DE10044023A1 - Zweitaktmotor mit Luftspülung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor für ein tragbares, handgeführtes Arbeitsgerät wie eine Motorkettensäge, einen Trennschleifer, ein Freischneidegerät oder dergleichen. Unterhalb eines Motorzylinders (2) ist ein Kurbelgehäuse (4) ausgebildet. Ein im Zylinder (2) auf- und abfahrender Kolben (5) treibt eine im Kurbelgehäuse (4) drehbar gelagerte Kurbelwelle (7) an. Über einen Membranvergaser (8) wird dem zwischen Kolben (5) und Zylinder (2) begrenzten Brennraum (3) kraftstoffhaltiges Gemisch zugeführt. Parallel dazu ist ein dem Brennraum (3) im wesentlichen kraftstofffreie Luft zuführender Bypasskanal (22) vorgesehen, der über ein am Zylinder (2) befestigtes Anschlußstück (24) in einen in der Zylinderwand (16) ausgebildeten Kanalabschnitt (21) mündet. Dem Brennraum (3) ist eine Zündkerze (20) mit einer Zündsteuereinrichtung (34) zugeordnet, die mit einem Teil über einen ersten Befestigungspunkt (40) am Zylinder (2) und mit einen zweiten Befestigungspunkt (41) am Anschlußstück (24) festgelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor für ein tragbares, handgeführtes Arbeitsgerät wie eine Motorketten­ säge, einen Trennschleifer, ein Freischneidegerät oder dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Verbrennungsmotor ist aus der WO 98/57053 bekannt und ist insbesondere zum Einsatz in tragbaren, handgeführten Arbeitsgeräten vorgesehen, z. B. in Motor­ kettensägen, Trennschleifern, Freischneidegeräten, Blas­ geräten, Hochentastern oder dgl. Arbeitsgeräte. Der übliche Aufbau besteht im wesentlichen aus einem Zylinder und einem unterhalb des Zylinders angeordneten Kurbelgehäuse, wobei der im Zylinder auf- und abfahrende Kolben eine im Kurbel­ gehäuse drehbar gelagerte Kurbelwelle antreibt. Zum Betrieb des Verbrennungsmotors ist dessen Kurbelgehäuse über einen Vergaser ein Kraftstoff/Luft-Gemisch zugeführt, welches bei einem Abwärtshub des Kolbens über in der Zylinderwand aus­ gebildete Überströmkanäle in den Brennraum überströmt. Um dabei die Spülverluste zu minimieren, ist vorgesehen, etwa auf Höhe der Überströmfenster die Überströmkanäle mit einem Bypasskanal zu verbinden, der ausschließlich kraftstoffreie Luft zuführt. Dabei mündet der Bypasskanal über ein Mem­ branventil in ein dem Überströmfenster benachbarten Kanal­ abschnitt des Überströmkanals ein.

Zum Betrieb des Verbrennungsmotors ist eine Zündkerze not­ wendig, die meist im Brennraumdach angeordnet ist und über eine Zündsteuereinrichtung betrieben wird. Eine derartige Zündsteuereinrichtung, wie sie z. B. der DE 31 43 246 A1 entnommen werden kann, besteht regelmäßig aus einem statio­ nären Zündtrafo, der am Zylinder des Verbrennungsmotors festgelegt wird und mit einem Zündmagneten zusammen­ arbeitet, der mit der Kurbelwelle umläuft. Der Zündmagnet ist dabei zweckmäßig im Lüfterrad für die Kühlluftförderung zum Verbrennungsmotor integriert und auf das Ende der Kur­ belwelle aufgeflanscht. Dadurch muß der Zündtrafo in einer vorbestimmten Lage am Zylinder festgelegt werden.

