DE4436322A1

DE4436322A1 - Kraftstoff- und Abgassystem für eine Kleinbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4436322A1
Application number: DE4436322A
Authority: DE
Inventors: Donald W Warner
Original assignee: Walbro Corp
Current assignee: Walbro Corp
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: US5377650A; ITRM940666A1; JPH07180617A; SE9403651D0; JP2584199B2; SE9403651L; ITRM940666A0; DE4436322C2; IT1274960B; SE509028C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine und insbesondere ein Vergasersystem für eine Brennkraftma schine zum Verringern der Abgasemissionen.

Zur Zeit sind kleine Brennkraftmaschinen für tragbare Motor werkzeuge wie z. B. Rasenmäher, Kompressoren und tragbare Generatoren keinen staatlichen Abgasbestimmungen unterwor fen, wie dies für Kraftfahrzeuge zutrifft. Viele dieser kleinen Brennkraftmaschinen finden sich in tragbaren Motor werkzeugen. Üblicherweise haben sie eine Leistung von we niger als 60 bhp und maximal vier Zylinder, typischerweise einen oder zwei Zylinder. Im Gegensatz zu Brennkraftmaschi nen für Kraftfahrzeuge laufen solche für Motorwerkzeuge häufig über längere Zeit bei voll geöffnetem Drosselventil sowie im Leerlauf.

Die zu erwartenden strengen Abgasbestimmungen für diese kleinen Brennkraftmaschinen wirft ein schwieriges Ausle gungsproblem auf. Im Gegensatz zu Kraftfahrzeug-Brennkraft maschinen werden Brennkraftmaschinen für Werkzeuge dazu be nutzt, weniger teuere Einrichtungen zu betreiben, und die zusätzlichen Kosten eines Emissions-Regelsystems wie im Kraftfahrzeugbau verbietet sich daher von selbst. Bei einigen früheren Versuchen zum Regeln von Kraftfahrzeug- Abgasemissionen wurden Vergaser eingesetzt. Diese Vergaser wurden jedoch extrem kompliziert, und aus diesem Grund wur den statt dessen Kraftstoff-Einspritzsysteme entwickelt. Ein Kraftfahrzeug-Einspritzsystem verwendet typischerweise ein computerisiertes Regelsystem zum Regeln von Motor- und Ab gasemissionen bei gleichzeitiger Überwachung von Motorpara metern und -emissionen mittels elektronischer Fühler.

Es wäre nicht sinnvoll, moderne Kraftfahrzeug-Emissions regelsysteme bei kleinen Brennkraftmaschinen einzusetzen, und zwar wegen deren Komplexität und zusätzlichen Kosten. Außerdem würde kein einziges Kraftfahrzeug-Vergasersystem die zu erwartenden Emissionsbestimmungen für Motorwerkzeuge erreichen, und keines wäre geeignet, an die speziellen An forderungen angepaßt zu werden, die bei einer speziellen kleinen Brennkraftmaschine gegeben sein können. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf an einem Emissionsregel- und Kraftstoff-Abgabesystem für kleine Brennkraftmaschinen, das den zu erwartenden Emissionsbestimmungen gerecht wird, das jedoch den Aufwand an Emissionsteilen und die Kosten so ge ring wie möglich hält, derart, daß die Gesamtkosten einer entsprechenden Brennkraftmaschine nur marginal erhöht wird. Da kleine Brennkraftmaschinen üblicherweise bei vergleichs weise billigen Produkten wie z. B. Rasenmähern, Kettensägen, Heckenscheren und Generatoren verwendet werden, dürfen die Kosten des Emissionsregelsystems den derzeitigen Motorpreis nicht wesentlich übersteigen; andernfalls werden die Kosten für die Vorrichtung für den Verbraucher untragbar, so daß sich der Verbraucher gezwungen sieht, sich nach einer Alter native umzusehen.

Die vorliegende Erfindung, die eine Lösung für das oben ge schilderte Problem darstellt sowie vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.

Um möglichst geringe Emissionswerte zu erreichen, besitzt das Kraftstoff- und Emissionssystem für eine kleine Brenn kraftmaschine einen Vergaser mit einer Abgas-Rückführungs einrichtung und/oder einem Frischluft-Impulsventil. NO_x- Emissionen werden durch die Abgasrückführung verringert, und hat HC- und CO-Emissionen werden dadurch verringert, daß Frischluft mit den Abgasen gemischt wird. Um die CO-Emis sionen weiter zu verringern, wird der Kraftstoff präzise dosiert und geregelt bei voll und teilweise geöffnetem Drosselventil und im Leerlauf, und zwar durch einen Schwim mervergaser mit einer Dosierstange zum Steuern der Abgabe von Kraftstoff an einen Kraftstoff-Vorrat, welcher sowohl eine Emulgiereinrichtung für Leerlauf, Kraftstoff und Luft wie auch eine Emulgiereinrichtung für Hauptkraftstoff und Luft versorgt. Vorzugsweise besitzt der Vergaser ein sich selbst modulierendes Chokeventil und eine Beschleuniger pumpe, die mit der Dosiernadel in Verbindung steht und der Kraftstoff durch eine bewegliche Membran zugeführt wird. Abgas wird nur dann zurückgeführt, wenn die kleine Brenn kraftmaschine unter hoher Last und grober Drehzahl arbeitet und insbesondere nur im Warmzustand der Brennkraftmaschine. Vorzugsweise wird die Abgas-Rückführeinrichtung durch ein Unterdrucksignal gesteuert und enthält ein thermisch gere geltes Absperrventil, um sicherzustellen, daß die Abgas- Rückführeinrichtung nur im Warmzustand der Brennkraftma schine arbeitet. Vorzugsweise schließt das Frischluft-Im pulsventil im Leerlauf der Brennkraftmaschine oder kurz danach, je nach seiner speziellen Eichung. Bei höheren Drehzahlen und geöffnetem Drosselventil saugt das Frisch luft-Impulsventil Luft in die Abgase des Abgassystems, um Sauerstoff bereitzustellen, der mit dem restlichen HC und CO reagiert und sie zu CO₂ und H₂O zu oxidieren. Vorzugsweise befindet sich der Frischlufteinlaß des Impulsventils in dem Luftstrom innerhalb eines Luftreinigers, um für eine Ver ringerung und Isolierung der Geräusche zu sorgen, die aus dem Impulsventil und dem Abgassystem der Brennkraftmaschine austreten.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein emissionsverrin gerndes Vergasersystem für kleine Brennkraftmaschinen ge schaffen, das einfach und rasch für eine spezielle Klein motoranwendung ausgelegt und so zugeschnitten werden kann, daß es voraussichtlichen Abgasnormen gerecht wird. Das erfindungsgemäße Vergasersystem ist ferner kompakt und im wesentlichen "self-contained", hat einen hohen Wirkungsgrad und ist kostengünstig zur Verwendung bei relativ billigen kleinen Motoreinrichtungen, arbeitet ohne die Verwendung eines computerisierten Regelsystems und elektronischer Fühler, was die Verwendung eines computerisierten Überwa chungs- und Fühlersystems überflüssig macht, hat eine lange Lebensdauer und ist robust, dauerfest, zuverlässig, hat einen einfachen konstruktiven Aufbau und lädt sich relativ wirtschaftlich herstellen und zusammenbauen.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Er findung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine halbschematische Ansicht eines Kraftstoff- und Abgassystems für eine Kleinbrennkraftma schine;

Fig. 2 eine halbschematische Ansicht eines Vergasers des Systems der Fig. 1;

Fig. 3 eine geschnittene Endansicht eines Vergasers bei Anwendung bei einer Kleinbrennkraftmaschine;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 3;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer Abgas-Rückführeinrich tung zur Verwendung in Fig. 1;

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Vergaser kanals zum Veranschaulichen verschiedener Signale;

Fig. 8 ein Diagramm, in dem die verschiedenen Unterdruck signale der Fig. 7 als Funktion der Motordrehzahl aufgetragen sind;

