CN103415682B - 包括消声器的二冲程发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于发动机驱动的工具的包括消声器（10）的二冲程发动机（100），该二冲程发动机特别地用于诸如用于花园或绿地的维护设备等手动操作的发动机驱动的工具，用于诸如链锯、手持式圆锯或角磨机等手持式工具，或用于小型摩托车、船用发动机等，其中，消声器入口（11）和第一室（15）之间的流动通道（12）形成以促进流动，使得进入消声器入口（11）的废气由于其惯性而大部分进入第一室（15），并且一旦第一室（15）填满废气，废气再次流回，由此在燃烧室（13）内产生反压或者产生朝向燃烧室（13）的反压。本发明的目的为改进所述二冲程发动机。在活塞（21）释放出口并且至少大部分燃料-空气混合物已通过至少一个溢出通道（25）进入燃烧室的时间点，产生废气的反压。本发明进一步涉及一种对应的适用消声器。

Description

包括消声器的二冲程发动机
技术领域
本发明涉及一种根据方案一的前序的用于发动机驱动的工具的具有消声器的二冲程发动机，该二冲程发动机特别地用于诸如用于花园和绿地的维护设备等手动操作的发动机驱动的工具，用于诸如链锯、手持式圆锯或角磨机等手持式工具，或者用于小型摩托车、船用发动机等，其中，消声器包括接着流动通道的消声器入口，使得流动通道能够借助于消声器入口安装到二冲程发动机的燃烧室的出口，其中，至少一个溢出通道向燃烧室开口，当可动地限制燃烧室的活塞位于下死点的区域时，燃料-空气混合物经由该溢出通道进入燃烧室，其中，流动通道在定位成与消声器入口相反的通道端向第一室开口，其中，还设置有第二室，废气通过从流动通道分支出的主出口流到第二室中并且废气通过出口流出第二室，其中，消声器入口和第一室之间的流动通道利于流动地形成，使得流入消声器入口的废气由于废气的质量惯性大部分流入第一室，并且在第一室被填充后，废气再次流回，因此在燃烧室内形成反压或朝向燃烧室形成反压。此外，本发明还涉及用于操作二冲程发动机的操作方法。
背景技术
这里，从DE202008005168U1已知相关类型的具有消声器的一般二冲程发动机。二冲程发动机以简化的形式表示并且该消声器布置在二冲程发动机的出口，使得在二冲程发动机的燃烧室内燃烧的燃料-空气混合物能够进入消声器。这里，废气进入消声器的流动通道，消声器借助于消声器入口经由流动通道安装到二冲程发动机的气缸。消声器入口接着作为直线形状的管路的流动通道，流动通道经由通道端向第一室开口。主出口在消声器入口和通道端之间配置于流动通道，废气能够通过主出口从流动通道进入第二室并且经由出口离开第二室并到达外部。
流动通道实施为直线的，使得经由消声器入口进入流动通道的废气首先至少大部分地有利于地流入第一室并且在第一室内形成过压。通过该过压，大部分废气朝向消声器入口流回或甚至流入燃烧室并且形成气体屏障，由此，防止通过溢出通道再次填充到气缸的燃烧室中的燃料-空气混合物在未燃烧状态下进入消声器或者能够通过流回的废气将已进入消声器的燃料-空气混合物传送回到燃烧室中。流动通道的几何构造和第一室的容积被设计成使得，建立与活塞的冲程运动和燃烧室的出口在活塞的下死点区域的打开对应的流动通道和第一室中的废气的流动行为。因而，实现较好的排放值，特别地，与传统消声器相比能够通过未燃烧的燃料-空气混合物的排放的减少来提高二冲程发动机的效率。
这里关注的消声器能够使废气朝向燃烧室的出口流回。这里追求的目标大体上为：来自第一室的废气在燃烧室的出口打开的时刻（也就是，当活塞通过下死点的区域时）朝向消声器入口形成反压。只有那样才可能的是，已经进入流动通道的燃料-空气混合物能够被推回到二冲程发动机的燃烧室中，使得在通过废气流出并进入消声器从而排空燃烧室后，在燃烧室内再次暂时地产生压力增长，这是通过废气流回到燃烧室中而产生的。
燃料-空气混合物首先经由入口进入二冲程发动机的曲轴箱并且曲轴箱内的燃料-空气混合物通过活塞的向下运动被预先压缩。通过活塞的向下运动使向燃烧室开口的溢出通道露出，燃料-空气混合物通过溢出通道从曲轴箱流入燃烧室。
为了额外地防止通过溢出通道流入燃烧室的燃料-空气混合物在未燃烧的状态下通过燃烧室的出口进入消声器，通常在二冲程发动机的活塞上设置几何构造，以便在混合物通过溢出通道流入燃烧室时导引燃料-空气混合物远离出口的区域。然而，不能完全防止未燃烧的燃料-空气混合物进入消声器，即使通过形成废气从消声器流出而朝向燃烧室流回或者流入燃烧室的反压也不能完全防止未燃烧的燃料-空气混合物通过出口从燃烧室溢出。