Bei Zweitaktmotoren mit Ladungsschichtung oder Spülvorlage liegt der Bypasskanal für die Zuführung der Kraftstoffreien Luft etwa auf halber Höhe am Zylinder, wodurch die Befesti­ gungsmöglichkeiten für einen Zündtrafo der Zündsteuer­ einrichtung eingeschränkt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungs­ gemäßen Verbrennungsmotor derart weiterzubilden, daß mit nur geringem konstruktiven Mehraufwand eine sichere, dauer­ haft feste Anordnung des Zündmoduls gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Anordnung zumindest des einen, dem Kurbelgehäuse naheliegenden Befestigungspunkt des Zündmoduls auf dem An­ schlußstück des Bypasskanals kann insbesondere auch der Be­ reich des Überströmkanals als Befestigungsbereich genutzt werden. Wird vorteilhaft ein erster Befestigungspunkt am Zylinder und ein zweiter Befestigungspunkt am Anschluß­ deckel gewählt, ist konstruktiv ein großer Abstand zwischen den Befestigungspunkten zu erreichen, wodurch das Zündmodul fest am Zylinder montiert werden kann. In Richtung der Zylinderachse mit großem Abstand zueinander liegende Be­ festigungspunkte gewährleisten eine hohe Stabilität, die auch den starken Vibrationen des Zweitaktmotors über eine lange Betriebsdauer Stand hält.

Eine gedachte Verbindungsgerade zwischen den Befestigungs­ punkten kann etwa parallel zur Zylinderachse liegen; eine in Umfangsrichtung versetzte Anordnung des kurbelgehäuse­ seitigen Befestigungspunktes zum zylinderkopfseitigen Be­ festigungspunkt kann zweckmäßig sein.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann es aus­ reichend sein, alle Befestigungspunkte des Zündmoduls am Anschlußstück vorzusehen, so daß dieses - auch vor Fest­ legen des Deckels am Zylinder - als Baueinheit mit dem An­ schlußstück montiert werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist jeder Befestigungspunkt von einem Schraubdom gebildet, der einteilig mit dem Zy­ linder und/oder einteilig mit dem Anschlußstück ausgebildet sein kann. Dabei liegt der Bypasskanal in Richtung der Zy­ linderachse zwischen den Befestigungspunkten, so daß zwischen diesen ein in Richtung der Zylinderachse liegender großer Abstand ausgebildet werden kann.

Bevorzugt ist das Anschlußstück als Deckel ausgebildet, der den zur Zylinderaußenseite offenen Kanalabschnitt ver­ schließt. Dabei wird das Anschlußstück vorzugsweise am Zy­ linder festgeschraubt, wobei der Befestigungspunkt des Zündmoduls auf dem Deckel nahe dem Schraubpunkt des Deckels liegen kann.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nachfolgend im einzelnen beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Zweitakt­ motor mit Spülvorlage,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung und schematisch einen Schnitt durch einen auslaßnahen Spülkanal mit am Zylinder befestigtem Zündmodul,

Fig. 3 in schematischer Darstellung eine perspektivische Ansicht auf einen Zylinderkopf mit zur Zylinder­ außenseite offenem Überströmkanal,

Fig. 4 eine Ansicht auf ein als Deckel ausgebildetes An­ schlußstück zum Verschließen des Überströmkanals nach Fig. 3,

Fig. 5 in schematischer Darstellung eine perspektivische Ansicht auf ein am Zylinderkopf montiertes Zünd­ modul.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Zweitaktmotor 1 be­ steht im wesentlichen aus einem Zylinder 2 sowie einem darin auf- und abbewegten Kolben 5, der über ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 angeordnete Kurbelwelle 7 drehend antreibt.

Im Zylinder 2 ist ein Brennraum 3 ausgebildet, der vom Bo­ den 13 des Kolbens 5 begrenzt ist. Der Brennraum 3 weist einen Auslaß 10 auf, über den nach einem Arbeitstakt die Verbrennungsgase abgeführt werden. Das zum Betrieb des Zweitaktmotors notwendige Gemisch, ein Kraftstoff/Öl/Luft- Gemisch wird dem Kurbelgehäuse 4 aus einer Gemischaufberei­ tungseinrichtung 8 über einen Einlaß 11 und einen Einlaß­ kanal 9 zugeführt. Zweckmäßig ist die Gemischaufbereitungs­ einrichtung 8 ein Membranvergaser üblicher Bauart.