Fig. 9 eine Schnittansicht eines modulierten Frischluft- Impulsventils zur Verwendung in Fig. 1;

Fig. 10 eine halbschematische Seitenansicht eines abge wandelten Vergasers;

Fig. 11 eine halbschematische Seitenansicht einer ersten Abwandlung eines Kraftstoff- und Abgassystems ge mäß der Erfindung;

Fig. 12 eine Schnittansicht eines anderen Frischluft- Impulsventils, das ein Unterdrucksignal des Sy stems nach Fig. 11 verwendet;

Fig. 13 eine halbschematische Seitenansicht einer zweiten Abwandlung eines Kraftstoff- und Abgassystems ge mäß der Erfindung;

Fig. 14 eine Schnittansicht eines nicht modulierten Frischluft-Impulsventils des Systems der Fig. 13;

Fig. 15 eine halbschematische Seitenansicht einer dritten Abwandlung eines Kraftstoff- und Abgassystems ge mäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in halbschematischer Weise ein Kraftstoff- und Abgassystem 20 für eine kleine Brennkraftmaschine 22. Die Brennkraftmaschine 22 besitzt einen oder mehrere Zylinder oder volumenveränderliche Arbeitskammern, von denen jede durch ein Einlaßventil mit einem Ansaugrohr 24 und durch ein Auslaßventil mit einer Abgasrohr 26 verbunden ist, welches vorzugsweise mit einem Auspuff 28 verbunden ist. Das System 20 besitzt einen Schwimmervergaser 30, eine Abgas-Rückführ einrichtung 32, die mit dem Vergaser 20 zusammenarbeitet, und vorzugsweise ein Frischluft-Impulssignal 34, das mit dem Abgassystem zusammenarbeitet.

Im Betrieb gibt der Vergaser 30 ein Kraftstoff-Luftgemisch durch das Ansaugrohr 24 an jede Arbeitskammer ab, und die resultierenden Abgase werden durch das Abgasrohr 26 an die Atmosphäre abgegeben. Wenn die Brennkraftmaschine unter grober Last arbeitet, wird ein Teil der Abgase durch das Abgasrohr 24 stromab des Vergasers 30 durch die Abgas-Rück führeinrichtung 32 zurückgeführt, um die NO_x-Emissionen zu verringern. Außerdem wird atmosphärische Luft in den Abgas strom durch das Impulsventil 34 eingeleitet, um die HC- und CO-Emissionen zu verringern. Die Emissionen werden durch den Vergaser 30 weiter verringert, der seine Kraftstoff-Abgabe an den Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine über einen breiten Bereich von Motordrehzahlen und -zuständen anpaßt.

SCHWIMMERVERGASER

Der Schwimmervergaser 30 gibt einen geregelten Strom an zer stäubtem Kraftstoff und Luft an die Brennkraftmaschine 22 in einer Menge und Qualität ab, die die CO-Emissionen steuert, und zwar mit kleiner oder überhaupt keiner Erhöhung der HC- Emissionen. Wie in den Fig. 2 bis 5 gezeigt ist, besitzt der Vergaser 30 ein Gehäuse 36 mit einem Gemischkanal 38, der ein Drosselventil 40 und ein Choke-Ventil 42 enthält. Im Be trieb wird emulgierter Kraftstoff in den Gemischkanal 38 durch ein Leerlaufsystem 44 und ein Hauptsystem 46 aus einem gemeinsamen Kraftstoffvorrat 48 abgegeben. Die Menge des flüssigen Kraftstoffs, die dem Kraftstoffvorrat 48 von einer Schwimmeranordnung 50 zugeführt wird, wird in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Drosselventils 40 durch ein Dosier ventil 52 gesteuert. Vorzugsweise wird bei anfänglichem Öff nen des Drosselventils 40 zusätzlicher Kraftstoff zum Be schleunigen der Brennkraftmaschine von einer Beschleuniger pumpe 54 zugeführt.

Ein im wesentlichen konstantes Kraftstoffniveau 56 wird in der Schwimmeranordnung 50 des Vergasers 30 aufrechterhalten, um das Dosierventil 52 und die Beschleunigerpumpe 54 mit einem gleichmäßigen Kraftstoffstrom zu versorgen. Ein Schwimmergehäuse 58 ist an dem Vergasergehäuse 36 befestigt und trägt das Dosierventil 52 und die Beschleunigerpumpe 54 unterhalb des Kraftstoffniveaus 56. Um einen konstanten Kraftstoffdruck oder -pegel aufrechtzuerhalten, wird ein Schwimmer 60 in dem Schwimmergehäuse 58 getragen, und er öffnet und schließt ein Nadelventil (nicht gezeigt), das den Eintritt von Flüssigkeit in das Schwimmergehäuse 58 steuert.

Das Schwimmergehäuse 58 ist zur Atmosphäre durch ein Rohr 62, eine geschlossene Tasche 64 und einen Kanal 66 zur At mosphäre entlüftet.

BESCHLEUNIGERPUMPE

Bei raschem öffnen des Drosselventils 40 gibt die Beschleu nigerpumpe 54 eine dosierte Menge flüssigen Kraftstoffs an eine Düse 68 ab, die in dem Gemischkanal 38 stromauf eines Venturi-Abschnitts 70 angeordnet ist. Wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, besitzt die Beschleunigerpumpe 54 eine Mem bran 72, die von einem Membrangehäuse 74 in dem Schwimmer gehäuse 58 aufgenommen wird und eine obere sowie eine untere Kammer 76 bzw. 78 bildet. Eine Betätigungsstange 80 ist in dem Membrangehäuse 74 gleitbar gelagert und mit der Membran 72 verbunden, welche von einer Druckfeder 82 innerhalb des Membrangehäuses 74 in ihre zurückgezogene Stellung vorge spannt wird. Flüssiger Kraftstoff wird aus dem Schwimmerge häuse 58 zu der oberen Kammer 76 durch ein Einweg-Einlaßven til 84 und einen Kanal 86 geführt und an die Düse 68 durch ein Einweg-Auslaßventil 88 sowie Verbindungskanäle 90, 92, 94, 96, 98 und 100 abgegeben. Vorzugsweise stromab des Einweg-Auslaßventils 88 besitzt der Kanal 86 eine kleine Ablaßöffnung 102. Um die Bewegung der Membran 72 zu er leichtern, ist die untere Kammer 78 zu der Atmosphäre durch einen Kanal 104 entlüftet, der in den Gemischkanal 38 strom auf des Drosselventils 40 mündet.

Im Betrieb wird die Beschleunigerpumpe 54 durch Öffnen des Drosselventils mittels eines mechanischen Gestänges 106 betätigt, in dem das Drosselventil 40 an einer Querwelle 108 befestigt ist, die mit einem Ende eines Hebelarms 110 ver bunden ist. Das andere Ende des Hebelarms 110 ist durch einen Drahtlenker 112 mit einem Ende eines Kurbelarms 114 schwenkbar verbunden, der auf einem Zapfen 116 drehbar ge lagert und angrenzend an seinem anderen Ende mit einem Ende eines Bügels 118 schwenkbar verbunden ist. Der Bügel 118 be sitzt eine rechtwinklige Lasche 120 mit einem Loch 122, das die Betätigungsstange 80 gleitbar aufnimmt. Der Bügel 118 ist mit der Betätigungsstange 80 durch eine Totgangverbin dung 124 verbunden, welcher eine Feder 126 aufweist, die einen durchmesserverringerten Schaft 128 der Betätigungs stange 80 übergreift und auf dieser durch einen Clip 130 gehalten wird.

