EP1957782A1

EP1957782A1 - Vergaser für einen verbrennungsmotor sowie verfahren zur gesteuerten kraftstoffzufuhr

Info

Publication number: EP1957782A1
Application number: EP06829439A
Authority: EP
Inventors: Martin Fischer; Lars Ottosson
Original assignee: Bing Power Systems GmbH; RE Phelon Co Inc
Current assignee: Bing Power Systems GmbH; RE Phelon Co Inc
Priority date: 2005-12-10
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-08-20
Also published as: WO2007065701A1; US20090211555A1; DE102005059080A1

Abstract

Um eine geregelte Kraftstoffzufuhr in einen Mischraum (6) eines Vergasers zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass eine Nadel (36) in Bezug auf einen Saugtakt des Motors getaktet wischen einer Offen- und einer Geschlossen-Position gegen einen Nadelsitz (28) verfährt. Hierdurch wird die über einen Kraftstoffkanal (8) in den Mischraum (6) einströmende Kraftstoffmenge drehzahl- und motorlastabhängig gesteuert.

Description

Beschreibung

Vergaser für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren zur gesteuerten Kraftstoffzufuhr Die Erfindung betrifft einen Vergaser für einen Verbrennungsmotor mit einem Mischraum, der eine filterseitige Einströmöffnung für Luft und eine motorseitige Ausströmöffnung für ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aufweist und in den an eine Mündungsöffnung ein Kraftstoffkanal mündet in dem eine sich verjüngende Nadel verfahrbar ist derart, dass die Kraftstoffzufuhr in den Mischraum gesteuert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur gesteuerten Kraftstoffzufuhr in den Mischraum eines solchen Vergasers.

Ein derartiger Vergaser saugt beim Betrieb des Verbrennungsmotors aufgrund des entstehenden Unterdrucks Umgebungsluft über einen Filter an. Durch den Unterdruck strömt zugleich über den Kraftstoffkanal, der auch als Mischrohr bezeichnet wird, Kraft- stoff in den Mischraum und bildet dort mit der Luft ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches in einen Verbrennungsraum des Motors einströmt. Im Vergaser ist motorseitig eine Drosselklappe angeordnet. Da der Kraftstoff bei einem derartigen Vergaser aufgrund des Unterdrucks angesaugt wird, ist eine last- und drehzahloptimiert gesteuerte oder geregelte Kraftstoffzufuhr in den Mischraum nicht oder nur schwer möglich.

Um gesetzlich vorgeschriebene Abgasnormen einhalten zu können, ist bei Personenkraftwagen eine Einspritzanlage vorgesehen. Diese ist jedoch vergleichsweise teuer und aufwändig. Bei Kleinmotoren, wie sie beispielsweise für (Klein-) Krafträder, Bearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Kettensägen oder Rasenmähern, eingesetzt werden, werden die im Vergleich zu der Einspritzanlage günstigeren Vergaser eingesetzt. Für diese Kleinmotoren sind die gesetzlichen Anforderungen im Hinblick auf die Abgaswerte weniger kritisch, werden jedoch zunehmend auch für Kleinmotoren verschärft. Aus der DE 102 18 084 A1 ist ein Vergaser zu entnehmen, bei dem mit Hilfe eines Pie- zoelements der Strömungsquerschnitt einer Kraftstoffdüse zur Kraftstoff-Zufuhr gesteuert oder geregelt wird. Eine derartige Kraftstoffdüse ist üblicherweise dem Kraftstoffkanal in Strömungsrichtung des Kraftstoffes vorgeschaltet. Aus der US 5,809,971 ist ein Vergaser zu entnehmen, dessen Kraftstoffzufuhr durch ein Magnetventil verriegelt und durch ein weiteres Stellglied geregelt wird.

Aus der CH 216038 A sowie der BE 406646 A ist zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr eine Nadel vorgesehen, die in Abhängigkeit der Drosselklappenstellung den Strömungsquerschnitt der Kraftstoffdüse verändert. Aus der DE 2529663 A1 sowie der DE 8510540 U1 sind jeweils Vergaser zu entnehmen, bei denen wiederum eine Nadel zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr eingesetzt werden, wobei diese in Abhängigkeit des Lambda-Werts angesteuert wird und nur zwischen zwei definierten Durchflusswerten oder kontinuierlich mit einem Stellmotor geregelt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und zuverlässige Steuerung der Kraftstoffzufuhr in den Mischraum eines Vergasers zu ermöglichen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass im Kraftstoffkanal eine Nadel motorlastabhängig und drehzahlabhängig gesteuert verfahrbar ist. Dabei wird die Nadel mit Hilfe einer geeignet ausgebildeten Steuereinheit derart angesteuert, dass die Nadel bei einer bestimmten Kurbelwellenposition in eine Geschlossen -Stellung verfährt und bei einer späteren Kurbelwellenposition wieder in eine Offen-Stellung verfährt. Die Kurbelwellenpositionen, bei denen das Ventil öffnet bzw. schließt, werden in Abhängigkeit der Motorlast und der Drehzahl von der Steuereinheit errechnet und bestimmt. Die Steuereinheit greift hierzu auf geeignete mit der Motorlast und der Drehzahl korrelierte Eingangsgrößen zurück. In Bezug zu einem jeweiligen Saugtakt des Motors verfährt daher das Ventil getaktet zwi- sehen der Geschlossen- und der Offen-Position. Die beiden Kurbelwellenpositionen, zwischen denen das Ventil sich in der Geschlossen-Stellung befindet, liegen üblicherweise innerhalb eines Saugtaktes des Motors. Die Kurbelwellenposition, bei der das Ventil schließt, kann auch vor Beginn des Saugtaktes liegen. Die spätere Kurbelwellenposition, bei der das Ventil wieder öffnet, kann prinzipiell auch nach Beendigung des Saugtaktes liegen.