此外，燃料-空气混合物通过溢出通道进入燃烧室的流动行为能够作为二冲程发动机的操作状态的功能发生，这使进入二冲程发动机的燃烧室的燃料-空气混合物的量过大。除了二冲程发动机的曲轴箱内的燃料-空气混合物的压力和流动通道的几何形状以外，同样通过溢出通道由活塞运动而打开和关闭的时刻来确定燃料-空气混合物通过溢出通道进入燃烧室的量。溢出通道能够在高达100°曲轴角的曲轴角期间打开，溢出通道在活塞处于下死点时打开到最大。这里，溢出通道能够以相对大的截面积向燃烧室开口，这特别地有利于燃料-空气混合物进入燃烧室的有利流动行为。然而，溢出通道的大截面和溢出通道通向燃烧室的口的大截面能够产生被引入燃烧室的燃料-空气混合物的量过大的劣势。
在已知的消声器中，流动通道实施为直线的，使得经由消声器入口进入流动通道的废气首先至少大部分地顺利地流入第一室并且在第一室内形成过压。通过该过压，一大部分废气朝向消声器入口流回并且形成气体屏障，由此防止再次填充到气缸的燃烧室中的燃料-空气混合物在未燃烧状态下进入消声器或者能够通过流回的废气将已进入消声器的燃料-空气混合物传送回到燃烧室中。流动通道的几何构造和第一室的容积以如下方式被确定：建立流动通道和第一室中的废气的流动行为，其与活塞的冲程运动和燃烧室的出口在活塞经过下死点的区域时的打开相对应。借助于此，实现较好的排放值，特别地，与传统消声器相比，能够通过未燃烧的燃料的排放的减少而提高二冲程发动机的效率。
在消声器中，能够使废气朝向燃烧室的出口流回，这里追求的目标原则上为：来自第一室的废气在适当的时候（燃烧室的出口在活塞处于下死点的区域处时仍然打开期间）朝向消声器入口形成反压。另外，追求的目标为：流回的废气形成正确量的压力，使得废气不返回到燃烧室中，而压力应该被确定使得未燃烧的燃料-空气混合物从燃烧室进入消声器的溢出被有效地避免。这里已知的是，能够利用流动通道的长度和第一室的长度实现这种优化，然而也能够通过第一室的容积实现。
此外，消声器的目的是尽可能有效地减弱当废气离开燃烧室时产生的噪音。当废气在消声器的出口具有尽量小的压力波动时实现特别有效的噪音减弱。该优化伴随着期望发动机驱动的工具的指定声音模式，但也追求能够使用用于构成消声器的指定材料的目标。较大的消声器的总容积影响特别是较低转速的二冲程发动机，较小的消声器的总容积影响特别是较高转速的二冲程发动机。这里，通过在消声器中普遍的压力波动来影响消声器噪音。
发明内容
因此，本发明的目的是进一步发展具有上述类型的消声器的二冲程发动机，使得改善燃料-空气混合物进入二冲程发动机的燃烧室的流动行为，特别地，本发明的目的为防止燃料-空气混合物在未燃烧的状态下进入消声器，特别地控制燃料-空气混合物经由溢出通道进入燃烧室的量。本发明的目的是通过与消声器相关的容积的对应调整来影响废气离开消声器的压力波动。特别地，本发明的目的是实现二冲程发动机的操作的优选的主噪音的减小。
从具有上述类型的消声器的二冲程发动机开始，根据方案1的前序部分结合特征部分来实现该目的。在从属方案中阐述本发明的有利的进一步发展。
从用于发动机驱动的工具的二冲程发动机的消声器开始，根据方案11的前序部分结合特征部分来实现该目的。在从属方案中阐述本发明的有利的进一步发展。
本发明包括如下技术教示，在通过活塞使出口露出和燃料-空间混合物通过至少一个溢出通道至少大部分进入燃烧室的时间范围内发生废气反压的形成。
在这种情况下，本发明基于如下构思：通过废气的反压来影响燃料-空气混合物从溢出通道进入燃烧室的流出行为，废气从消声器朝向燃烧室流回，也就是废气部分地流入燃烧室。
特别地，至少一个溢出通道的几何形状能够使得，在通向燃烧室的溢出通道或（多个）通道尚未由活塞露出的所需时间范围内发生废气反压的形成。溢出通道或（多个）通道的几何形状确定溢出通道或（多个）通道打开的时刻，溢出通道形成一种具有活塞的滑阀，当活塞通过下死点的区域时露出溢出通道。特别地，一个或多个溢出窗口的截面高度形成用于确定所述时刻的相应尺寸，利用一个或多个溢出窗口，溢出通道向燃烧室开口，并且一个或多个溢出窗口与活塞冲程方向相对应。大的溢出窗口的截面高度导致溢出窗口的长打开时间，根据本发明，溢出通道的溢出窗口被设计为使得，当来自消声器的废气的反压在燃烧室前方形成或者甚至在燃烧室内形成时，溢出通道至少部分仍打开或已经打开。