Wenn im Betrieb das Drosselventil 40 anfangs aus seiner voll geschlossenen Stellung heraus geöffnet wird, bewegt das Ge stänge 106 die Betätigungsstange 80 und die Membran 72 ver tikal nach oben, wodurch Kraftstoff aus der oberen Kammer 76 durch die Düse 68 in den Mischkanal 38 abgegeben wird. Nach dem die Membran 72 in ihre voll erhabene Stellung bewegt worden ist, erlaubt die Totgangverbindung 124 eine weitere Öffnung des Drosselventils 40. Wenn das Drosselventil 40 schließt, bewegt die Druckfeder 82 die Membran 72 in ihre voll abgesenkte Stellung zurück. Hierdurch wird zusätzlicher flüssiger Kraftstoff in die obere Kammer 76 der Beschleuni gerpumpe gesaugt, von wo er durch den nächsten Hub der Mem bran 72 abgegeben wird, wenn das Drosselventil 40 aus seiner Schließstellung erneut geöffnet wird. Die Betätigung der Be schleunigerpumpe 54 zur Abgabe einer geeigneten Kraftstoff menge mit einem erwünschten Durchsatz lädt sich dadurch än dern, daß sich die Größe der Düse 68, der Pumpenhub, die Feder 126 und/oder die Ablaßöffnung 102 verstellt wird.

KRAFTSTOFF-DOSIERVENTIL

Die Menge und der Durchsatz, mit dem der flüssige Kraftstoff dem Kraftstoffvorrat 48 für das Leerlaufsystem 44 und das Hauptsystem 46 abgegeben wird, wird durch das Dosierventil 52 gesteuert. Das Dosierventil 52 besteht aus einem quer schnittsveränderlichen Ventil 132 mit einer axial bewegli chen Dosiernadel 136, die von einer ringförmigen Öffnung 138 aufgenommen wird, durch die flüssiger Kraftstoff aus dem Schwimmergehäuse 58 in den Kraftstoffvorrat 48 fliegt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Öffnung 138 von einer Gegen bohrung 140 in dem Schwimmergehäuse 58 aufgenommen, und sie besitzt einen sich verjüngenden Einlaßabschnitt 142, der in einen Halsabschnitt 144 mittels einer entgegengesetzten Ver jüngung 146 in den Kraftstoffvorrat 48 übergeht. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besitzt die Dosiernadel 136 einen kegel stumpfförmigen Ventilabschnitt 148, der von der Öffnung 138 aufgenommen wird, sowie eine Spitze 150 mit verringertem Durchmesser, die durch die Öffnung 138 vorsteht und an dem Boden des Kraftstoffvorrats 48 aufliegen kann, um den Ven tilhub zu begrenzen, um den das Ventil axial in die Öffnung 38 hinein bewegt werden kann.

Die Dosiernadel 136 wird von dem Bügel 118 verstellbar ge tragen, um durch Öffnen und Schließen des Drosselventils 40 axial bewegt werden zu können. Die Dosiernadel 136 wird von einem Loch in einer Führungsplatte 152 gleitend aufgenommen, die auf der Lasche 120 sitzt und durch einen Stift 154 mit einem Träger-Bügel 156 schwenkbar verbunden ist. Der Träger bügel 156 wird zwischen zwei beabstandeten, nach oben ra genden Führungslaschen 158 des Bügels aufgenommen. Der Trä gerbügel 156 besitzt einen versetzt angeordneten Schenkel 160 mit einem Durchgangsloch 162, in dem der Schaft 128 und ein nach unten gedrehtes Ende 164 gleitend aufgenommen sind, welches auf der Führungsplatte 152 schwenkbar aufliegt. Die Stellung des Trägerbügels 156 kann durch eine Maschinen schraube 166 verstellt werden, die durch ihn hindurchgreift und auf der Führungsplatte 152 aufliegt. Die Kraftstoffmen ge, die durch die Öffnung 138 fließt, kann durch die Ma schinenschraube 166 verstellt werden. Diese Verstellung ver bessert das Betriebsverhalten des Vergasers 30, indem es die Bandbreite des Teildrosselungdurchsatzes, der sich mit dem Vergaser erzielen läßt, verringert. Um Schwingungen der Do siernadel 136 in der ringförmigen Öffnung 138 nach Möglich keit zu vermeiden, wird sie vorzugsweise von einer Feder 168 in Anlage mit einer Seite der Öffnung 138 gedrückt. Die Fe der 168 umgibt den Schwenkzapfen 154 des Trägerbügels 156. Dies verhindert Schwankungen des Kraftstoffstroms durch die Öffnung 138 und minimiert die Gefahr von Schwingungen, wel che die Nadel 136 und/oder die Öffnung 138 beschädigen könn ten.

LEERLAUF-EMULGIERSYSTEM

Um die Schadstoffemissionen im Leerlauf und bei kleiner Last zu verringern, gibt das Leerlaufsystem 44 ein emulgiertes Kraftstoff-Luftgemisch an den Gemischkanal 38 ab. Das Leer laufsystem 44 besitzt ein Emulgierrohr 170, das von einer Gegenbohrung in dem Gehäuse 36 aufgenommen wird. Das Gehäuse 36 bildet eine ringförmige Kammer 172, der Luft durch einen Kanal 174 zugeführt wird, welcher mit der Luftkammer 64 durch eine Ablaßöffnung 176 in Verbindung steht. Das Rohr 170 besitzt einen gedrosselten Einlaß 178, der flüssigen Kraftstoff von dem Kraftstoffvorrat 48 durch einen Kanal 180 empfängt, sowie mehrere in Umfangsrichtung verteilte und axial beabstandete Öffnungen 182, durch die Luft strömt, um Kraftstoff in dem Rohr 170 zu emulgieren.

Der emulgierte Kraftstoff wird sowohl an einen Leerlauf schlitz 184 wie auch eine Öffnung 186 abgegeben, die in den Gemischkanal 38 mittels eines Kanals 188, einer Drosselstel le 189, einer Reservoirkammer 190 und eines Kanals 192 mün den. Vorzugsweise hat der Leerlaufschlitz 184 eine axial längliche Form und überlappt die Drosselplatte des Dros selventils 40, wenn sie sich in ihrem Schließzustand befin det, so daß er Abschnitte 194 und 196 stromauf und stromab der Drosselplatte besitzt. Die Menge an emulgiertem Kraft stoff, die durch die Öffnung 186 abgegeben wird, kann mit tels eines Nadelventils 198 eingestellt werden, das in das Vergasergehäuse eingeschraubt und eine kegelstumpfförmige Spitze 200 aufweist, welcher in die Öffnung 186 vorgeschoben werden kann, um deren wirksamen Querschnitt zu verringern.

Wenn die Brennkraftmaschine angelassen wird, sind die mei sten der Öffnungen 182 in dem Emulgierrohr 170 in flüssigen Kraftstoff bis auf ein Niveau untergetaucht, das durch die gestrichelte Linie 202 angedeutet ist, wodurch anfangs ein vergleichsweise angereicherter emulgierter Kraftstoff an den Leerlaufschlitz 184 in die Öffnung 186 abgegeben wird. Wenn die Brennkraftmaschine zunächst startet und in einen last freien Leerlauf zustand hoher Drehzahl beschleunigt wird, sinkt das Niveau des flüssigen Kraftstoffs in der Kammer 172 (wie durch die gestrichelte Linie 204 angedeutet ist), so daß Luft durch mehr Öffnungen des Rohres 170 strömen kann; hierdurch wird ein etwas magereres und stärker emulgiertes Luft-Kraftstoff-Gemisch dem Leerlaufschlitz 184 und der Öff nung 186 zugeführt.