Durch diese getaktete Betriebsweise entsteht ein sogenanntes Schließfenster, also ein Zeitraum, in dem der ansonsten offene Kraftstoffkanal verschlossen ist. Durch die Länge dieses Schließfensters oder auch seine Position bezogen auf einen jeweiligen Saugtakt des Motors wird der Kraftstoffzufluss bestimmt. Die zeitliche Länge wird hierbei bestimmt durch den Drehwinkel der Kurbelwelle. Auch die zeitliche Position wird durch den Drehwinkel der Kurbelwelle bestimmt. Die Steuereinheit ist daher derart aus- gebildet, dass sie bei bestimmten Dreh-Positionen der Kurbelwelle während zweier Vollumdrehungen der Kurbelwelle (4-Takt-Motor) das Ventil schließt bzw. öffnet. Diese bestimmten Dreh-Positionen der Kurbelwelle werden in Abhängigkeit der Motorlast und der Drehzahl geregelt. Beim 2-Takt-Motor geschieht dies während einer Vollumdrehung der Kurbelwelle.

Die Drehzahl des Motors ist dabei durch die Drehzahl der Kurbelwelle definiert. Die Motorlast ist im Wesentlichen bestimmt durch den Öffnungswinkel der Drosselklappe.

Die Nadel wird hierbei ausschließlich zwischen der Geschlossenen-Stellung und der Offenen-Stellung verfahren. Zur Regelung der Kraftstoffzufuhr wird die Nadel also getaktet gegen den Nadelsitz verfahren, wobei die Zeitdauer, während der die Nadel in der Geschlossen-Stellung verharrt, gesteuert wird. Die Steuerung der Kraftstoffzufuhr erfolgt über die Schließzeiten der Nadel im Nadelsitz bezüglich eines Saugtaktes des Motors. Insgesamt wird bei dieser getakteten Betriebsweise durch periodisches Öffnen und Schließen in Verbindung mit der geregelten Öffnungs- bzw. Schließzeit der Kraft- stoffdurchfluss an das Verbrauchsverhalten des Motors angepasst. Bei dieser Betriebsweise finden motor- und drehzahlabhängig oftmals mehrere tausend Schließvorgänge pro Minute statt, beispielsweise 3.000 Schließvorgänge pro Minute. Es erfolgt daher ein sehr schnelles Ansprechen der Ventilsteuerung. Bei einem Viertaktmotor wird pro Steuerzyklus (und damit pro 2 Kurbelwellenumdrehungen des Motors), der die vier Arbeitstakte des Motors umfasst, das Magnetventil einmal für eine vorgegebene Zeitdauer und zu einem definierten Zeitpunkt geschlossen.

Durch dieses getaktete Verfahren der Nadel zwischen zwei diskreten Stellungen be- steht daher bei geringem konstruktiven und steuertechnischen Aufwand die Möglichkeit, bedarfsweise ein mageres Kraftstoff-Luft Gemisch mit einem geringen Kraftstoffanteil oder ein fettes Gemisch mit hohem Kraftstoffanteil einzustellen. So besteht beispielsweise durch die Steuerung der Kraftstoffzufuhr insbesondere auch die Möglich- keit, das Beschleunigungsverhalten des Motors durch Einstellen eines fetten Gemisches zu verbessern.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist als steuerbarer Aktuator zur Betätigung der Nadel insbesondere ein Magnetventil vorgesehen. Über einen derartigen Aktuator ist problemlos ein - insbesondere im Vergleich zu einem Piezo-Stellelement - vergleichsweise großer Verstellweg erzielbar, so dass die Kraftstoffdosierung in einfacher Weise erfolgen kann. Zudem lässt sich diese Art von Aktuator problemlos ansteuern. Das Magnetventil erlaubt dabei ein sehr schnelles, vom Motortakt abhängiges Regeln der Kraftstoffzufuhr. Ein Magnetventil ist zudem ein in vielen Fällen erprobtes Absperrventil.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Aktuator an der der Mündungsöffnung gegenüberliegenden Seite des Mischraums angeordnet. Ein von dem Aktuator betätig- tes und auf die Nadel einwirkendes Stellelement, beispielsweise ein Stößel, wird dabei insbesondere durch den Mischraum hindurchgeführt. Die Nadel bzw. der Stößel wird daher von außen über die Mündungsöffnung in den Kraftstoffkanal eingeführt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass sich eine homogene Kraftstoffströmung ausbilden kann und ein unerwünschter Pumpeffekt vermieden ist. Ein solcher Pumpeffekt könnte näm- lieh auftreten, wenn die Nadel oder der Stößel im mit Kraftstoff gefüllten Bereich innerhalb des Kraftstoffkanals bewegt werden würde, so dass durch eine Vorwärtsbewegung der Nadel im Kraftstoffkanal Kraftstoff zur Mündungsöffnung gepumpt werden würde bzw. bei einem Rückfahren Kraftstoff von der Mündungsöffnung weggezogen werden würde.