Der Einlaß 11 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel vom Kol­ benmantel 5' schlitzgesteuert, wobei in der in Fig. 1 ge­ zeigten Hublage des Kolbens 5 der Einlaß 11 vom Kolben­ mantel 5' vollständig verschlossen ist. Der Kolben 5 steht kurz vor seinem unteren Totpunkt, weshalb das in das Kur­ belgehäuse 4 angesaugte Gemisch auf dem Weg des Kolbens zum unteren Totpunkt verdichtet wurde und - nach Öffnen der Überströmfenster 12 und 15 - über Überströmkanäle 14 in den Brennraum 3 strömt. Im Ausführungsbeispiel verläuft jeder Überströmkanal 14 - wie insbesondere auch Fig. 2 zeigt - im wesentlichen parallel zur Zylinderachse 17 in der Zylinder­ wand 16. Die Überströmkanäle 14 können aber auch eine vom Ausführungsbeispiel abweichende Lage und Gestalt haben.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, sind auf jeder Seite des Aus­ lasses 10 zwei Überströmkanäle 14 angeordnet, so daß ein derartig ausgeführter Zweitaktmotor bei entsprechender Steuerung einer Luftzufuhr zu den Überströmkanälen 14 so­ wohl als Spülvorlagenmotor als auch als Ladungsschichtungs­ motor betrieben werden kann.

Das dem Zylinderkopf 18 zugewandte obere Ende eines Über­ strömkanals 14 mündet über das Überströmfenster 12 bzw. 15 in der Zylinderwand 16 in den Brennraum 3, während das zweite, dem Kurbelgehäuse 4 zugewandte Ende 19 des Über­ strömkanals 14 zum Kurbelgehäuse 4 hin offen ist.

Wie Fig. 2 zeigt, ist der auslaßnahe Überströmkanal 14 mit dem Überströmfenster 15 im Bereich des an das Überström­ fenster 15 anschließenden Kanalabschnitt 21 zur Zylinder­ außenseite 23 offen, um über ein Anschlußstück 24 an einen Bygasskanal 22 anzuschließen. Das Anschlußstück 24 ist - wie Fig. 2 zeigt - als Deckel ausgebildet und wird an schematisch angedeuteten Befestigungspunkten 25 am Zylinder 2 festgelegt. Im Ausführungsbeispiel sind die Befestigungs­ punkte als Schraubpunkte 25 ausgebildet. Die Anzahl der notwendigen Schraubpunkte bestimmt sich nach der Größe und Gestalt des als Deckel ausgebildeten Anschlußstückes 24.

Wie Fig. 2 zeigt, mündet der Bypasskanal 22 über ein Mem­ branventil 26 in den Kanalabschnitt 21, so daß bei einem Ansaughub das Kolbens 5 der im Kurbelgehäuse 4 und damit auch im Überströmkanal 14 anstehende Unterdruck das Mem­ branventil 26 öffnet, so daß kraftstoffreie Luft durch den Öffnungsspalt 28 in Pfeilrichtung 27 zuströmen kann. Die kraftstoffreie Luft wird in Richtung Kurbelgehäuse 4 strö­ men und den Überströmkanal 14 vollständig mit Luft füllen.

Bei einem folgenden Abwärtshub des Kolbens 5 wird wiederum das Gemisch im Kurbelgehäuse 4 komprimiert und strömt über die offenen Enden 19 in die Überströmkanäle 14 ein. Dabei wird die im auslaßnahen Überströmkanal 14 vorgelagerte Luft über das auslaßnahe Überströmfenster 15 in den Brennraum eintreten und die Restgase ausspülen, während das Gemisch im wesentlichen über den auslaßfernen Überströmkanal 14 und dessen Fenster 12 in den Brennraum 3 eintritt.

Bei dem folgenden Aufwärtshub wird das in den Brennraum 3 eingebrachte Gemisch komprimiert und über die Zündkerze 20 gezündet. Hierzu ist der Zündkerze 20 ein entsprechender Zündimpuls zuzuführen, was über den in Fig. 2 dargestellten Zündtrafo 30 erfolgt. Dem Zündtrafo 30 zugeordnet ist ein mit der Kurbelwelle 7 umlaufender Zündmagnet 31. Dieser löst beim Vorbeilaufen am Zündtrafo 30 einen Spannungs­ impuls aus, der über ein Zündkabel 32 der Zündkerze 20 zu­ geführt wird und zu einem elektrischen Zündfunken an den Elektroden 29 der Zündkerze führt. Der Zündmagnet 31 kann vorteilhaft z. B. im Lüfterrad 33 einer Kühlluftanordnung integriert sein.