Wenn die Brennkraftmaschine bei geschlossenem Drosselventil leerläuft, zieht der von der Brennkraftmaschine auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 40 erzeugte teil weise Unterdruck emulgierten Kraftstoff aus dem Rohr 170 durch den stromabwärtigen Abschnitt 196 des Leerlauf schlitzes 184 und die Öffnung 186. Außerdem strömt Luft durch den stromaufwärtigen Abschnitt 194 des Leerlaufschlit zes 184, um den durch den stromabwärtigen Abschnitt 196 ab gegebenen Kraftstoff weiter zu emulgieren. Wenn das Dros selventil anfangs geöffnet wird, streicht sein oberer Rand über den Leerlaufschlitz 184. Dies ändert das Verhältnis der wirksamen Größe des stromaufwärtigen Abschnitts 194 zu dem stromabwärtigen Abschnitt 196 und vergrößert somit die Menge an emulgiertem Kraftstoff, der an die Brennkraftmaschine abgegeben wird, wenn das Drosselventil 40 anfangs geöffnet wird. Wenn umgekehrt das Drosselventil 40 anfangs sich sei ner vollen Schließstellung nähert, verringert die Änderung dieses Verhältnisses die Menge an Kraftstoff, der der Brenn kraftmaschine im lastfreien Leerlaufzustand zugeführt wird. Wenn das Drosselventil anfangs geöffnet wird, betätigt es über das Gestänge 106 sowohl das Dosierventil 52 zur Abgabe von mehr Kraftstoff an den Kraftstoffvorrat 48 und somit das Leerlaufsystem 44, sowie die Beschleunigerpumpe 54, um zur Beschleunigung der Brennkraftmaschine 22 zusätzlichen Kraft stoff dem Gemischkanal 38 zuzuführen. Normalerweise sind das Nadelventil 198 und die Öffnung 186 so eingestellt, daß sich im lastfreien Leerlaufzustand ein runder Lauf der Brenn kraftmaschine 22 ergibt. Eine typische Kleinbrennkraftma schine mit einem oder zwei Zylindern läuft bei ungefähr 800 bis 1800 U/min im unteren Leerlauf und mit ungefähr 3000 bis 3600 U/Min im höheren Leerlauf.

HAUPTEMULGIERSYSTEM

Um im Lastbereich Schadstoffemissionen zu verringern und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern, gibt das Hauptsystem 46 ein emulgiertes Kraftstoff-Luft-Gemisch an den Gemischkanal 38 ab. Das Hauptsystem 46 besitzt ein Emulgierrohr 206, das von einer Gegenbohrung in dem Vergasergehäuse aufgenommen wird, welche eine Ringkammer 208 bildet, aus der Luft durch mehrere in Umfangsrichtung verteilte und axial beabstandete Öffnungen 210 angesaugt wird, um flüssigen Kraftstoff zu emulgieren, der dem unteren Ende des Rohres 206 aus dem Kraftstoffvorrat 48 durch einen Kanal 212 zugeführt wird. Der emulgierte Kraftstoff gelangt zu einer Düse 214, die in dem Gemischkanal angrenzend an den Venturi-Abschnitt 70 durch einen Verbindungskanal 216 im Vergasergehäuse auf ge nommen wird. Luft wird der Kammer 208 aus der Tasche 64 durch eine Ablaßöffnung 218 und einen Verbindungskanal 222 zugeführt.

Typischerweise erzeugt der Venturi-Abschnitt 70 beim Starten der Maschine und geöffnetem Choke-Ventil 42 keinen nennens werten Unterdruck, da das Drosselventil 40 geschlossen ist und somit relativ wenig, wenn überhaupt, Kraftstoff dem Ge mischkanal 38 durch das Hauptsystem 46 zugeführt wird. Beim Start sind üblicherweise die meisten der Öffnungen 210 des Emulgierrohres 206 in flüssigen Kraftstoff bis zu dem Niveau der gestrichelten Linie 202 untergetaucht, und somit zieht beim anfänglichen Öffnen des Drosselventils 40 der von dem Venturi-Abschnitt 70 erzeugte Unterdruck eine vergleichs weise angereicherte Ladung an emulgiertem Kraftstoff durch die Düse 214 in den Gemischkanal 38. Wenn die Brennkraft maschine 22 bei geöffnetem Drosselventil läuft, wird flüs siger Kraftstoff aus der Kammer 208 angesaugt, so daß Luft durch sämtliche Öffnungen 210 zugeführt wird, um von dem Kraftstoffvorrat 48 angesaugten Kraftstoff in dem Rohr 206 zu emulgieren und den emulgierten Kraftstoff der Kammer 38 durch die Düse 214 zuzuführen. Wenn das Drosselventil 40 weit geöffnet ist, wird relativ wenig, wenn überhaupt, Kraftstoff der Kammer 38 durch das Leerlaufsystem 44 zuge führt.

Durch das anfängliche Öffnen des Drosselventils 40 wird auch die Beschleunigerpumpe 54 betätigt, die zusätzlichen Kraft stoff durch die Düse 68 zuführt, um die Brennkraftmaschine 22 auf eine höhere Betriebsdrehzahl zu beschleunigen. Durch Öffnen des Drosselventils 40 wird außerdem das Dosierventil 52 betätigt, indem die Dosiernadel 136 von der ringförmigen Öffnung 138 axial wegbewegt wird, um mehr flüssigen Kraft stoff dem Kraftstoffvorrat 48 zuzuführen, welcher durch das Hauptsystem 46 emulgiert und in den Gemischkanal 38 einge führt wird. Wenn Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorrat 48 an gesaugt wird, öffnet und schließt der Schwimmer 60 das Na delventil (nicht gezeigt), das mit dem Kraftstoffbehälter in Verbindung steht, um ein im wesentlichen konstantes Kraft stoffniveau, wie durch die gestrichelten Linien 56 angedeu tet ist, und somit einen vergleichsweise konstanten Kraft stoffdruck in dem Schwimmergehäuse 58 aufrechtzuerhalten.

ABGASRÜCKFÜHRE INRICHTUNG

Um NO_x-Emissionen bei Lastzuständen zu steuern, wird die Abgasrückführeinrichtung 32 geöffnet, wodurch eine dosierte Menge an Abgas aus dem Abgasrohr 26 in das Ansaugrohr 24 eingeführt wird (s. Fig. 1). Vorzugsweise ist beim Kaltstart und im Leerlauf die Abgasrückführeinrichtung 32 geschlossen, um eine Verschlechterung des Betriebsverhaltens der Brenn kraftmaschine bei niedrigen Drehzahlen und niedriger Last und im Kaltzustand zu vermeiden.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, besitzt die Abgasrückführein richtung 32 ein Gehäuse 230 mit einem Einlaßkanal 232, der durch ein Ventil 236 mit einem Auslaßkanal 234 in Verbindung steht. Das Ventil 236 besitzt einen Ventilsitz 238 in einem Ring 240, der mit Preßsitz und abgedichtet in einer Bohrung 242 in dem Gehäuse 230 sitzt, dessen offenes Ende von einer mit Preßsitz darin angeordneten Kappe 244 verschlossen und abgedichtet wird. Ein komplementär ausgebildetes kegel stumpfförmiges Ventilglied 246 ist an dem freien Ende einer Betätigungsstange 248 gebildet, die gleitend und hin und her bewegbar von einer Bohrung 250 in dem Gehäuse 230 aufgenom men wird. Die Abgasrückführeinrichtung 32 wird zwischen ih rem Öffnungs- und Schließzustand durch eine Membrananordnung 252 mit einer flexiblen Membran 254 betätigt. Die Membran 254 besitzt eine Umfangsrippe 256, die zwischen einer Tasche 258 in dem Gehäuse 230 und einem darüberliegenden Deckel 260 aufgenommen und abgedichtet ist, um eine obere und untere Kammer 262 bzw. 264 auf gegenüberliegenden Seiten der Mem bran 254 zu bilden. Der zentrale Abschnitt der Membran 254 wird zwischen einer Rückplatte 266 und einer Federhalte platte 268 aufgenommen, die auf einem durchmesserverringer ten Gewindeschaft 270 der Betätigungsstange sitzen und an ihr durch eine Mutter 272 befestigt sind. Die Abgasrückführ einrichtung 32 wird von einer Druckfeder 274, die zwischen dem Deckel 260 und der Halteplatte 268 aufgenommen wird, in ihre Schließstellung gedrückt und ist in Richtung auf ihre Öffnungsstellung dadurch elastisch vorgespannt, daß an die obere Kammer 262 durch eine Öffnung 276 Unterdruck angelegt wird. Vorzugsweise werden zur Verringerung der zum Öffnen erforderlichen Kraft die unter Druck stehenden Abgase in die Kammer 264 durch einen Kanal 278 eingelassen, um auf die Unterseite der Membran 254 einzuwirken. Gegebenenfalls kann eine vergrößerte Bohrung 250 in Verbindung mit dem Kanal 278 oder anstelle desselben verwendet werden, um die Abgase mit der Unterseite der Membran 254 in Verbindung zu bringen.

