DE10063042A1 - Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors in einem tragbaren handgeführten Arbeitsgerät. Der Motor weist einen Zylinder (12) mit einem Brennraum (26) auf, der von einem auf- und abgehenden Kolben (14) begrenzt ist. Der Brennraum weist einen Abgase abführenden Auslaß (28) und einen dem Auslaß (28) etwa gegenüberliegenden Einlaß (30) eines Speicherkanals (34) auf, dessen anderes Ende über eine gesteuerte Endung (38) in das Kurbelgehäuse (18) mündet. Zwischen seinen Enden ist der Speicherkanal (34) mit einer ersten Kraftstoffzufuhreinrichtung (20) eines ersten Kraftstoffpfades verbunden, während das Kurbelgehäuse (18) einen Kurbelgehäuseeinlaß (24) aufweist, der mit einer zweiten Kraftstoffzufuhreinrichtung (19) eines zweiten Kraftstoffpfades verbunden ist. Über eine Beschleunigungseinrichtung (22) wird im Beschleunigungsfall einem oder beiden Kraftstoffpfaden zusätzlicher Kraftstoff zugeführt. Um ein kraftvolles Hochlaufen des Motors im Beschleunigungsfall zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß die Beschleunigungseinrichtung (22) bei Beschleunigung des Motors in beide Kraftstoffpfade fördert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors wie es z. B. aus der WO 00/55488 bekannt ist. Der aus dieser Druckschrift hervorgehende Zweitakt­ motor weist zwei Kraftstoffpfade auf, wobei der eine in das Kurbelgehäuse mündet, während der andere in einen Speicher­ kanal speist. Dabei ist die Aufteilung so vorgesehen, daß im Leerlauffall Kraftstoff z. B. zu einem großen Teil über das Kurbelgehäuse zugeführt wird, während im Vollastfall im wesentlichen der gesamte Kraftstoff über den Speicherkanal zuströmt. Diese Kraftstoffaufteilung führt zu einem vorteilhaften, ausgewogenen Betriebsverhalten bei guten Abgaswerten, jedoch wurde in der Praxis ein schlechtes Hochlaufen des Motors beim Beschleunigen festgestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß ein kraft­ volles Beschleunigen des Motors sichergestellt ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Es wurde festgestellt, daß die ansonsten vorgenommene Auf­ teilung der Kraftstoffzufuhr im Falle einer Beschleunigung zumindest zeitweise zu übersteuern ist, um in jeden der beiden Kraftstoffpfade eine zusätzliche Kraftstoffmenge zu fördern. Dies gewährleistet ein störungsfreies Hochlaufen des Motors im Beschleunigungsfall.

Zweckmäßig werden beim Beschleunigen etwa 30% bis 60%, insbesondere etwa 40% der zusätzlich zuzuführenden Kraft­ stoffmenge in den Kurbelgehäusepfad gefördert. Ein über­ wiegender Teil des Kraftstoffs wird so über den Überström­ kanal zugeführt und gewährleistet eine gute Füllung des Brennraums.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Speicherkanalpfad über die Leerlaufkammer eines im Kurbel­ gehäusepfad angeordneten Vergasers, insbesondere eines Membranvergasers mit dem Kurbelgehäusepfad verbunden. Die Beschleunigungseinrichtung fördert zur Anhebung der Kraft­ stoffmenge im Speicherkanal in die Leerlaufkammer.

Die Beschleunigungseinrichtung kann von der Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und der Regelkammer des Ver­ gasers angetrieben sein; eine Ausbildung der Beschleuni­ gungseinrichtung als vom Kurbelgehäusedruck gesteuerte Pumpe ist vorteilhaft.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungs­ beispiel der Erfindung dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1A bis 1E in schematischer Darstellung die Funktionsweise eines Zweitaktmotors,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Betriebsweise der Kraftstoffzufuhr in den Brennraum des Motors,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Kraft­ stoffzufuhr bei einem Motor mit Vergaser.

Der in den Fig. 1A bis 1E dargestellte Zweitaktmotor 10 ist insbesondere als Antriebsmotor in einem tragbaren, hand­ geführten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge, einem Freischneidegerät, einem Trennschleifer, einem Blasgerät oder dgl. einsetzbar. Er weist einen Zylinder 12 mit einem Brennraum 26 auf, der von einem auf- und abgehenden Kolben 18 begrenzt ist. Der Kolben 14 treibt über ein Pleuel 15 eine Kurbelwelle 16 an, die in einem Kurbelgehäuse 18 dreh­ bar gelagert ist.