Der umlaufende Zündmagnet 31 und der Zündtrafo 30 bilden zusammen eine Zündsteuereinrichtung 34.

Bezogen auf die Kurbelwelle 7 liegen die Überströmkanäle 14 auf den axialen Stirnseiten der Kurbelwelle 7, weshalb der Zündmagnet 31 unmittelbar - z. B. über das Lüfterrad 33 - auf das Ende der Kurbelwelle 7 montiert ist und mit dieser umläuft. Entsprechend muß das Zündmodul bzw. der Zündtrafo 30 auf der Seite des Zweitaktmotors 1 festgelegt werden, auf der auch die Anschlußstücke 24 für die Bypasskanäle 22 liegen. Um hier eine sichere, feste Halterung des Zünd­ moduls 30 zu gewährleisten, ist nach dem Ausführungs­ beispiel vorgesehen, diesen Teil der Zündsteuereinrichtung 34 mit einem ersten Befestigungspunkt 40 am Motorzylinder 2 und mit einem zweiten Befestigungspunkt 41 am Anschlußstück 24 selbst festzulegen. Abweichend von Ausführungsbeispiel können auch mehrere Befestigungspunkte am Anschlußdeckel 24 vorgesehen sein; so kann das Zündmodul 30 auch mit allen Befestigungspunkten nur am Anschlußdeckel festliegen. Wie Fig. 2 zeigt, ist im Ausführungsbeispiel der festgelegte Teil der Zündsteuereinrichtung 34 der Zündtrafo 30, welcher über Schraubdome 35, 36 am Zylinder 2 montiert ist. Dabei ist der eine Schraubdom 35 einteilig mit dem Zylinder 2, der andere Schraubdom 36 einteilig mit dem Anschlußstück 24 ausgebildet. Fig. 2 ist ferner zu entnehmen, daß der By­ passkanal 22 in Richtung der Zylinderachse 17 zwischen den Befestigungspunkten 40, 41 bzw. den Schraubdomen 35, 36 liegt. Damit kann zwischen den Schraubdomen 35 und 36 in Richtung der Zylinderachse 17 ein großer Abstand vorgesehen werden, was eine hohe mechanische Stabilität ermöglicht.

In den Fig. 3 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Zy­ linders 2 gezeigt, bei dem der Überströmkanal 14 über etwa seine ganze Länge zur Zylinderaußenseite offen ist. Auf diesen nach außen offenen Überströmkanal 14 wird das als Deckel ausgebildete Anschlußstück 24 aufgesetzt und festge­ legt. Hierbei wird das einen Deckel bildende Anschlußstück 24 vorzugsweise am Zylinder 2 festgeschraubt, wozu am Zy­ linder 2 Anschlußdome 37 bis 39 ausgebildet sind. Diesen Anschlußdomen sind entsprechende Schrauböffnungen 47, 48, 49 in geeigneten Befestigungsflanschen des Anschlußstückes 24 zugeordnet. Dabei ist die Lage der Schraubdome 37 bis 39 bzw. der Schrauböffnungen 47 bis 49 derart gewählt, daß die Schrauböffnungen 47 bis 49 die Ecken eines etwa gleich­ schenkligen Dreiecks 50 bilden. Der für die Befestigung des Zündmoduls 30 vorgesehene Schraubdom 36 liegt benachbart einem Schraubpunkt, insbesondere im Bereich des Winkels der beiden etwa gleichlangen Schenkel des Dreiecks 50.

In Fig. 5 ist eine weitere Variante des Zylinders 2 für ei­ nen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 1 dargestellt. Das Anschlußstück 24 trägt auf seiner dem Zylinder 2 abgewand­ ten Seite ergänzend Kühlrippen 44, um eine bessere Wärmeab­ fuhr am Zylinder 2 zu erreichen. In Fig. 5 ist das Zünd­ modul 30 auf der dem Betrachter abgewandten Seite ange­ ordnet und mit Schraubdomen festgelegt, wie sie in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind.