Die Nadel und der Nadelsitz sind bevorzugt konisch ausgebildet, um einen sicheres und materialschonendes Öffnen und Schließen zu gewährleisten. Sie sind derart aufeinander abgestimmt, dass ein dichtes Verschließen des Kraftstoffkanals ermöglicht ist. In einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist der Nadelsitz im Kraftstoffkanal beabstandet von der Mündungsöffnung angeordnet. Durch diese Maßnahme kann der Kraftstoffkanal im vorderen, zur Mündungsöffnung orientierten Bereich eine Art mechanische Führung für die Nadel ausbilden. Bevorzugt ist im Bereich und vorzugsweise direkt an der Mündungsöffnung, an der sich der Kraftstoffkanal in den Mischraum öffnet, ein Rückschlagventil im Kraftstoffkanal angeordnet. Hierdurch wird ein ungewolltes Rückströmen von Luft oder eines Luft- Kraftstoff-Gemisches in den Kraftstoffkanal vermieden. Trotz der entfernt von der Mündungsstelle angeordneten Schließstelle (Nadelsitz) ist hierdurch eine hochgenaue Kraftstoff-Dosierung erreicht.

Um bei der getakteten, diskontinuierlichen Betriebsweise eine Beschädigung der Nadel und des Nadelsitzes aufgrund der häufigen Schließvorgänge zu vermeiden, ist gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass zumindest die Oberfläche der Nadel und die des Nadelsitzes gehärtet ist. Bevorzugt besteht hierbei die Nadel insgesamt aus einem gehärteten Stahl. Auch der Kraftstoffkanal besteht aus einem Stahl und ist bevorzugt ebenfalls durchgehend gehärtet. Die in handelsüblichen Vergasern eingesetzten Kraftstoffkanäle bestehen üblicherweise aus Messing und sind für das häufige Schließen und Öffnen nicht geeignet. Für die kontinuierliche Betriebsweise können auch alternative Werkstoffe vorgesehen werden.

Bei handelsüblichen Vergasern ist in der Regel neben dem Kraftstoffkanal ein weiterer Nebenkanal vorgesehen, über den eine notwendige Kraftstoffmenge für den Leerlauf, also bei geschlossener Drosselklappe, zugeführt wird. Dieser Nebenkanai wird im Folgenden als Leerlaufkanal bezeichnet. Der Leerlaufkanal bildet zum Teil ein Bypass- System aus, um im unteren Teillastbereich eine zusätzliche Kraftstoffmenge dem Mischraum zuzuführen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass auch die über den Leerlaufkanal erfolgende Kraftstoffzufuhr steuerbar ist. Hierzu ist beispielsweise ein weiteres Stell- oder Verschlusselement vorgesehen, beispielsweise eine weitere Nadel, die den freien Strömungsquerschnitt des Leerlaufkanals verändert.