Die Abgasrückführeinrichtung 32 wird in das in Fig. 1 ge zeigte System so eingebaut, daß ihr Einlaß 232 mit dem Ab gasrohr 26 durch eine Leitung 280 in Verbindung steht und ihr Auslaß 234 mit dem Ansaugrohr 24 stromab des Drossel ventils 40 in Verbindung steht.

Das Öffnen und Schließen der Abgasrückführeinrichtung 32 wird durch ein Teilvakuum gesteuert, das von dem Venturi- Abschnitt 70 des Vergasers 30 erzeugt wird. Ein Öffnen der Abgasrückführeinrichtung 32 wird bei kalter Brennkraftma schine durch ein temperaturabhängiges Steuerventil 282 verhindert, das erst oberhalb einer vorgegebenen Temperatur öffnet, welche sich üblicherweise im Bereich von 12,8 bis 23,9°C (55 bis 75°F) liegt. Eine Öffnung 284 im Venturi- Abschnitt ist mit der Membrananordnung der Abgasrückführ einrichtung durch das temperaturabhängige Steuerventil 282 über geeignete Leitungen oder Rohre 286, 288 und 290 ver bunden.

In einer kleinen Brennkraftmaschine 22 mit einem oder zwei Zylindern ist das Unterdrucksignal an der Öffnung 284 übli cherweise nicht groß genug, um die Abgasrückführeinrichtung zufriedenstellend zu steuern. Daher wird der Ansaugrohr-Un terdruck ebenfalls benutzt, indem eine Öffnung 292 in dem Gemischkanal 38 stromauf des Drosselventils 40 durch ein Einwegventil 294 in Reihe mit der Öffnung 284 im Venturi- Abschnitt durch geeignete Leitungen 296 und 298 geschaltet wird. Das Einwegventil 294 schließt bei positiven Druckim pulsen des Ansaugrohres und öffnet nur bei negativen Druck impulsen, so daß nur die negativen Druckimpulse des Ansaug rohres an die Membrananordnung 252 der Abgasrückführeinrich tung 32 angelegt werden, um sie zu öffnen. Um zu verhindern, daß das Einwegventil 294 einen Unterdruck in der Leitung 298 gefangenhält, wird sie durch eine sehr kleine Venturi-Dros selstelle 300 in der Unterdruckleitung 286 der Venturi-Öff nung 284 entlüftet. Bei höheren Luftdurchsätzen des Verga sers, wie z. B. bei weit geöffnetem Drosselventil, erhöht diese Venturi-Öffnung 284 ebenfalls die Größe des an die Abgasrückführeinrichtung 32 angelegten Unterdrucks. Da der Abgasdruck mit Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine größer wird, erhöht sich seine Unterstützung beim Öffnen der Abgasrückführeinrichtung mit zunehmender Drehzahl und Last.

Die Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine, bei der das Un terdrucksignal die Abgasrückführeinrichtung zu öffnen be ginnt, und ihr Öffnungsgrad kann innerhalb Grenzen dadurch verstellt werden, daß die Stelle der Öffnung in dem Gemisch kanal 38, von der aus das Unterdrucksignal erhalten wird, geändert wird. Fig. 8 zeigt in schematischer Weise das Un terdrucksignal als Funktion der größer werdenden Drehzahl einer typischen Ein- oder Zweizylindermaschine für die vier Öffnungsstellungen (Fig. 7) in der Gemischkammer der Ven turi-Öffnung 284, der stromaufwärtigen Drosselöffnungen 302 und 304 und der stromabwärtigen Drosselöffnung 306. Durch Verwendung einer oder mehrerer dieser Öffnungen läßt sich ein geeignetes Unterdruck-Ansprechsignal für die Abgasrück führeinrichtung 32 erhalten, um die zeitliche Steuerung und das Ausmaß der Abgasrückführung an die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine anzupassen, bei denen eine Abgasrück führung möglich ist, ohne daß das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine und die Abtriebsleistung merklich beein trächtigt werden. Für eine typische kleine Ein- oder Zwei zylindermaschine sollte es keine Abgasrückführung beim Starten, im Leerlauf ohne Last und bei Kaltbetriebszuständen und eine erhöhte Abgasrückführung bei hoher Drehzahl und voller Last geben.

FRISCHLUFT- IMPULSVENTIL

Zur Reduzierung von Emissionen gibt das Frischluft-Impuls ventil 34 frische Luft an das Abgasrohr 26 ab, was Sauer stoff bereitstellt, der mit den HC- und CO-Abgasen reagiert, um sie zu CO₂ und H₂O zu oxidieren. Vorzugsweise wird fri sche Luft in das stromaufwärtige Ende des Abgasrohres 26 eingeführt, um die Verweilzeit zu erhöhen, während der die frische Luft mit den heilen Abgasen (mehr als 677°C oder 1150°F) in Berührung steht, um die Reaktionszeit zu maxi mieren. Um ein Rückzünden der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten, wird das Impulsventil 34 vorzugsweise bei rascher Verzögerung, im Leerlauf und bei niedrigen Dreh zahlen geschlossen.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, besitzt das Impulsventil 34 ein Gehäuse 310 mit einem Frischluft-Einlaßkanal 312, der über ein Steuerventil 316 mit einem Frischluft-Auslaßkanal 314 in Verbindung steht. Das Steuerventil 316 wird durch eine Mem brananordnung 318 und ein Einwegventil 320 betätigt. Das Einwegventil 320 erlaubt es, daß negative bzw. unteratmos phärische Abgasimpulse frische Luft durch die Anordnung in das Abgasrohr 26 ziehen und daß positive bzw. überatmosphä rische Abgasimpulse das Einwegventil 320 schließen, um ein Rückströmen der Abgase durch das Impulsventil 34 zu verhin dern. Das Rückschlagventil 320 besitzt eine Trägerplatte 322 mit Durchgangslöchern 324, die von einem in Umfangsrichtung kontinuierlichen Ventilsitz 326 umgeben sind, sowie eine gegenüberliegende Ventilscheibe 328 mit einer Rückplatte 330, die beide auf einem Führungsschaft 332 gleitend gela gert sind und von einer Schraubendruckfeder 334 in Richtung auf den Ventilsitz 326 elastisch gedrückt werden. Eine Federhalte- und Prallplatte 336 ist an einem Ende des Schaf tes 332 befestigt und ihr anderes Ende ist an der Träger platte 322 befestigt. Die Trägerplatte 322 wird von einer Gegenbohrung 338 in dem Gehäuse 310 aufgenommen und darin durch eine darüberliegende Kappe 340 mit einem Gewindenippel 342 gehalten, durch den der Auslaßkanal 314 verläuft.

Das Steuerventil 316 besitzt einen Ventilsitz 344 in dem Gehäuse und eine komplementär ausgebildete Ventilscheibe 346, die von einer Betätigungsstange 348 getragen wird, welche in einer Bohrung 350 in dem Gehäuse durch die Mem brananordnung 318 axial hin und her bewegbar gelagert ist. Die Ventilscheibe 346 ist auf einem querschnittsverringerten Schaftabschnitt 352 der Betätigungsstange 348 gleitbar ge lagert und wird von einer Druckfeder 356 in Anlage mit einer Schulter 354 gedrückt. Die Feder 356 umgibt den Schaftab schnitt 352 und wird auf diesem von einer Schnappscheibe 358 gehalten. Die als Betätigungseinrichtung dienende Membran anordnung weist eine flexible Membran 360 auf, die zwischen einer Rückplatte 362 und einem Federhalter 364 aufgenommen ist, welche bei 366 an dem anderen Ende der Betätigungs stange 348 befestigt sind, um mit dieser mitbewegt zu wer den. Der äußere Rand 368 der Membran 360 wird zwischen einer Nut 370 im Gehäuse und einem Deckel 372 abgedichtet auf ge nommen, wodurch eine Unterdruckkammer 374 gebildet wird, die mit einer Öffnung 376 in Verbindung steht. Das Steuerventil wird von einer Druckfeder 378, die in der Kammer 374 zwi schen dem Federhalter 364 und dem Deckel 372 angeordnet ist, in seine Öffnungsstellung vorgespannt. Die andere Seite der Membran 360 steht mit der Atmosphäre durch eine Ablaßöffnung 380 in Verbindung. Um eine Drucksperre des Steuerventils 316 unter gewissen Betriebszuständen zu verhindern, ist eine Ablaßöffnung 382 zwischen dem Lufteinlaßkanal 312 und dem Einwegventil 320 vorgesehen. Diese Ablaßöffnung 382 kann so bemessen sein, daß sie etwas Luft in die Abgase einläßt, wenn das Steuerventil 316 geschlossen ist, jedoch nicht so viel, daß es zu einer Rückzündung kommt.