Der Brennraum 26 weist einen Abgase abführenden Auslaß 28 auf. Dem Auslaß etwa gegenüberliegend ist ein Einlaß 30 eines Speicherkanals 34 vorgesehen, dessen zweites Ende über eine gesteuerte Öffnung 38 in das Kurbelgehäuse 18 mündet.

In dem Zylinder 12 ist ferner ein Kurbelgehäuseeinlaß 24 vorgesehen, der in gleicher Weise wie der Einlaß 30 sowie die Öffnung 38 des Speicherkanals und der Auslaß 28 vom Kolbenhemd 40 des Kolbens 14 gesteuert ist.

Zum Betrieb des Verbrennungsmotors ist dem Brennraum 26 ein Kraftstoff/Luft-Gemisch zuzuführen, was über Kraftstoff­ zufuhreinrichtungen 19 und 20 erfolgt. Die Kraftstoff­ zufuhreinrichtung 19 speist den Kurbelgehäuseeinlaß 24; die Kraftstoffzufuhreinrichtung 20 steht mit dem Speicherkanal 34 in Verbindung, wobei die Kraftstoffzufuhreinrichtung 20 vorteilhaft nahe dem Einlaß 30 mit dem Speicherkanal 34 verbunden ist.

Fährt der Kolben 14 aus der oberen Totpunktlage in Pfeil­ richtung 3 nach unten, so wird das im Kurbelgehäuse 18 an­ gesaugte Gemisch verdichtet und tritt zum Teil in Pfeil­ richtung 4 in den Speicherkanal 34 ein. Bei weiterer Ab­ wärtsbewegung in Pfeilrichtung 3 werden - bevorzugt etwa gleichzeitig - der Auslaß 28 und der Einlaß 30 des Speicherkanals 34 geöffnet. Die Abgase können über den Aus­ laß 28 abströmen; eine Abgasdruckwelle tritt in Pfeil­ richtung 5 durch den Einlaß 30 in den Speicherkanal 34 ein. Im Bereich des unteren Totpunktes - Fig. 1C - hat das Kolbenhemd 40 die dem Kurbelgehäuse 18 zugewandte Öffnung 38 des Speicherkanals 34 verschlossen, so daß die in Pfeil­ richtung 5 eingetretene Abgasdruckwelle am Kolbenhemd 40 reflektiert wird und unterstützend das im Speicherkanal 34 vorgelagerte Gemisch durch die Öffnung 30 in den Brennraum 26 drängt. Über den überströmkanal 42 wird das angesaugte und im Kurbelgehäuse 18 komprimierte Gemisch in den Brenn­ raum 26 überströmen und für eine vollständige Füllung des Brennraums bei gleichzeitigem Verdrängen der Restgase sorgen.

Fährt der Kolben in Pfeilrichtung 2 (Fig. 1D) wieder in Richtung oberen Totpunkt, so werden zunächst der Auslaß 28 und der Einlaß 30 des Speicherkanals 34 verschlossen; das im Brennraum 26 anstehende Gemisch wird verdichtet.

Während der Hubbewegung in Pfeilrichtung 2 gibt das Kolben­ hemd 40 die in das Kurbelgehäuse 18 mündende Öffnung 38 des Speicherkanals frei, so daß dieser in Richtung zum Kurbel­ gehäuse 18 druckentlastet wird. Aufgrund des aufwärts fahrenden Kolbens und des damit im Kurbelgehäuse 18 an­ wachsenden Unterdrucks wird über den Speicherkanal 34 und die erste Kraftstoffzufuhreinrichtung 20 Kraftstoff bzw. Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Speicherkanal 34 eingesaugt.

Erst wenn das Kolbenhemd 40 den Einlaß 24 freigibt, so wie dies in Fig. 1E gezeigt ist, wird auch über die zweite Kraftstoffzufuhreinrichtung 19 Kraftstoff bzw. ein Kraft­ stoff/Luft-Gemisch über den Kurbelgehäuseeinlaß 24 in das Kurbelgehäuse 18 eintreten. Nach der Zündung fährt der Kolben wieder - wie in Fig. 1A angegeben - in Pfeilrichtung 3 nach unten und die Zyklen wiederholen sich wie be­ schrieben.