Zweckdienlicherweise ist jedoch vorgesehen, dass die Steuerung über die Nadel er- folgt, die auch zur Steuerung der Haupt-Kraftstoffzufuhr über den Kraftstoffkanal vorgesehen ist. Durch diese Ausgestaltung ist daher lediglich eine Stelleinheit, umfassend den Aktuator und die Nadel, erforderlich, so dass der konstruktive Aufwand und damit die Kosten gering gehalten sind. Bevorzugt mündet hierbei der Leerlaufkanal in den Kraftstoffkanal, und zwar in Strömungsrichtung des Kraftstoffs gesehen nach dem Ventilsitz. Über das Zusammenspiel der Nadel mit dem Nadelsitz wird der freie Strömungsquerschnitt für den Kraftstoff und damit die durchströmende Kraftstoffmenge variiert. Der im Kraftstoffkanal durch den Ventilsitz hindurch strömende Kraftstoff tritt in den Leerlaufkanal ein und wird wie üblich dem Vergaser motorseitig nach der Drosselklappe zugeführt. Bei dieser Ausgestaltung wird ausgenutzt, dass im Leerlauffall die Drosselklappe nahezu geschlossen ist und der Leerlaufkanal auf der dem Verbrennungsmotor zugewandten Seite der Drosselklappe mündet, also in einem Bereich, in dem Unterdruck herrscht. Hierdurch wird der Kraftstoff über den Leerlaufkanal angesaugt. Gleichzeitig herrscht im zentralen Teil des Mischraums, der auf der dem Verbrennungsmotor abgewandten Seite der Drosselklappe ausgebildet ist, kein Unterdruck, so dass in den zentralen Teil des Mischraums kein Kraftstoff angesaugt wird.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist ein geregeltes Bypass-System vorgesehen, über das ergänzend zur Kraftstoffzufuhr über den Kraftstoffkanal Kraftstoff in den Mischraum gesteuert zuführbar ist. Das Bypass-System weist hierbei eine weitere Mündungsöffnung in den Mischraum auf, über die durch den motorseitig herrschenden Unterdruck Kraftstoff in den Mischraum angesaugt werden kann. Durch die Steuer- und Regelbarkeit kann in Abhängigkeit der aktuellen Lastanforderungen zusätzlicher Kraftstoff zugeführt werden, um beispielsweise beim Teillastbetrieb, bei kaltem Motor oder bei Beschleunigungsvorgängen ein fetteres Gemisch einzustellen. Das Bypasssystem ist dabei bevorzugt gemeinsam mit dem Leerlaufsystem steuerbar, bildet mit diesem also ein kombiniertes Leerlauf- und Bypass-System. Hierzu ist zumindest ein vom Leerlaufkanal abzweigender Abzweigkanal vorgesehen, der vor der Drosselklappe in den Mischraum mündet. Zur Regelung des kombinierten Systems ist entweder ein separates Stellelement oder Stellventil vorgesehen oder die Regelung erfolgt zusammen mit der Regelung der Kraftstoff zufuhr über den Kraftstoffkanal gemeinsam über die Nadel. Um ein Rückströmen von Kraftstoff durch den Leerlaufkanal und / oder durch das By- pass-System zu verhindern ist gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung im Leerlaufkanal und / oder im Bypass-System ein beispielsweise als einfache mechanische Rückschlagklappe ausgebildetes Rückschlagventil angeordnet.

Vorzugsweise ist ein weiterer, nicht steuerbarer Leerlaufkanal vorgesehen. Dieser ist bevorzugt derart ausgebildet, dass über diesen eine notwendige, minimale Kraftstoffzufuhr gewährleistet ist. Über den steuerbaren Leerlaufkanal erfolgt dann bedarfsweise die Zufuhr von weiterem Kraftstoff. Der weitere, nicht steuerbare Leerlaufkanal ist dabei beispielsweise derart bemessen, dass über diesen bei einem warmen Motor die richtige oder leicht magere Kraftstoffmenge im Leerlauf zugeführt wird. Zweckdienlicherweise bildet der weitere, nicht steuerbare Leerlaufkanal ein nicht regelbares Bypass-System aus. Um den konstruktiven Aufwand und damit die Kosten gering zu halten ist weiterhin zweckdienlicherweise die Nadel zugleich auch zur Absperrung der Kraftstoffzufuhr vorgesehen, d.h. die Steuereinheit steuert die Nadel derart an, dass sich sicher in einer dichten Position gegen dem Nadelsitz gehalten ist. Das hier beschriebene System zur Steuerung der Kraftstoff zufuhr erfüllt daher eine Doppelfunktion. Zum einen wird wäh- rend des Betriebs des Motors die Kraftstoffzufuhr gesteuert und zum anderen ist bei abgeschaltetem Motor die Kraftstoffzufuhr in den Mischraum gesperrt. Es ist daher kein weiteres Sperrelement zur Absperrung der Kraftstoffzufuhr vorgesehen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren mit den Merk- malen des Patentanspruchs 16. Die im Hinblick auf den Vergaser angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer und stark vereinfachter Darstellungen nach Art von Querschnittsdarstellungen Fig. 1 einen Vergaser mit einem geregelten Leerlaufsystem und einem ungeregelten

Leerlauf- und Bypasssystem,

Fig. 2 einen Vergaser mit einem geregelten Leerlauf- und Bypasssystem, und

Fig. 3 einen Vergaser mit einem Rückschlagventil an einer Mündungsöffnung in den s Mischraum in einer Darstellung mit Blickrichtung in Längsrichtung eines Mischrohrs.