另外或可选地，至少流动通道和第一室能够以如下方式设计：在通过活塞使通向燃烧室的溢出通道露出的所需时间范围内发生废气反压的形成。当燃烧室的出口通过活塞的向下运动而朝向消声器打开时，废气进入流动通道并且至少大部分进入第一室，在第一室被填充后，废气通过流动通道流回到燃烧室的出口或甚至流入燃烧室。这样产生了从进入消声器至回流到出口前方或者回流到二冲程发动机的燃烧室中的流动持续时间，流动持续时间能够与溢出通道的时刻相对应，使得当反压已到达二冲程发动机的燃烧室时溢出通道仍然打开。这里，特别地通过流动通道的长度影响流动持续时间，然而也通过流动通道的截面面积影响流动持续时间，此外，通过第一室的容积影响流动持续时间，使得至少流动通道和/或第一室能够被设计为，实现必需的流动持续时间。例如，第一室的容积与二冲程发动机的工作容积（strokevolume）的比可以为1/4～2。此外，第一室的容积与通过第二室的绝对容积形成的消声器的总容积的比可以为1/40～1/2。具有另一个优点，第二室的容积与工作容积的比可以为4～10。此外，以厘米为单位的流动通道的总长度的数值与以立方厘米为单位的二冲程发动机的工作容积的数值的比以及以厘米为单位的第一室的深度的数值与以立方厘米为单位的二冲程发动机的工作容积的数值的比可以为0.15～0.35，特别地可以小于0.15～0.35。
根据本发明的有利措施，能够确定废气的反压的时间和/或大小，使得能够影响燃料-空气混合物通过溢出通道进入燃烧室的流出行为，特别地能够影响燃料-空气混合物通过溢出通道进入燃烧室的量，特别地能够减少燃料-空气混合物通过溢出通道进入燃烧室的量。由于溢出窗口的几何构造的功能，燃料-空气混合物能够沿优选方向进入燃烧室，同时需避免优选方向面朝燃烧室的出口通向消声器的方向。根据本发明，除了限制燃烧室的活塞表面的几何成型以外，为了溢出通道和溢出通道通向燃烧室的入口处的溢出窗口的有利形成，可以利用如下效果：通过废气的反压积极地影响燃料-空气混合物的流出行为，特别地，燃料-空气混合物未到达出口。这里，出口可以配置在气缸上的定位成与溢出通道相对的位置。
此外，能够观察到，通过废气离开消声器的反压，能够影响燃料-空气混合物进入燃烧室的量，特别地减少燃料-空气混合物进入燃烧室的量。一旦废气已通过出口从燃烧室溢出到消声器中，在废气溢出后燃烧室中的压力可能下降，而在流动通道和第一室中的废气流回到燃烧室中的流动持续时间后，燃烧室中的压力再次增大，结果能够减少燃料-空气混合物的量，由于废气的压力形成对抗燃料-空气混合物的反压，能够减少燃料-空气混合物通过溢出通道从曲轴箱到达燃烧室的量。因而，能够通过废气的反压积极地影响燃料-空气混合物的流出行为，此外，能够影响燃料-空气混合物通过溢出通道到达燃烧室的量。这样产生通向燃烧室的出口以及溢出通道两者的打开的非对称时刻，能够使溢出通道的流动截面和通向燃烧室的溢出通道的溢出窗口的流动截面的尺寸变大，其中，尽管尺寸变大，但是能够通过废气的反压来减小燃料-空间混合物进入燃烧室的量。
燃烧室的出口能够在大约110°的曲轴角处打开，其中，流动通道和/或第一室能够被设计成使得，在第一室中在140°～160°的曲轴角处得到最大压力。在大约160°的曲轴角处，燃烧室内的废气压力首先达到最小，使得随后当活塞位于达到180°的曲轴角的下死点时，通过废气的反压在燃烧室中再次形成中间最大压力。因此，优选地，在二冲程发动机的活塞的下死点的大约30°～40°的曲轴角之前，通过废气的回流在第一室达到最大压力，并且废气的回流在燃烧室中形成反压，燃烧室在180°的曲轴角处具有中间最大压力。
此外，通过用于操作发动机驱动的工具的具有消声器的二冲程发动机的操作方法来实现本发明的目的，二冲程发动机特别地用于诸如用于花园或绿地的维护设备的手动操作的发动机驱动的工具，用于诸如链锯、手持式圆锯或角磨机等手持式工具，或用于小型摩托车、船用发动机等，其中，消声器包括消声器入口，该消声器入口接着流动通道，使得流动通道借助于消声器入口安装到二冲程发动机的燃烧室的出口，其中，至少一个溢出通道向燃烧室开口，当可动地限制燃烧室的活塞位于下死点的区域时，燃料-空气混合物经由溢出通道进入燃烧室，其中，流动通道在定位成与消声器入口相反的通道端处向第一室开口，其中，还设置有第二室，废气通过从流动通道分支出的主出口流入第二室并且废气通过出口从第二室流出，其中，消声器入口和第一室之间的流动通道利于流动地成型，使得流入消声器入口的废气由于废气的质量惯性大部分流入第一室，并且在第一室被填充后，废气再次流回，因此朝向燃烧室形成反压，其中，经由活塞的冲程运动设置至少如下步骤：燃烧室的出口通过活塞的向下运动而打开，溢出通道通过活塞的进一步向下运动而打开，形成废气朝向燃烧室的反压，溢出通道通过活塞的向上运动而关闭和出口通过活塞的进一步向上运动而关闭。
特别地，废气的反压能够在活塞通过下死点的时间范围内形成，特别地，能够设置为：当活塞位于下死点时，通过废气的反压在燃烧室中形成中间最大压力。此外，能够设置为：通过废气的反压来影响燃料-空气混合物从溢出通道进入燃烧室的流出行为，特别地，通过废气的反压来减小燃料-空气混合物从溢出通道进入燃烧室的量。
此外，本发明包括技术教示：第一室的容积与消声器的总容积的比为1/40～1/2。