Wenn das Impulsventil 34 in das System eingebaut ist, ist der Frischluftauslaß 314 mit dem Abgasrohr 26 vorzugsweise angrenzend an seinem stromaufwärtigen Ende verbunden. Zur Geräuschminderung ist der Lufteinlaßkanal 312 durch eine Leitung 388 an einer Einlaßdüse 384 angeschlossen, die in einem Luftreiniger 386 für den Vergaser angeordnet ist. Vorzugsweise besitzt die Einlaßdüse 384 ein abgeschrägtes Ende 390, das in der Bahn der durch den Reiniger 386 strö menden Luft liegt, um einen Staueffekt zu erzeugen, der mehr Frischluft in das Impulsventil 34 treibt. Die Öffnung 376 für die Membrananordnung 318 ist mit einer Ansaugrohr-Öff nung 392 stromab des Drosselventils 40 durch eine Leitung 394 verbunden und enthält vorzugsweise ein Einwegventil 396 zur Impulsverringerung.

Bei Verzögerung der Brennkraftmaschine im Leerlauf und kurz nach dem Leerlauf wird ein relativ hoher Unterdruck im An saugrohr erzeugt, da das Drosselventil 40 nahezu oder voll ständig geschlossen ist. Dies bewirkt, daß die Membranan ordnung 360 das Impulsventil 34 schließt, so daß keine Frischluft durch das Impulsventil 34 eingelassen wird. Wenn Frischluft unter diesen Betriebsbedingungen eingelassen würde, hätte dies ein Rückzünden der Brennkraftmaschine 22 zur Folge. Wenn das Drosselventil 40 geöffnet wird und die Brennkraftmaschine 22 unter Last arbeitet, sinkt der Unter druck an der Öffnung 392 merklich ab, was bewirkt, daß die Feder 378 die Membrananordnung 360 verstellt und hierdurch das Steuerventil 316 öffnet, so daß Frischluft zu dem Ein wegventil 320 eingelassen wird. Die negativen und positiven Druckimpulse des Abgases betätigen das Einwegventil 320, um bei den negativen Impulsen Frischluft durch das Einwegventil in das Abgasrohr 26 zu ziehen und bei positiven Impulsen das Einwegventil 320 zu verschließen und ein Rückströmen von Ab gasen zu verhindern. Wenn das Abgas eine Temperatur von mehr als 677°C (1250°F) hat, reagiert der Sauerstoff in der Frischluft mit dem CO und HC, um CO₂ und H₂O zu bilden, wo durch die CO- und HC-Emissionen verringert werden.

ABGEÄNDERTE ANORDNUNG AUS BESCHLEUNIGERPUMPE UND DOSIER- VENTIL

Fig. 10 zeigt einen Vergaser 30′, bei dem das Dosierventil 52 und die Beschleunigerpumpe 54 ebenfalls durch Unterdruck betätigt werden. Vorzugsweise wird dieser modifizierte Ver gaser 30′ bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit größerem Arbeitshub verwendet, bei denen die Unterdrucksignale des Vergasers glatter und gleichförmiger sind. Bei Ein- und Zweizylinder-Maschinen mit kleinerem Arbeitshub, die auf grund von Zylinderimpulsen, Ventilsteuerung, Druckentlastung usw. schneller veränderliche Signale erzeugen, wird das vollständig und ausschließlich mechanisch betätigte System des Vergasers 30 bevorzugt.

Wie in Fig. 10 zu sehen ist, wird die Membran 72 der Be schleunigerpumpe 54′ durch eine Druckfeder 400 in ihre obere Stellung vorgespannt. Die Druckfeder 400 sitzt in der unte ren Kammer 78, die durch einen Kanal 402 über ein Einwegven til 403 mit einer Öffnung 404 in dem Gemischkanal 38 unmit telbar stromab des Drosselventils 40 (im geschlossenen Zu stand) verbunden ist. Um die Amplitude der Schwingungen des Unterdrucks im Ansaugrohr zu verringern und dadurch für die Membran 72 der Beschleunigerpumpe ein gleichmäßigeres Unter drucksignal zur Verfügung zu stellen, steht eine als Dros selstelle ausgebildete Ablaßöffnung 406 unmittelbar stromauf des geschlossenen Drosselventils 40 durch einen Kanal 408 mit dem Kanal 402 stromauf des Einwegventils 403 in Verbin dung. Wenn die Brennkraftmaschine angehalten wird, baut diese Ablaßöffnung 406 auch den Unterdruck in der Kammer 78 ab.

Wenn die Brennkraftmaschine 22 nicht läuft und das Drossel ventil 40 geschlossen ist, befinden sich die Beschleuniger pumpe 54 und das Dosierventil 52 in der in Fig. 10 gezeigten Stellung, in der das Dosierventil 52 offen ist und Kraft stoff aus der oberen Kammer 76 der Beschleunigerpumpe abge geben wurde. Wenn bei geschlossenem Drosselventil die Brenn kraftmaschine angelassen wird und sich im Leerlaufzustand befindet, bewirkt der an der Anschlußöffnung 404 erzeugte relativ hohe Unterdruck im Ansaugrohr, daß die Membran 72 entgegen der Vorspannung der Feder 400 in ihre untere Stel lung bewegt wird, wodurch flüssiger Kraftstoff in die obere Kammer 76 gezogen und dadurch die Beschleunigerpumpe 54 in Gang gesetzt wird. Wenn anfangs das Drosselventil (zur Be schleunigung der Brennkraftmaschine) geöffnet wird und hier bei sein unterer Rand an der Öffnung 404 vorbeistreicht, kommt es zu einer erheblichen Abnahme des auf die Membran 72 wirkenden Unterdrucks, und die Feder 400 bewegt sie dann in die in Fig. 10 gezeigte Stellung nach oben, wodurch Kraft stoff aus der oberen Kammer 76 zur Beschleunigung der Brenn kraftmaschine 22 durch die Düse 68 in den Gemischkanal 38 abgegeben wird.

Wenn das Drosselventil 40 über seine anfängliche Leerlauf stellung hinaus geöffnet wird, wird das Dosierventil 52 in Abhängigkeit von der Bewegung des Drosselventils 40 durch das mechanische Gestänge 106 betätigt. Wenn das Drosselven til 40 bei laufender Brennkraftmaschine geschlossen wird, bewirkt der Unterdruck an der Öffnung 404 wiederum, daß die Membran 72 entgegen der Vorspannung der Feder 400 nach unten bewegt wird und hierbei zusätzlichen Kraftstoff in die obere Kammer 76 zieht, wodurch die Beschleunigerpumpe 54 in Gang gesetzt wird. Wenn die Brennkraftmaschine 22 bei geschlosse nem Choke-Ventil 42 angelassen wird, so betätigt der Ansaug rohr-Unterdruck an der Öffnung 404 unabhängig von der Stel lung des Drosselventils die Membran 72, die dann Kraftstoff in die obere Kammer 76 zieht, um die Beschleunigerpumpe 54 in Gang zu setzen.