In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. o Der Vergaser umfasst ein Vergasergehäuse 2, in dem ein sich in Strömungsrichtung 3 von einer filterseitigen Einströmöffnung 4 für Luft bis zu einer motorseitigen Ausströmöffnung 5 für ein Kraftstoff-Luft-Gemisch erstreckendes Mischrohr 7 angeordnet ist. Das Mischrohr 7 ist als Venturi-Rohr ausgebildet mit einem mittleren Bereich mit verringertem Durchmesser. Das Mischrohr 7 umschließt einen Mischraum 6. In dessen zent-5 ralen Teil mündet an einer Mündungsöffnung 10 ein Kraftstoffkanal 8. Über diesen wird im Betrieb Kraftstoff in den Mischraum 6 angesaugt und mit der angesaugten Luft zu dem Kraftstoff-Luft-Gemisch vermischt. Im Betrieb wird der Vergaser in Strömungsrichtung 3 auf der Saugseite von Luft und auf der Motorseite vom Kraftstoff-Luft- Gemisch durchströmt. Das Einströmen des Kraftstoffs über den als Mischrohr bezeich-0 neten Kraftstoffkanal 8 erfolgt senkrecht zur Strömungsrichtung 3. Nahe der Ausströmöffnung 4 ist eine Drosselklappe 12 angeordnet.

Unterhalb des Mischrohrs 7 ist eine Schwimmerkammer 14 mit einem Schwimmer 16 angeordnet. In der Schwimmerkammer 14 befindet sich im Betrieb der aus dem Kraft-5 stofftank zugeführte Kraftstoff. Der Kraftstoffkanal 8 mündet in die Schwimmerkammer 14. An der Mündungsstelle ist hierbei eine Hauptdüse 17 vorgesehen. Die Schwimmerkammer 14 ist bis zu einem Kraftstoffniveau 18 mit Kraftstoff angefüllt.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind neben dem zentralen Kraftstoffkanal 8 eino erster Leerlaufkanal 22 sowie ein zweiter, ein Bypass-System 24A bildender Leerlaufkanal vorgesehen. Der erste Leerlaufkanal 22 mündet hierbei in Strömungsrichtung 26 des Kraftstoffs oberhalb eines Nadelsitzes 28 in den Kraftstoffkanal 8. Mit seiner zweiten Mündungsöffnung mündet der erste Leerlaufkanal 22 in das Mischrohr 7 und zwar in Strömungsrichtung 3 der Drosselklappe 12 nachgeordnet. Demgegenüber mündet der zweite Leerlaufkanal 24A mit seinem einen Ende in die Schwimmerkammer 14. Im Mündungsbereich ist hierbei eine Leerlaufdüse 29 vorgesehen. An seinem anderen Ende weist der zweite Leerlaufkanal 24 mehrere Mündungsöffnungen in das Mischrohr 7 auf. Und zwar ist im Ausführungsbeispiel eine Mündungsöffnung der Drosselklappe 12 in Strömungsrichtung 3 nachgeordnet und zwei weitere, kleinere Mündungsöffnungen sind der Drosselklappe 12 in Strömungsrichtung 3 vorgeordnet. Der zweite Leerlaufkanal 24A bildet daher zum Teil eine Art Bypass-System. Die beiden in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe 12 angeordneten Mündungsöffnungen dienen hierbei im Teillastbetrieb, also bei teilweise geöffneter Drosselklappe, zur ergänzenden Zuführung von Kraftstoff, um auch im Teillastbetrieb einen optimalen Motorlauf zu gewährleisten.

Im Unterschied hierzu ist beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 nur ein kombiniertes, regelbares Leerlauf- und Bypasssystem vorgesehen. Bei diesem zweigen vom ersten Leerlaufkanal 22 zwei Abzweigleitungen 25 ab, die das Bypasssystem bilden und der Drosselklappe 12 in Strömungsrichtung 3 vorgeordnet in das Mischrohr 7 münden.

Von besonderer Bedeutung ist nunmehr, dass der hier dargestellte Vergaser zur mo- torlastabhängig gesteuerten und insbesondere geregelten Kraftstoffzufuhr in den

Mischraum 6 ausgebildet ist. Hierzu ist ein Aktuator 32 vorgesehen, der über ein Stellglied 34 auf eine konisch ausgebildete Nadel 36 einwirkt. Der Aktuator 32 ist insbesondere ein Magnetventil. Das Stellglied 34 ist insbesondere ein Stössel, an dem endseitig die Nadel 36 befestigt oder ausgebildet ist. Der Aktuator 32 ist an der der Schwimmer- kammer 14 gegenüberliegenden Seite des Vergasergehäuses 2 angeordnet. Das Stellglied 34 ist durch den Mischraum 6 hindurch (Fig. 1 , 2) oder am Mischraum 6 vorbei (vgl. Fig. 3) und in den Kraftstoffkanal 8 eingeführt. Durch diese Anordnung des Aktua- tors 32 ist somit die gesamte Stelleinrichtung, bestehend aus Aktuator 32, Stellglied 34 und Nadel 36 außerhalb der Kraftstoffzuführung angeordnet. Hierdurch wird ein Pump- effekt bei einer Bewegung der Nadel 36 vermieden.