这里，本发明从优化与消声器相关的容积，使得在发动机驱动的工具的操作期间实现更为有利的噪音降低的想法出发。这里已示出，当第一室的容积与消声器的总容积的比为1/40～1/2时，消声器的出口的压力波动特别剧烈地减小，使得能够将发动机驱动的工具的操作期间的噪音设计为较安静。
特别地，第一室的容积与消声器的总容积的比可以为1/20～1/8，结果实现了噪音降低的良好结果。特别地，第一室的容积与消声器的总容积的比可以为1/16～1/10，其中，当第一室的容积与消声器的总容积的比为大约1/12时实现最佳的结果。
消声器的总容积能够由第一室的容积、第二室的容积和流动通道的容积形成。能够通过第二室来包围第一室，此外，第二室能够被设计为使得所述室同样包围流动通道的至少一部分，其中，第一室也能够配置在第二室的外侧。为此原因，能够通过第二室的容积近似地规定消声器的总容积，并且当操作二冲程发动机时出口处的压力波动被最小化以便实现尽可能低的噪音水平，该出口涉及废气离开第二室到达外部所通过出口。
流动通道的容积与消声器的总容积的比可以为1/50～1/10。另外，主出口的容积也可以被加到流动通道的容积。另外，第一室可以具有辅助出口，通过该辅助出口，废气可以直接从第一室溢出到第二室而不会至少一部分再次通过流动通道流动。这里，辅助出口的容积可以归属于第一室，然而，优选地，辅助出口的容积可以归属于第二室，如此归属于消声器的总体积。
第一室的容积与消声器的总容积的比，然而也包括流动通道的容积与消声器的总容积的比，主要导致主出口处的较低的压力波动，主出口配置于流动通道，并且废气能够通过主出口从流动通道进入第二室。然而，当废气的压力波动在第二室的出口处被最小化时实现了消声器的总噪音水平的降低，其中，废气能够通过第二室的出口到达外部。
然而，通过根据本发明的第一室的容积与消声器的总容积的比，首先实现了主出口处的压力波动的降低，该消声器的总容积大体上通过第二室的容积形成。
这里，实现如下效果：废气通过主出口到达第二室的压力波动的频率未与第二室的共振频率相对应。这里，重要的是，第二室的激发频率与废气通过主出口流入第二室的压力波动的脉动频率相差甚远。仅能够藉此实现消声器的总噪音水平的特别有效的降低。
结果，追求如下目标：在消声器的内部，通过第一室、流动通道和燃烧室相互作用而形成流动空间，以便在燃烧室的出口处建立脉动压力屏障，并且经由该脉动压力屏障优化排放值。对于大体上由包围第一室和大部分流动通道的第二室形成的消声器的外部，优选地，追求的目的是无共振发生，使得废气通过主出口进入第二室的压力波动的频率优选地与第二室的激发频率不一致。因此，得到消声器的特别有利的消声结果，使得一方面实现了非常有利的排放结果，而另一方面可以实现发动机操作的工具的运转噪音的非常有利的减低。
根据本发明的进一步措施，二冲程发动机可以具有工作容积，并且第一室的容积与工作容积的比为1/4～2。利用优选地实施为单缸发动机的二冲程发动机的工作容积和第一室的容积之间的比，能够特别有效地实施用于形成废气反压的废气流动原理，以便优化排放值，但是也为了优化二冲程发动机的消耗值。
根据进一步的有利的措施，第二室的容积与工作容积的比可以为4～10。通过该比，实现了在二冲程发动机的操作期间的特别有利的噪音最小化。
优选地，能够由例如材料号为1.4301的不锈钢生产消声器，优选地，材料的弹性模量可以为200,000N/mm2。
附图说明
下面借助于附图、结合本发明的优选示例性实施方式的描述更详细地示出改进本发明的进一步措施。示出：
图1是具有消声器的二冲程发动机的示例性实施方式的示意图，
图2是第一室和燃烧室中的、关于二冲程发动机的曲轴角的压力的图，
图3是配置于二冲程发动机的与此相关的类型的消声器的示意图，
图4是转速为7,000rpm时关于具有不同压力曲线的二冲程发动机的曲轴角的压力的图，以及
图5是转速为10,000rpm时关于具有不同压力曲线的二冲程发动机的曲轴角的压力的图。
具体实施方式
图1是示意性示出二冲程发动机100的截面图，并且消声器10安装于二冲程发动机100。二冲程发动机100包括气缸18，在气缸18中形成燃烧室13。通过活塞21可动地限制燃烧室13，活塞21经由连杆23连接到曲轴22，用以形成曲轴驱动，并且曲轴22安装于曲轴箱24。出口配置于气缸18的壁，消声器10经由消声器入口11以未详细示出的方式凸缘安装到该出口。当活塞21在示出的位置位于下死点附近时，活塞21在该区域使燃烧室13的出口露出，废气能够通过消声器入口11从燃烧室13到达消声器10。流动通道12接着消声器入口11，流动通道12利用被定位成与消声器入口11相反的通道端而向第一室1开口。此外，消声器10包括被示例性地设计为大于第一室15的第二室16，优选地，第二室16完全包围第一室15以及流动通道12的一部分。