Dar Gegenstand der Erfindung ist vorteilhaft anzuwenden bei Kleinmotoren in insbesondere handgetragenen Arbeitsgeräten. Die Motoren haben eine Größe von 20 bis 150 cm³, insbe­ sondere 30-60 cm³.

Claims (12)

1. Verbrennungsmotor für ein tragbares, handgeführtes Ar­ beitsgerät wie eine Motorkettensäge, einen Trenn­ schleifer, ein Freischneidegerät oder dergleichen, mit einem Zylinder (2) und einem unterhalb des Zylinders (2) ausgebildeten Kurbelgehäuse (4), mit einem im Zy­ linder (2) auf- und abfahrenden Kolben (5), der eine im Kurbelgehäuse (4) drehbar gelagerte Kurbelwelle (7) an­ treibt, und mit einer Gemischbildungseinrichtung (8), über die dem zwischen Kolben (5) und Zylinder (2) be­ grenzten Brennraum (3) kraftstoffhaltiges Gemisch zuge­ führt ist, mit einem dem Brennraum (3) im wesentlichen kraftstoffreie Luft zuführenden Bypasskanal (22), der über ein am Zylinder (2) befestigtes Anschlußstück (24) in einen in der Zylinderwand (16) ausgebildeten Kanal­ abschnitt (21) mündet, wobei der Kanalabschnitt (21) über ein gesteuertes Fenster (15) mit dem Brennraum (3) in Verbindung steht und mit einer im Brennraum (3) an­ geordneten Zündkerze (20) mit einer im Bereich des Zy­ linders (2) gehaltenen Zündsteuereinrichtung (34), dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Zündsteuerein­ richtung (34) mit zumindest einem Befestigungspunkt (41) am Anschlußstück (24) festgelegt ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündsteuereinrichtung (34) mit einem ersten Befestigungspunkt (40) am Zylin­ der (2) und mit dem zweiten Befestigungspunkt (41) am Anschlußstück (24) festgelegt ist.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungspunkt (40, 41) von einem Schraubdom (35, 36) gebildet ist, der vorzugsweise einteilig mit dem Zylinder (2) bzw. dem Anschlußstück (24) ausgebildet ist.

4. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (22) in Richtung der Zylinderachse (17) zwischen zwei Befesti­ gungspunkten (40, 41) liegt.

5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalabschnitt (21) zur Zylinderaußenseite (23) offen ist und das Anschlußstück (24) als Deckel den Kanalabschnitt (21) verschließt, wobei das einen Deckel bildende Anschlußstück (24) am Zylinder (2) befestigt, vorzugsweise festgeschraubt ist.

6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungspunkt (41) auf dem als Deckei ausgebildeten Anschlußstück (24) nahe einem Schraubpunkt (38/48) des Anschlußstücks (24) liegt.

7. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (24) auf der dem Bypasskanal (22) zugewandten Ende zwei Schraub­ punkte (37/47; 39/49) und an dem gegenüberliegenden Ende zumindest einen Schraubpunkt (38/48) aufweist.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubpunkte (37/47; 38/48; 39/49) die Ecken eines etwa gleichschenkligen Dreiecks (50) bilden.

9. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil der Zündsteuer­ einrichtung (34) der Zündtrafo (30) ist.

10. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalabschnitt (21) Teil eines in der Zylinderwand (16) ausgebildeten Über­ strömkanals (14) ist, der das Kurbelgehäuse (4) mit dem Brennraum (3) verbindet.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (14) über etwa seine ganze in Richtung der Zylinderachse (17) gemessene Länge zur Zylinderaußenseite (23) offen ist.

12. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das als Deckel ausgebildete Anschlußstück (24) auf seiner dem Zylinder (2) abge­ wandten Außenseite Kühlrippen (44) trägt, die vorzugs­ weise parallel zu den Kühlrippen des Zylinders (2) liegen.