Die in den Figuren nur stark vereinfacht dargestellte Nadel 36 ist konisch oder kegelartig ausgebildet. Auch der Nadelsitz 28 ist konisch oder kegelstumpfartig ausgebildet. Der Nadelsitz 28 ist hierbei von der Mündungsöffnung 10 beabstandet und unterteilt damit den Kraftstoffkanal 8 in einen dem Mischraum 6 zugewandten vorderen Bereich und einen in die Schwimmerkammer 14 eintauchenden hinteren Bereich. Der Kraftstoff strömt über den Nadelsitz 28 vom hinteren Bereich in den vorderen Bereich und über die Mündungsöffnung 10 in den Mischraum 6 ein, sofern die Nadel 36 sich nicht in einer Geschlossen-Stellung befindet, in der eine Kraftstoffzufuhr über den Nadelsitz 28 hinweg unterbunden wird.

Zur gesteuerten Kraftstoffzufuhr wird die Nadel 36 mit dem Stellglied 34 innerhalb des Kraftstoffkanals 8 in dessen Längsrichtung, also in Strömungsrichtung 26 des Kraftstoffs, verfahren. Hierbei sind prinzipiell zwei unterschiedliche Betriebsweisen vorgesehen.

Im Betrieb wird die Nadel 36 zwischen einer Geschlossen- und Offen-Stellung getaktet verfahren, wobei hier die Betätigung der Nadel 36 in Abhängigkeit der Motordrehzahl mehrere tausend Mal pro Minute erfolgen kann. Die Nadel 36 wird hierbei bei jeder zweiten Umdrehung der Kurbelwelle des 4-Takt-Motors lediglich in Bezug auf den jeweiligen Saugzeitpunkt geschlossen. Die Steuerung der Kraftstoffzufuhr erfolgt hierbei über die Einstellung der Dauer des Schliesszeitraums. Zu jedem Saugtakt geht daher das Ventil für eine bestimmte Zeitdauer in seine Geschlossenstellung. Sowohl die Zeitdauer als auch der Zeitpunkt, wann das Ventil in seine Geschlossenstellung (als auch wieder in seine Offenstellung) übergeht, werden von der Steuereinheit in Abhängigkeit der Motorlast und der Drehzahl eingestellt. Dem jeweiligen Zylinder- oder Verbrennungsraum des Motors wird daher in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen für jeden Saugtakt jeweils eine geeignete Kraftstoffmenge bereitgestellt. Durch die teilweise oder vollständige Verschiebung des Schliesszeitraums innerhalb eines Saugtaktes wird in bevorzugter Weise zusätzlich günstiger Einfluss auf die Betriebsweise des Motors genommen. Um einen Verschleiß der Nadel 36 und des Nadelsitzes 28 aufgrund der hohen Taktraten der Schließvorgänge zu vermeiden, sind zumindest deren Oberflächen gehärtet. Zudem bestehen Nadel 36 und Nadelsitz 28 aus Stahl. Insgesamt ist der Kraftstoffka- nal 8 als ein Stahlrohr ausgebildet. Für diese diskontinuierliche Betriebsweise ist bevorzugt ein Magnetventil als Aktuator 32 vorgesehen.

Zur Ansteuerung des Aktuators ist eine hier nicht näher dargestellte Steuereinrichtung vorgesehen, die motorlastabhängig entsprechende Steuersignale an den Aktuator 32 abgibt.

Neben der Kraftstoffzufuhr in den Mischraum 6 ist zusätzlich für den Leerlauffall der erste Leerlaufkanal 22 vorgesehen, über den ebenfalls eine geregelte Kraftstoffzufuhr erfolgt. Da dieser in den oberen Teilbereich des Kraftstoffkanals 8 und damit in Strömungsrichtung 26 des Kraftstoffs dem Nadelsitz 28 nachfolgend mündet, ist die Regelung der Kraftstoffzufuhr über den ersten Leerlaufkanal ebenfalls mit Hilfe der Nadel 36 ermöglicht. Während des Betriebs herrscht auf der Motorseite, also bei der Ausströmöffnung 5, ein Unterdruck, über den der Kraftstoff aus der Schwimmerkammer 14 über den Kraftstoffkanal 8 bzw. den zweiten Leerlaufkanal 24A (Fig. 1) angesaugt wird. In Abhängigkeit der Stellung der Drosselklappe 12 und der Anordnung der jeweiligen Mündungsöffnungen bilden sich unterschiedliche Teilströme aus. Bei geschlossener Drosselklappe 12 herrscht an der Stelle der Mündungsöffnung 10 kein Unterdruck, so dass Kraftstoff lediglich über den ersten und zweiten Leerlaufkanal 22.24A im Bereich der Ausströmöffnung 5 in das Mischrohr 7 einströmt. Über die Betätigung der Nadel 36 wird hierbei die über den ersten Leerlaufkanal 22 zugeführte Kraftstoffmenge reguliert. Anstelle dieses in Figur 1 dargestellten Systems mit einem regelbaren Leerlaufkanal 22 und einem ungeregelten Leerlaufkanal 24A (Bypass-System) ist gemäß Figur 2 alternativ lediglich ein einziger, geregelter Leerlaufkanal 22 vorgesehen, von dem Abzweigkanäle 25 zur Ausbildung eines geregelten Bypass-Systems 24B abzweigen. Die Regelung des Bypass-Systems 24B erfolgt hierbei gemeinsam mit der Regelung des über den Leerlaufkanal 22 bereitgestellten Leerlaufsystems.