进入消声器入口11的废气首先至少大部分能够到达第一室15，其中，在流动通道12上配置主出口17，废气能够通过主出口17从流动通道12到达第二室16。此外，第一室15具有辅助出口20，使得废气也能够直接从第一室15流出而流入第二室16。废气能够通过设置于第二室16的壁的出口19离开消声器10而到达外部。
流动通道12在第一室15和消声器入口11之间以直线形状延伸，如此利于流动地（flow-favorably）成型，使得流入消声器入口11的废气由于废气的质量惯性大部分流入到第一室15，在第一室15中产生过压。在第一室15被填充后，废气能够再次朝向消声器入口11流回，因此形成朝向燃烧室13的反压。因而，避免燃料-空气混合物在未燃烧的状态下到达消声器10或者将已进入消声器10的燃料-空气混合物推回到燃烧室13中。只有在废气朝向燃烧室13的出口回流后，废气才能够通过主出口17离开流动通道12或第一室15而进入第二室16，通过出口19到达外部。
二冲程发动机100上示出溢出通道25，其在曲轴箱24和燃烧室13之间形成流动连通（flowconnection）。当活塞21执行向上运动扩大曲轴箱24的容积时，通过入口以未详细示出的方式首先将燃料-空气混合物吸入曲轴箱24。接着，通过活塞21的向下运动而在曲轴箱中压缩吸入的燃料-空气混合物，使得燃料-空气混合物被过加压。当活塞在其冲程运动中朝向下死点行进时，活塞21使气缸18的壁上的溢出窗口26露出，溢出窗口26形成溢出通道25通向燃烧室13的入口。因此，燃料-空气混合物能够因为曲轴箱24内的过压而流过溢出通道25并且通过溢出窗口26进入燃烧室13。在活塞21的向上运动期间，溢出通道25以及燃烧室13通向消声器入口11的出口两者再次关闭，已进入燃烧室13的燃料-空气混合物能够被压缩并且被点燃。
根据图示，在当燃烧室13与消声器入口11同样流动连通时的位置处，溢出通道25在溢出窗口26处向燃烧室13开口。通过根据本发明的该配置，从第一室15通过流动通道12朝向燃烧室13流回的废气能够形成反压或者甚至流入燃烧室13并在燃烧室13中形成过压，并且流回的废气和通过溢出通道25流入燃烧室13的燃料-空气混合物之间的相互作用能够发生。特别地，即使在出口打开期间，流回的废气也能够在燃烧室13中形成临时过压，通过该过压能够影响通过溢出通道25流入燃烧室13的燃料-空气混合物的量和燃料-空气混合物的流出行为。因此，流回燃烧室13的源气体能够形成临时压力波，通过该压力波能够影响流入燃烧室13的燃料-空气混合物。
图2示出压力的图，其关于以度为单位的曲轴角°KW绘制。图中示出两个压力曲线A和B，压力曲线A反应燃烧室13中的压力曲线，压力曲线B反应第一室15中的压力曲线。在大约110°的曲轴角处，燃烧室13的出口打开，此处表示为EO；在大约130°处，溢出通道25向燃烧室13开口，此处表示为TPO；溢出通道25的关闭由TPC表示，并且在230°处发生。燃烧室13的出口在大约250°处关闭，此处表示为EC。因而清楚的是，气缸18的出口窗口在活塞冲程方向上的范围比溢出通道25在活塞冲程方向上的范围大。然而，出口和溢出通道25两者在130°的曲轴角和230°的曲轴角之间打开。
燃烧室13中的压力曲线A示出：在燃烧室13的出口打开后，燃烧室13中的压力下降，直到压力A到达大约1.3bar的值为止。这里，废气从燃烧室13流出而流入消声器10，使得在第一室15中测量的压力曲线B示出为增长。因而，废气从燃烧室13流出而流入第一室15，并且在压力曲线A下降时记录到了压力曲线B的增长。在大约145°的曲轴角处达到第一室15中的最大压力，废气通过流动通道12流回到燃烧室13中。因此，在下死点BDC的区域处，第一室15中的压力达到临时最小值，而燃烧室13中的压力示出增长到中间最大压力，此处表示为X。在下死点BDC处达到大约中间最大压力X，并且能够通过燃烧室13中的中间压力来影响燃料-空气混合物，同时，燃料-空气混合物相似地通过溢出通道25流入燃烧室13。由于在废气通过主出口17离开流动通道12或第一室15之前，废气的一部分再次朝向第一室15流回，因此第一室15中的压力曲线B随后示出另一个中间最大压力。
燃烧室13中的压力曲线A说明在溢出通道25的打开TPO和溢出通道25的关闭TPC之间的时刻发生废气回流。
图3是示意性地示出二冲程发动机110的截面图，并且消声器200安装到二冲程发动机110。二冲程发动机110包括气缸118，在气缸118中形成燃烧室113。通过活塞121可动地限制燃烧室113，活塞121经由连杆123连接到曲轴122，用以形成曲轴驱动，并且曲轴122安装于曲轴箱124。出口配置于气缸118的壁，消声器200经由消声器入口111以未详细示出的方式凸缘安装到该出口。当活塞121位于下死点的示出的位置时，活塞121使燃烧室113的出口露出，废气能够通过消声器入口111从燃烧室113进入消声器200。流动通道112接着消声器入口111，流动通道112利用被定位成与消声器入口111相反的通道端114向第一室115开口。此外，消声器110包括被设计为大于第一室115的第二室116，第二室116完全包围第一室115以及流动通道112的一部分。