Bei dieser kombinierten mechanischen Betätigung und Unter druckbetätigung lassen sich sowohl das Dosierventil 52 wie auch die Beschleunigerpumpe 54 besser regeln und verstellen bzw. an den Kraftstoffbedarf beim Starten, im Leerlauf und zur Beschleunigung der Brennkraftmaschine anpassen.

MODIFIZIERTES SYSTEM

Fig. 11 zeigt ein modifiziertes System 418 für eine Mehr zylindermaschine mit größerem Arbeitshub, die mit einem Vergaser 30′, einem modifizierten Impuls-Luftventil 420 und einem Unterdrucksignal zum Betätigen der Abgasrückführ einrichtung 32 arbeitet. Mehrzylindermaschinen mit größerem Arbeitshub erzeugen üblicherweise ein stärkeres und sta bileres GemiSchkanal-Unterdrucksignal, das die Verwendung einer vereinfachten Unterdrucköffnungs-Anordnung zum Be tätigen der Abgasrückführeinrichtung 32 erlaubt. Wie in Fig. 11 zu sehen ist, lädt sich ein geeignetes Unterdrucksignal zum Betätigen der Abgasrückführeinrichtung 32 direkt von einer Öffnung 422 stromauf des geschlossenen Drosselventils 40 abnehmen, die unmittelbar mit dem temperaturabhängigen Ventil 282 durch eine Leitung 424 verbunden ist. Dies macht das Einwegventil 294, die Drosselöffnung 300, die Venturi- Öffnung 284 sowie die zugehörige Leitungsführung des Systems 20 der Fig. 1 überflüssig.

Wie in Fig. 12 dargestellt ist, besitzt das modifizierte Impulsluftventil 420 ein Gehäuse 424 mit mehreren in Um fangsrichtung beabstandeten Frischluft-Einlaßkanälen 426, die direkt mit der Atmosphäre und dem Einwegventil 320 durch ein Steuerventil 428 in Verbindung stehen. Das Steuerventil 320 weist eine Ventilscheibe 430 auf, die von einer Druckfe der 378 elastisch in Dichtungsanlage mit einem Ventilsitz 432 gedrückt wird und von einer unterdruckbetätigen Membran 360 der Betätigungseinrichtung 318 in ihre Öffnungsstellung bewegbar ist. Der Kanal 376 der Membranbetätigungseinrich tung ist mit einer Ansaugrohr-Öffnung 434 über ein Einweg ventil 436 durch eine geeignete Leitung 438 verbunden. Um eine Ablaßverbindung zu bilden, die bei abgeschalteter Brennkraftmaschine den Unterdruck in der Betätigungsein richtung 318 abbaut, ist die Leitung 438 außerdem durch einen Drosselkanal 439 mit der Öffnung 406 in dem Gemisch kanal des Vergasers verbunden.

Um ein Rückzünden der Brennkraftmaschine 22 beim Start, im Leerlauf, kurz nach dem Leerlauf und bei Verzögerungen zu vermeiden, wird keine Frischluft durch das Impulsluftventil 420 in das Abgasrohr 26 eingelassen; andernfalls würde die Frischluft unter diesen Bedingungen zu Rückzündungen führen.

Unter diesen Bedingungen ist das Steuerventil 428 durch die Vorspannung der Feder 378 geschlossen, und der auf die Mem bran wirkende Unterdruck, der von den negativen Saugrohr- Druckimpulsen erzeugt wird, reicht nicht aus, um die Vor spannung der Feder zu überwinden. Wenn die Brennkraftma schine unter Last arbeitet, erzeugen die negativen Ansaug rohr-Druckimpulse einen auf die Membran 360 wirkenden Unter druck, der grob genug ist, um die Vorspannung der Feder 378 zu überwinden und das Steuerventil 428 zu öffnen, um dadurch Frischluft in das Abgasrohr 26 einzulassen und dadurch die CO- und HC-Emissionen des Abgases zu verringern. Im Betrieb arbeitet das Einwegventil 436 in der Weise, daß es schließt, um die Beaufschlagung der Membran-Betätigungseinrichtung 318 mit positiven Druckimpulsen des Saugrohres zu verhindern, und daß es öffnet, um nur die Beaufschlagung mit negativen Saugrohr-Druckimpulsen zu ermöglichen. Wenn die Brennkraft maschine abgeschaltet ist, wird die Betätigungseinrichtung 318 durch den Drosselkanal 439 und die Öffnung 406 im Ge mischkanal des Vergasers zur Atmosphäre hin entlüftet.

SYSTEM MIT MODIFIZIERTEM IMPULSLUFTVENTIL

Die Fig. 13 zeigt ein System 440 mit einem modifizierten Impulsluftventil 442, das für Brennkraftmaschinen geeignet ist, welche während einer Verzögerung keine Rückzündung bewirken, wenn Frischluft zur Verringerung der CO- und HC- Emissionen in das Abgasrohr abgelassen wird. Das Impulsluft ventil 442 besitzt kein Steuerventil und keine Unterdruck- Betätigungseinrichtung und führt somit zu einem einfacheren System mit weniger Einzelteilen, das sich wirtschaftlicher herstellen und zusammenbauen sowie einfacher warten und re parieren läßt.

Wie die Fig. 14 zeigt, besitzt das Impulsluftsystem 442 ein Blechgehäuse 444, an dem das obere Gehäuseteil 340 und die Trägerplatte 322 des Einwegventils 320 vorgesehen und durch eine in Umfangsrichtung kontinuierliche Schürze 446 befe stigt sind. Das Gehäuse 444 besitzt einen Einlaß 448, durch den Frischluft dem Einwegventil 320 zugeführt wird.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist bei Einbau des Impulsluft ventils 442 in das System 440 sein Auslaß 450 mit dem Abgas rohr 26 verbunden, und sein Einlaß 448 ist durch eine geeig nete Leitung 452 mit der Frischluft-Einlaßdüse 384 verbun den, die in dem Luftreiniger 386 angeordnet ist.

Unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gibt das Impulsluftventil 442 Frischluft an das Abgasrohr 26 ab in Abhängigkeit von einer Betätigung des Einwegventils 320 durch negative Abgas-Druckimpulse, die das Einwegventil 320 öffnen und somit Frischluft in das Ansaugrohr -26 ziehen, und positive Abgas-Druckimpulse, die das Einwegventil 320 schließen, um ein Rückströmen von Abgas durch das Impuls luftventil 442 zu verhindern.

SYSTEM MIT MODIFIZIERTEM IMPULSLUFTVENTIL UND REGELUNG DER ABGASRÜCKFÜHREINRICHTUNG

Die Fig. 15 zeigt ein modifiziertes System 460 für Mehrzylin der-Maschinen mit relativ grobem Arbeitshub, die das Frisch luft-Impulsventil 442 der Fig. 14 und die Unterdruck-Öff nungsanordnung des Systems der Fig. 11 für die Abgasrück führeinrichtung verwenden. Das Impulsluftventil 442 ist zwi schen den Luftreiniger 386 und das Abgasrohr 26 geschaltet und arbeitet in der gleichen Weise wie in dem System 440 der Fig. 13. Die Abgasrückführeinrichtung 32 wird durch den Un terdruck betätigt, der an der Öffnung 422 im Gemischkanal 38 angrenzend an und stromauf von dem geschlossenen Drossel ventil 40 erzeugt wird, und arbeitet in der gleichen Weise wie in dem Vergaser und System der Fig. 11.

Hierdurch wird ein einfacheres System mit weniger Einzeltei len geschaffen, das vergleichsweise wirtschaftlich herzu stellen und zusammenzubauen ist und daß sich in einfacher Weise warten und reparieren läßt, und zwar für Mehrzylinder- Maschinen mit relativ grobem Arbeitshub.

