druckanschluß (50) mit einem Druckregler (15) des Membranvergasers (29) verbunden ist, wobei der Druckanschluß (50) über einen mit einer Drossel (71) versehenen Bypasskanal (70) mit dem Sauganschluß (40) in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (70) über ein Ventil (72) absperrbar ist, dessen Ventilglied (61) von dem im Druckanschluß (50) herrschenden Druck gesteuert ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (61) in seine den Bypass (70) sperrende Ruhestellung kraftbeaufschlagt ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (61) eine Membran ist, welche eine vom Druckanschluß (50) zum Druckregler (15) durchströmte Steuerkammer (60) begrenzt und den von der Steuerkammer (60) abgehenden Bypass (70) in seiner Ruhestellung abdeckt.

4. Pumpe nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (61) quer zum abgehenden Bypass (70) liegt.

5. Pumpe nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (70) von einem Randabschnitt (61a) der Membran (61) abgedeckt ist.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (Membran 61) auf ihrer der Steuerkammer (60) abgewandten Seite durch eine Feder (64), vorzugsweise eine Schraubenfeder, kraftbeaufschlagt ist.
7. Pumpe nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (64) dem abgehenden Bypass (70) gegenüberliegt.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (61) auf ihrer

der Steuerkammer (60) abgewandten Seite mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist.
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (61) auf ihrer der Steuerkammer (60) abgewandten Seite vom Saugrohrdruck stromab der Drosselklappe (26) beaufschlagt ist.
10. Pumpe nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Membran (61) begrenzter, der Steuerkammer (60) gegenüberliegender Druckraum (62) über einen Druckkanal (80) mit dem Ansaugrohr (25) stromab der Drosselklappe (26) verbunden ist.
11. Pumpe nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkanal (80) unmittelbar hinter der in Leerlaufstellung befindlichen Drosselklappe aus dem Saugrohr (25) abzweigt und die Druckkanalöffnung bei Verschwenken der Drosselklappe (26) in ihrer Vollaststellung überfahren wird.
12. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerkammer (60) begrenzende Membran (61), die Membran (6) der Kraftstoffpumpe (5) und die als Klappenventile ausgebildeten Rückschlagventile (4, 10) an einer gemeinsamen Folie (80) ausgebildet sind.