进入消声器入口111的废气首先至少大部分能够进入第一室115，其中，主出口117配置于流动通道112，废气能够通过主出口117从流动通道112流出而进入第二室116。此外，第一室115包括辅助出口120，使得废气也能够直接从第一室115流出而流入第二室116。废气能够通过设置于第二室116的壁的出口119离开消声器200。
流动通道112在第一室115和消声器入口111之间以直线形状延伸，如此以如下方式有利流动地成型：流入消声器入口111的废气由于废气的质量惯性大部分流入第一室115，在第一室115中产生过压。在第一室115被填充后，废气能够再次朝向消声器入口111流回，因此形成朝向燃烧室113的反压。这样避免燃料-空气混合物在未燃烧的状态下到达消声器200或者已进入消声器200的燃料-空气混合物被推回到燃烧室113中。只有在废气朝向燃烧室113的出口回流后，废气才能够通过主出口117离开流动通道112或第一室115而进入第二室116。废气最终通过设置于第二室116的出口119离开消声器200，废气能够通过出口119到达外部。
图中示出尺寸显著小于第二室116的尺寸的第一室115，并且第二室116示例性地包围第一室115和流动通道112的一部分。这里，第一室115的容积与消声器的总容积的比为1/40～1/2，消声器200的总容积是通过第二室116的绝对容积形成的。因此，实现二冲程发动机110的运转噪音的实质降低，这实质上是通过压力曲线确定的，特别地，是通过消声器200的主出口117或出口119的压力波动确定的。
图4和图5示出关于曲轴122的曲轴角（以度为单位）的不同转速的压力曲线p（以bar单位），图4示出转速n=7000rpm的二冲程发动机110的压力曲线A、B和C，图5示出转速n=10,000rpm的压力曲线。为多种气体变化标示出燃烧室113的出口打开和关闭时的曲轴角。这里，标记EO表示燃烧室130的出口打开，标记EC表示燃烧室113的出口再次关闭。图4示出两个出口打开周期，利用C表示燃烧室113的压力曲线。由于较高的转速，图5示出燃烧室113的三个打开周期，由压力曲线C表示。
压力曲线A示出在具有本发明的特征的消声器200的出口处的废气质量流的压力曲线，B示出如下传统消声器的出口处的废气质量流的压力曲线：该传统消声器具有不在权利要求范围内的、预燃室的容积与消声器的总容积的比。
在转速n=7000rpm的图4和转速n=10,000rpm的图5这两个图中，明显的是，在具有根据本发明的容积比的消声器200的出口处的废气质量流的压力曲线A的压力波动比压力曲线B的压力波动低。参照图5，明显的是，转速n=10,000rpm的压力曲线A在大约1.125bar处非常平坦地行进，使得离开消声器200的废气仅仅具有很小的波动或没有波动。因此，实现了消声器200非常显著地减弱二冲程发动机110的运转噪音。
在本发明的实施方式中，本发明不限于上述优选示例性实施方式。当然，使用本解决方案的多种变形是可能的，甚至是在根本不同类型的实施方式中。从包括设计细节或空间排列的权利要求书、说明书或附图得到的所有特征和/或优势本身或其任意组合对本发明来说都可能是重要的。
附图标记列表
100、200二冲程发动机
10消声器
11消声器入口
12流动通道
13燃烧室
14通道端
15第一室
16第二室
17主出口
18气缸
19出口
20辅助出口
21活塞
22曲轴
23连杆
24曲轴箱
25溢出通道
26溢出窗口
A燃烧室中的压力曲线
B第一室中的压力曲线
X中间最大压力
p以bar为单位的压力
°KW以度为单位的曲轴角
EO燃烧室的出口打开
EC燃烧室的出口关闭
TPO燃烧室的溢出通道打开
TPC燃烧室的溢出通道关闭
BDC下死点
110二冲程发动机
111消声器入口
112流动通道
113燃烧室
114通道端
115第一室
116第二室
117主出口
118气缸
119出口
120辅助出口
121活塞
122曲轴
123连杆
124曲轴箱
A出口处的废气质量流的压力曲线
B传统消声器的出口处的废气质量流的压力曲线
C燃烧室中的压力曲线
n二冲程发动机的转速
b以bar为单位的压力
°KW以度为单位的曲轴角
EO燃烧室的出口打开
EC燃烧室的出口关闭

Claims (24)