Beim Betrieb besteht die Möglichkeit, dass durch ein Öffnen der Drosselklappe 12 eine Veränderung der Druckverhältnisse im Mischrohr 7 auftritt. Durch Öffnen der Drossel- klappe 12 erhöht sich nämlich allmählich der Druck in Strömungsrichtung 3 hinter der Klappe und sinkt im Bereich des zentralen nach Art eines Venturi ausgebildeten Mischraums 6 aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit. Es besteht daher die Gefahr, dass dadurch im Bereich der Drosselklappe 12 über den Leerlaufkanal 22 und / oder das Bypasssystem 24B das im Bereich der Drosselklappe 12 im Mischrohr 7 befindliche Luft-Kraftstoffgemisch angesaugt wird und zum Kraftstoffkanal 8 strömt und dort das Ansaugen des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffkanal 8 störend beeinflusst. Um dies zu verhindern, ist in den Ausführungsbeispielen in den Leerlaufkanal 22 ein Rückschlagventil 38 integriert, welches zwar den Kraftstoff in eine Richtung passieren lässt, jedoch das Rückströmen der Luft verhindert. In Fig. 2 sind zwei mögliche Einbaupositionen eingezeichnet, wobei das nur gestrichelt dargestellte Rückschlagventil 38 nur den Leerlaufkanal 22 absichert, wohingegen das mit durchgezogenen Linien dargestellte Rückschlagventil 38 gemeinsam den Leerlaufkanal sowie die Abzweigkanäle 25 des Bypass-Systems 24B absichert.

Alternativ zu der hier dargestellten Variante, bei der über die Nadel 36 sowohl die Hauptkraftstoffzuführung über die Mündungsöffnung 10 in den Mischraum 6 als auch die Kraftstoffzufuhr über den ersten Leerlaufkanal 22 geregelt wird, sind zwei getrennte Stellsysteme sowohl für das geregelte Leerlaufsystem als auch für die Hauptkraftstoff- Versorgung vorgesehen. Schließlich kann für das geregelte Bypass-System 24B ein weiteres Stellsystem vorgesehen sein. In diesem Fall oder bei Verzicht auf ein geregeltes Leerlaufsystem kann der Nadelsitz 28 unmittelbar an der Mündungsöffnung 10 ausgebildet sein. Gemäß Fig. 3 ist schließlich direkt an der Mündungsöffnung 10 als zusätzliches Merkmal ein weiteres Rückschlagventil 40 angeordnet. Das Stellglied 34 ist hierbei am Mischraum 6 innerhalb einer Führung 42 vorbeigeführt. Der Kraftstoffkanal 8 ist unterteilt in einen zur Schwimmerkammer 14 führenden vorderen Bereich 8A und einem zum Mischraum 6 führenden hinteren Bereich 8B. Der hintere Bereich 8B ist in Strömungs- richtung des Kraftstoffs nach dem Nadelsitz 28 angeordnet und winklig zum vorderen Bereich 8A orientiert. An dieser Stelle zweigt auch der in den Fig. 1 und 2 zu erkennende Leerlaufkanal 22 ab (verläuft in der Darstellung in Fig. 3 in die Bildebene hinein). Im Ausführungsbeispiel ist der hintere Bereich 8B L-förmig ausgebildet. Aufgrund der kommunizierenden Kraftstoffkanäle 8B und 22 nach dem Nadelsitz bestünde die Gefahr, dass auch bei geschlossener Ventilstellung Luft in den Bereich des Nadelsitzes 28 eindringt und im Leerlauf den Leerlauf-Kraftstoff mit zusätzlicher Luft vermischt. Durch das weitere Rückschlagventil 40, das auch als Rückschlagklappe ausgebildet sein kann, wird dies verhindert. Insgesamt wird durch das weitere Rückschlagventil 40 die Dosiergenauigkeit bei der Kraftstoffzufuhr, insbesondere im Leerlauf, verbessert.