Um beim Beschleunigen des Motors ein störungsfreies, kraft­ volles Hochlaufen zu gewährleisten, wird über eine Be­ schleunigungseinrichtung (Fig. 2, 3) zusätzlich Kraftstoff sowohl in den Kraftstoffpfad der ersten Kraftstoffzufuhr­ einrichtung 20 als auch in den Kraftstoffpfad der zweiten Kraftstoffzufuhreinrichtung 19 gefördert. Dabei wird die Menge des zusätzlich zu fördernden Kraftstoffs so bemessen, daß 30% bis 60%, insbesondere etwa 40% der zusätzlich zuzuführenden Kraftstoffmenge in den Kurbelgehäusepfad ge­ fördert wird, also über die zweite Kraftstoffzufuhr­ einrichtung 19 dem Motor 10 zur Verfügung gestellt ist. Wie schematisch in Fig. 2 gezeigt, kann eine Beschleunigungs­ einrichtung 22 zusätzlich zu den Kraftstoffzufuhr­ einrichtungen 29 Kraftstoff im Kurbelgehäuseeinlaß 24 und dem Speicherkanal 34 zuführen, wobei bei einer Beschleuni­ gung in beiden Kraftstoffpfaden die zugeführte Kraftstoff­ menge erhöht wird. Der Zutritt der erhöhten Kraftstoff­ mengen in den Brennraum 26 erfolgt - wie zu den Fig. 1A bis 1E beschrieben - über die Einlaßöffnung 30 des Speicher­ kanals 34 bzw. über den überströmkanal 42. Dabei können beide Kraftstoffzufuhreinrichtungen 19 und 20 aus einem ge­ meinsamen Kraftstoffspeicher 13 gespeist werden, wie dies schematisch in Fig. 2 angegeben ist.

Die Beschleunigungseinrichtung kann dabei eine vorzugsweise vom Kurbelgehäusedruck gesteuerte Pumpe sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Kraftstoff­ zufuhreinrichtung ein Vergaser 1 vorgesehen, der bevorzugt als Membranvergaser ausgebildet ist. Derartige Membran­ vergaser sind allgemein bekannt und weisen einen Regelraum 6 auf, der über einen Hauptdüsenpfad 7, über eine Drossel­ bohrung 8 und über einen Nebendüsenpfad 9 mit einer Leer­ laufkammer 11 verbunden ist. Die Drosselbohrung 8 und die Leerlaufkammer 11 münden in den Kurbelgehäuseeinlaß 24 des Kurbelgehäuses 18, wobei das in das Kurbelgehäuse 18 ange­ saugte Gemisch über den überströmkanal 42 in den Brennraum 26 überströmt.

Aus dem Regelraum 6 des Vergasers ist der weitere Kraft­ stoffpfad zur Kraftstoffzufuhreinrichtung 20 des Speicher­ kanals 34 abgezweigt, der in bekannter Weise über die Ein­ laßöffnung 30 in den Brennraum 26 mündet. Dabei kann der weitere Kraftstoffpfad 41 über eine Verbindung mit der Leerlaufkammer 11 strömungsverbunden sein.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, die Beschleunigungs­ einrichtung 22 derart auszugestalten, daß sie einerseits in die Leerlaufkammer 11 und damit über die Strömungs­ verbindung auch in den Speicherkanal 34 fördert und andererseits in den Drosselpfad 8, der unmittelbar über den Kurbelgehäuseeinlaß 24 den Brennraum 26 speist. Auf diese Weise wirkt die Beschleunigungseinrichtung 22 sowohl auf den Kurbelgehäusepfad als auch auf den Speicherkanalpfad bezüglich der Kraftstoffzufuhr.

Alternativ kann vorgesehen sein, die Beschleunigungspumpe 22 unmittelbar mit der Drosselbohrung 8 oder dem Speicher­ kanal 34 bzw. dem Venturi 20 zu verbinden, so daß eine direkte Kraftstoffzufuhr sowohl in den Kurbelgehäusepfad als auch in den Speicherkanalpfad gegeben ist. Dabei ist die Beschleunigungseinrichtung so vorgesehen, daß beim Be­ schleunigen 30% bis 60%, insbesondere etwa 40% der zu­ sätzlich zuzuführenden Kraftstoffmenge über den Kurbel­ gehäusepfad zugeführt wird, also über das Kurbelgehäuse 24 und den überströmkanal 42.