Claims

1. Kraftstoff- und Abgassystem für eine Kleinbrenn kraftmaschine (22) mit mindestens einem und nicht mehr als vier Zylindern, einem Ansaugrohr (24) und einem Abgasrohr (26), bestehend aus einem Vergaser (30) mit einem Gehäuse (36), einem Kraftstoff-Luft-Gemischkanal (38), der durch das Gehäuse verläuft und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch an das Ansaugrohr abgibt, einem Drosselventil (40), das von dem Gehäuse getragen wird und in dem Gemischkanal zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung verstellbar angeordnet ist, einem Hauptsystem (46), das einen Lufteinlaß aufweist und eine Emulsion aus Kraftstoff und Luft in den Gemischkanal stromauf des Drosselventils einführt, einem Leerlaufsystem 44, das einen Lufteinlaß aufweist und eine Emulsion aus Kraftstoff und Luft in den Gemischkanal angrenzend an dem Drosselventil einführt, einem Kraftstoffvorrat (48), der sowohl mit dem Leerlaufsystem wie auch mit dem Hauptsystem verbunden ist, um diese mit flüssigem Kraftstoff zu versor gen, und einem Dosierventil (52), das so aufgebaut und mit dem Drosselventil mechanisch so verbunden ist, daß es den Durchsatz von flüssigem Kraftstoff zu dem Kraftstoffvorrat und zu sowohl dem Haupt- wie auch Leerlaufsystem in Abhän gigkeit von einer Öffnung des Drosselventils ändert, so daß flüssiger Kraftstoff zu dem Kraftstoffvorrat bei im wesent lichen ganz geöffnetem Drosselventil mit einem höheren Durchsatz fließt, als bei im wesentlichen geschlossenem Drosselventil, einer Abgasrückführeinrichtung (32) mit einem Gehäuse (230), einem Strömungskanal in dem Gehäuse (230), der mit dem Abgasrohr (26) und dem Ansaugrohr (24) stromab des Drosselventils (40) des Vergasers (30) in Verbindung steht, um Abgas an den Ansaugkanal abzugeben, einem Steuer ventil (236), das in dem Strömungskanal in dem Gehäuse angeordnet und zwischen einer Öffnungs- und Schließ stellung verstellbar ist, um den Abgasstrom durch den Strö mungskanal in dem Gehäuse zu steuern, einer unterdruckabhän gigen Betätigungseinrichtung (252), die mit dem Steuerventil mechanisch verbunden ist, um das Steuerventil zu öffnen und zu schließen, wobei die Betätigungseinrichtung (252) mit mindestens einer Öffnung in Verbindung steht, die in dem Gemischkanal des Vergasers stromauf des Drosselventils mün det, und so ausgebildet ist, daß es das Steuerventil zum Rückführen von Abgas öffnet, wenn das Drosselventil im we sentlichen geöffnet ist und die Brennkraftmaschine (22) un ter Last arbeitet, und zwar in direkter Abhängigkeit von einem Unterdruckzustand an der besagten einen Öffnung, und das Kraftstoff- und Abgassystem (20) über keine elektroni schen Abgasfühler und elektronische Regelungen verfügt, die auf unterschiedliche Betriebsbedingungen der Brennkraftma schine ansprechen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil (52) des Vergasers (30) eine Ventil öffnung (138) und eine Dosiernadel (136) mit einer Spitze aufweist, die mit der Ventilöffnung in Abhängigkeit von einer Bewegung der Dosiernadel relativ zu der Ventilöffnung zusammenarbeitet, um den Durchsatz von flüssigem Kraftstoff durch das Ventil zu steuern.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Vergaser (30) eine elastisch vorgespannte Totgangverbindung (124) aufweist, die das Dosierventil (52) mit dem Drosselventil (40) verbindet, um den Durchsatz von flüssigem Kraftstoff zu dem Kraftstoffvorrat (48) in Ab hängigkeit von einer Öffnungs- und Schließbewegung des Drosselventils zu steuern.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Vergaser (30) eine Beschleunigerpumpe (54) mit einer Membran (72) und einer elastisch vorgespannten Totgangverbindung (124) aufweist, die die Membran (72) mit dem Drosselventil (40) verbindet, um die Membran zu ver stellen und dadurch Kraftstoff an den Gemischkanal (38) in Abhängigkeit von einer Öffnung des Drosselventils aus seiner im wesentlichen geschlossenen Stellung heraus abzugeben.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein thermisch betätigtes Absperrventil (282), das zwischen die besagte Öffnung in dem Gemischkanal (38) des Vergasers (30) und der unterdruckabhängigen Betä tigungseinrichtung geschaltet ist und das so ausgebildet ist, daß es bei warmer Brennkraftmaschine (22) öffnet und bei kalter Brennkraftmaschine schließt, um dadurch ein Öff nen der Abgasrückführeinrichtung (32) zu verhindern, wenn die Brennkraftmaschine (22) kalt ist.

6. System nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Gemischkanal (38) des Vergasers (30) einen Venturi-Abschnitt (70) aufweist, der eine Engstelle stromauf des Drosselventils (40) sowie eine Öffnung (284) in der Eng stelle besitzt und mit der unterdruckabhängigen Betäti gungseinrichtung in Verbindung steht, um mit der Öffnung stromauf des Drosselventils (40) zum Betrieb des Steuer ventils (236) der Abgasrückführeinrichtung (32) zusammenzu wirken.

7. System nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Einwegventil (294), das mit der Öffnung (292) stromauf des Drosselventils (40) sowie mit der Öffnung (284) in der Eng stelle des Venturi-Abschnitts (70) in Verbindung steht, um mit diesen beiden Öffnungen zusammenzuwirken und die Unter drucksignale zu verstärken, die auf die unterdruckabhängige Betätigungseinrichtung (252) in einer kleinen Ein- oder Zweizylinder-Brennkraftmaschine einwirken.

8. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Drosselstelle, die mit der Öffnung in der Engstelle des Venturi-Abschnitts (70) in Verbindung steht und mit dieser zusammenwirkt, um Unterdruck-Ablaßeffekte auf die Signale zu verringern, die von dieser Öffnung stromauf des Drosselven tils (40) beim Betrieb des Steuerventils (236) der Abgas rückführeinrichtung (32) abgenommen werden.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Impulsluftventileinrichtung (34) mit einem Gehäuse (310), in dem ein Luftkanal (312, 314) angeordnet ist, der mit dem Abgasrohr (26) an einem ersten Ende und einer Frischluftquelle an einem zweiten Ende in Verbindung steht, um Frischluft an das Abgasrohr abzugeben, und einem Impulsluftventil (316, 320), das in dem Luftkanal angeordnet und zwischen Öffnungs- und Schließstellungen verstellbar ist, um den Frischluftstrom so zu steuern, daß eine Einwegströmung in das Abgasrohr erzeugt wird, wobei das Impulsluftventil bewegbar ist in eine Öffnungsstellung in Abhängigkeit von einem negativen Druckimpuls in dem Abgas rohr, was das Impulsluftventil öffnet und Frischluft ein saugt und in eine Schließstellung in Abhängigkeit von einem positiven Druckimpuls in dem Abgasrohr, was das Impulsluft ventil schließt und dadurch ein Austreten des Abgasstroms aus diesem verhindert.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gemischkanal (38) des Vergasers (30) einen Venturi- Abschnitt (70) mit einer Engstelle stromauf des Drossel ventils (40) und einer Öffnung in dem Gemischkanal stromab des Venturi-Abschnitts aufweist, um einen Unterdruck zu er zeugen, der das Impulsluftventil öffnet, um Frischluft in das Abgasrohr (26) einzuführen, wenn das Drosselventil (40) weit geöffnet ist und die Brennkraftmaschine (22) unter Last arbeitet.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulsluftventil (34) eine federbelastete Membran (360) aufweist, die durch einen von der Öffnung abgenommenen Unterdruck in Öffnungs- und Schließstellungen bewegbar ist.

12. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftquelle ein Frischluft-Zufuhrrohr (452) aufweist, das an einem ersten Ende mit dem Impulsluftventil (442) und an einem zweiten Ende mit einem Luftfilterbehälter (386) verbunden ist, um gefilterte Luft an den Vergaser (30) abzugeben, so daß Frischluft aus dem Behälter in das Impuls luftventil gezogen wird, derart, daß die Übertragung von Abgassystemgeräusch und Impulsluftventilgeräusch durch das Rohr gedämpft wird.