Bezugszeichenliste

Vergasergehäuse

Strömungsrichtung

Einströmöffnung

Ausströmöffnung

Mischraum

Mischrohr

Kraftstoffkanal

A vorderer Bereich

B hinterer Bereich

0 Mündungsöffnung

2 Drosselklappe

4 Schwimmerkammer

6 Schwimmer

7 Hauptdüse

8 Kraftstoffniveau

2 erster Leerlaufkanal

4A zweiter Leerlaufkanal (ungeregeltes Bypass-System)4B geregeltes Bypass-System

5 Abzweigkanal

6 Kraftstoff-Strömungsrichtung

8 Nadelsitz

9 Leerlaufdüse

2 Aktuator

4 Stellglied

6 Nadel

8 Rückschlagventil

0 weiteres Rückschlagventil

2 Führung

Claims

Ansprüche

1. Vergaser für einen Verbrennungsmotor mit einem Mischraum (6), der eine filter- seitige Einströmöffnung (4) für Luft und eine motorseitige Ausströmöffnung (5) s für ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aufweist und in den an einer Mündungsöffnung

(10) ein Kraftstoffkanal (8) mündet, in dem eine Nadel (36) verfahrbar ist derart, dass die Kraftstoffzufuhr in den Mischraum gesteuert wird,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Nadel (36) derart angesteuert wird, dass sie in Abhängigkeit von Motor-o drehzahl und Motorlast in Bezug zu einem jeweiligen Saugtakt des Motors getaktet zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung gegen einen Nadelsitz (28) verfährt.

2. Vergaser nach Anspruch 1 ,

5 dadurch gekennzeichnet,

dass als steuerbarer Aktuator (32) zur Betätigung der Nadel (36) ein Magnetventil vorgesehen ist.

3. Vergaser nach Anspruch 2,

0 dadurch gekennzeichnet,

dass der Aktuator (32) gegenüberliegend zur Mündungsöffnung (20) angeordnet ist.

4. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Nadelsitz (28) im Kraftstoffkanal (8) beabstandet von der Mündungsöffnung (10) angeordnet ist.

5. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass im Bereich der Mündungsöffnung (10) in den Mischraum (6) ein Rückschlagventil (40) vorgesehen ist.

6. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest die Oberfläche der Nadel (36) und die des Nadelsitzes (28) gehärtet ist.

7. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass weiterhin ein Leerlaufkanal (22) für den Kraftstoff vorgesehen ist, der in Strömungsrichtung (3) des Kraftstoff-Luft-Gemisches nach einer Drosselklappe (12) in den Mischraum (6) mündet, wobei die über den Leerlaufkanal (22) erfolgende Kraftstoffzufuhr steuerbar ist.

8. Vergaser nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kraftstoff zufuhr über den Leerlaufkanal (22) ebenfalls über die Nadel

(36) steuerbar ist.

9. Vergaser nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Leerlaufkanal (22) in den Kraftstoffkanal (8) in Strömungsrichtung (26) des Kraftstoffs nach dem Ventilsitz (28) mündet.

10. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein Bypass-System (24B) vorgesehen ist, über das ergänzend zur Kraftstoffzufuhr über den Kraftstoffkanal (8) Kraftstoff in den Mischraum (6) gesteuert zuführbar ist.

11. Vergaser nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein kombiniertes Leerlauf- und Bypass-System ausgebildet ist, bei dem vom Leerlaufkanal (22) zumindest ein Abzweigkanal (25) vorgesehen ist, der vor der Drosselklappe (12) in den Mischraum (6) mündet.

12. Vergaser nach einem der Ansprüche 7 bis 9 oder 10 bis 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass im Leerlaufkanal (22) und / oder im Bypass-System ein Rückschlagventil (38) angeordnet ist.

13. Vergaser nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein weiterer, nicht steuerbarer Leerlaufkanal (24A) vorgesehen ist.

14. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass in Strömungsrichtung (26) des Kraftstoffs vor dem Nadelsitz (28) eine Kraftstoffdüse (17) im Kraftstoffkanal (8) angeordnet ist

15. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Nadel (36) zugleich auch zur Absperrung der Kraftstoffzufuhr vorgesehen ist.

16. Verfahren zur gesteuerten Kraftstoffzufuhr in einen Mischraum (6) eines Vergasers, wobei der Mischraum (6) eine filterseitige Einströmöffnung (4) für Luft sowie eine motorseitige Ausströmöffnung (5) für ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aufweist und in den Mischraum (6) an einer Mündungsöffnung (10) ein Kraftstoff- kanal (8) mündet, und wobei eine Nadel (36) gesteuert verfahren wird

dadurch gekennzeichnet,

dass die Nadel (36) in Abhängigkeit von Motordrehzahl und Motorlast im Bezug zu einem jeweiligen Saugtakt getaktet zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung gegen einen Nadelsitz (28) verfährt.