1.一种具有消声器(10)的用于发动机操作的工具的二冲程发动机(100)，该二冲程发动机(100)用于手持式发动机驱动的工具，或用于手动操作的工具，或用于摩托车，或用于船用发动机，其中
-所述消声器(10)包括消声器入口(11)，所述消声器入口(11)接着流动通道(12)，使得
-所述流动通道(12)能够借助于所述消声器入口(11)安装到所述二冲程发动机的燃烧室(13)的出口，
-其中，至少一个溢出通道(25)向所述燃烧室(13)开口，当可动地限制所述燃烧室(13)的活塞(21)位于下死点(BDC)的区域时，燃料-空气混合物经由所述溢出通道(25)进入所述燃烧室(13)，
-其中，所述流动通道(12)在被定位成与所述消声器入口(11)相反的通道端(14)处向第一室(15)开口，
-其中，还设置有第二室(16)，
-废气通过从所述流动通道(12)分支出的主出口(17)流入所述第二室(16)，并且所述废气通过消声器(10)的出口(19)流出所述第二室(16)，其中
-所述消声器入口(11)和所述第一室(15)之间的所述流动通道(12)利于流动地成型，使得流入所述消声器入口(11)的废气由于其质量惯性大部分流入所述第一室(15)，并且在所述第一室(15)被填充后，所述废气再次流回，因此在所述燃烧室(13)内形成反压或形成朝向所述燃烧室(13)的反压，
其特征在于，在通过所述活塞(21)使所述燃烧室(13)的出口露出并且所述燃料-空气混合物通过至少一个溢出通道(25)至少大部分地到达所述燃烧室的时间范围内，发生所述废气的反压的形成，并且
所述至少一个溢出通道(25)的几何形状为如下类型：在通过所述活塞(21)使通向所述燃烧室(13)的所述溢出通道(25)露出的时间范围内，发生所述废气的反压的形成，并且
确定所述废气的反压的时间和/或大小，使得能够影响所述燃料-空气混合物通过所述溢出通道(25)进入所述燃烧室(13)的流出行为，
当所述活塞(21)在下死点(BDC)时，通过所述废气的反压在所述燃烧室(13)中形成中间最大压力(X)。
2.根据权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，所述手持式发动机驱动的工具为用于花园和绿地的维护设备。
3.根据权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，所述手动操作的工具为链锯、手动操作的圆锯或角磨机。
4.根据权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，至少所述流动通道(12)和所述第一室(15)被设计成使得：在通过所述活塞(21)使通向所述燃烧室(13)的所述溢出通道(25)露出的时间范围内，发生所述废气的反压的形成。
5.根据权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，确定所述废气的反压的时间和/或大小，使得能够减少所述燃料-空气混合物通过所述溢出通道(25)进入所述燃烧室(13)的流出行为、即减少所述燃料-空气混合物通过所述溢出通道(25)进入所述燃烧室(13)的量。
6.根据权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，至少一个溢出通道(25)配置在气缸(18)的与所述燃烧室(13)的出口相对的位置。
7.根据权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，所述燃烧室(13)的出口在大约110°的曲轴角打开，其中，所述流动通道(12)和/或所述第一室(15)被设计为使得在140°～160°的曲轴角处在所述第一室(15)中出现最大压力。
8.一种用于操作发动机驱动的工具的具有消声器(10)的二冲程发动机(100)的操作方法，所述二冲程发动机(100)用于手持式工具，或用于小型摩托车，或用于船用发动机，其中
-所述消声器(10)包括消声器入口(11)，所述消声器入口(11)接着流动通道(12)，使得
-所述流动通道(12)借助于所述消声器入口(11)安装到所述二冲程发动机的燃烧室(13)的出口，
-其中，至少一个溢出通道(25)向所述燃烧室(13)开口，当可动地限制所述燃烧室(13)的活塞(21)位于下死点(BDC)的区域时，燃料-空气混合物经由所述溢出通道(25)进入所述燃烧室(13)，
-其中，所述流动通道(12)在定位成与所述消声器入口(11)相反的通道端(14)处向第一室(15)开口，
-其中，还设置有第二室(16)，
-废气通过从所述流动通道(12)分支出的主出口(17)流入所述第二室(16)并且所述废气通过所述消声器(10)的出口(19)流出所述第二室(16)，其中