Zum Antrieb der Beschleunigungseinrichtung 22 kann vorteil­ haft die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse 18 und der Regelkammer 6 des Vergasers 1 ausgenutzt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors insbesondere als Antriebsmotor in einem tragbaren handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge, einem Frei­ schneidegerät, einem Trennschleifer oder dgl., mit einem in einem Zylinder (12) ausgebildeten Brennraum (26), der von einem auf- und abgehenden Kolben (14) be­ grenzt ist, und der Kolben (14) über ein Pleuel (15) eine in einem Kurbelgehäuse (18) drehbar gelagerte Kurbelwelle (16) antreibt, mit einem Abgase aus dem Brennraum (26) abführenden Auslaß (28) und einem dem Auslaß (28) etwa gegenüberliegenden Einlaß (30) eines Speicherkanals (34), dessen anderes Ende über eine ge­ steuerte Öffnung (38) in das Kurbelgehäuse (18) mündet, wobei der Speicherkanal (34) zwischen seinen Enden mit einer ersten Kraftstoffzufuhreinrichtung (20) eines ersten Kraftstoffpfades verbunden ist und das Kurbel­ gehäuse (18) einen Kurbelgehäuseeinlaß (24) aufweist, der mit einer zweiten Kraftstoffzufuhreinrichtung (19) verbunden ist, mit einem Überströmkanal (42) zwischen dem Kurbelgehäuse (18) und dem Brennraum (26) und mit einer Beschleunigungseinrichtung (22), über die im Beschleunigungsfall einem Kraftstoffpfad zusätzlicher Kraftstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beschleunigung des Motors (10) die Beschleunigungseinrichtung (22) zusätz­ lichen Kraftstoff in jeden der beiden Kraftstoffpfade (19, 20) fördert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs­ einrichtung (22) etwa 30% bis 60%, insbesondere etwa 40% der zusätzlich zuzuführenden Kraftstoffmenge in den Kurbelgehäusepfad fördert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkanalpfad über die Leerlaufkammer (11) eines im Kurbelgehäusepfad an­ geordneten Vergasers (1), insbesondere eines Membran­ vergasers mit dem Kurbelgehäusepfad verbunden ist und die Beschleunigungseinrichtung (22) in die Leerlauf­ kammer (11) fördert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs­ einrichtung (22) eine vorzugsweise vom Kurbelgehäuse­ druck gesteuerte Pumpe ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs­ einrichtung (22) von der Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse (18) und der Regelkammer (6) des Ver­ gasers (1) angetrieben ist.

6. Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors insbesondere als Antriebsmotor in einem tragbaren handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge, einem Frei­ schneidegerät, einem Trennschleifer oder dgl., mit einem in einem Zylinder (12) ausgebildeten Brennraum (26), der von einem auf- und abgehenden Kolben (14) be­ grenzt ist, und der Kolben (14) über ein Pleuel (15) eine in einem Kurbelgehäuse (18) drehbar gelagerte Kur­ belwelle (16) antreibt, mit einem Abgase aus dem Brenn­ raum (26) abführenden Auslaß (28) und einem dem Auslaß (28) etwa gegenüberliegenden Einlaß (30) eines Spei­ cherkanals (34), dessen anderes Ende über eine ge­ steuerte Öffnung (38) in das Kurbelgehäuse (18) mündet, wobei der Speicherkanal (34) zwischen seinen Enden mit einer ersten Kraftstoffzufuhreinrichtung (20) eines ersten Kraftstoffpfades verbunden ist und das Kurbel­ gehäuse (18) einen Kurbelgehäuseeinlaß (24) aufweist, der mit einer zweiten Kraftstoffzufuhreinrichtung (19) verbunden ist, mit einem Überströmkanal (42) zwischen dem Kurbelgehäuse (18) und dem Brennraum (26) und mit einer Beschleunigungseinrichtung (22), über die im Be­ schleunigungsfall einem Kraftstoffpfad zusätzlicher Kraftstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beschleunigung eine zu­ sätzliche Kraftstoffmenge über den Kurbelgehäusepfad zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Kraftstoffmenge zur Beschleunigung über den Kurbelgehäusepfad zugeführt wird.