-所述消声器入口(11)和所述第一室(15)之间的所述流动通道(12)利于流动地成型，使得流入所述消声器入口(11)的废气由于其质量惯性大部分流入所述第一室(15)，并且在所述第一室(15)被填充后，所述废气再次流回，因此在所述燃烧室(13)内形成反压或朝向所述燃烧室(13)形成反压，
其特征在于，在所述活塞(21)的冲程运动期间的至少以下步骤：
-所述燃烧室(13)的出口通过所述活塞(21)的向下运动而打开，
-所述溢出通道(25)通过所述活塞(21)的进一步向下运动而打开，
-所述废气形成朝向所述燃烧室(13)的反压，其中通过所述废气的反压来影响所述燃料-空气混合物从所述溢出通道(25)进入所述燃烧室(13)的流出行为，
-所述溢出通道(25)通过所述活塞(21)的向上运动而关闭，以及
-所述燃烧室(13)的出口通过所述活塞(21)的进一步向上运动而关闭，
在所述活塞(21)通过所述下死点(BDC)的时间范围内，形成所述废气的反压。
9.根据权利要求8所述的操作方法，其特征在于，所述手持式工具为链锯、手持式圆锯或角磨机。
10.根据权利要求8所述的操作方法，其特征在于，当所述活塞在所述下死点(BDC)时，通过所述废气的反压在所述燃烧室(13)中形成中间最大压力(X)。
11.根据权利要求8所述的操作方法，其特征在于，通过所述废气的反压来减小所述燃料-空气混合物从所述溢出通道(25)进入所述燃烧室(13)的量。
12.一种用于发动机驱动的工具的二冲程发动机(110)的消声器(200)，所述二冲程发动机(110)用于手动操作的发动机驱动的工具，或用于手持式工具，或用于小型摩托车，或用于船用发动机，所述二冲程发动机(110)是根据权利要求1所述的二冲程发动机，其中
-所述消声器包括消声器入口(111)，所述消声器入口(111)接着流动通道(112)，使得
-所述流动通道(112)能够借助于所述消声器入口(111)安装到所述二冲程发动机(110)的燃烧室(113)的出口，
-其中，所述流动通道(112)在定位成与所述消声器入口(111)相反的通道端(114)向第一室(115)开口，
-其中，还设置有第二室(116)，
-废气通过从所述流动通道(112)分支出的主出口(117)流入所述第二室(116)，并且所述废气通过所述消声器(200)的出口(119)流出所述第二室(116)，其中
-所述消声器入口(111)和所述第一室(115)之间的所述流动通道(112)利于流动地成型，使得流入所述消声器入口(111)的废气由于其质量惯性大部分流入所述第一室(115)，并且在第一室(115)被填充后，所述废气再次流回，因此朝向所述燃烧室(113)形成反压，其特征在于，所述第一室(115)的容积与所述消声器的总容积的比为1/40～1/2。
13.根据权利要求12所述的消声器，其特征在于，所述手动操作的发动机驱动的工具为用于花园或绿地的维护设备。
14.根据权利要求12所述的消声器，其特征在于，所述手持式工具为链锯、手持式圆锯或角磨机。
15.根据权利要求12所述的消声器，其特征在于，所述第一室(115)的容积与所述消声器的总容积的比为1/20～1/8。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的消声器，其特征在于，所述第一室(115)的容积与所述消声器的总容积的比为1/16～1/10。
17.根据权利要求16所述的消声器，其特征在于，所述第一室(115)的容积与所述消声器的总容积的比为1/12。
18.根据权利要求12至15中任一项所述的消声器，其特征在于，所述消声器的总容积由所述第一室(115)的容积、所述第二室(116)的容积和所述流动通道(112)的容积形成。
19.根据权利要求12至15中任一项所述的消声器，其特征在于，所述流动通道(112)的容积与所述消声器的总容积的比为1/50～1/10。
20.根据权利要求12至15中任一项所述的消声器，其特征在于，所述二冲程发动机(110)具有工作容积，其中，所述第一室(115)的容积与所述工作容积的比为1/4～2。
21.根据权利要求12至15中任一项所述的消声器，其特征在于，所述第一室(115)被所述第二室(116)包围，或者所述第一室(115)配置在所述第二室(116)的外侧。
22.根据权利要求20所述的消声器，其特征在于，所述第二室(116)的容积与所述工作容积的比为3～10。
23.根据权利要求12至15中任一项所述的消声器，其特征在于，所述消声器由不锈钢形成。
24.根据权利要求23所述的消声器，其特征在于，所述消声器的材料具有0.5mm～1.2mm的壁厚。
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