DE102004009310B4

DE102004009310B4 - Ansaugvorrichtung

Info

Publication number: DE102004009310B4
Application number: DE102004009310A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Prager André
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005240809A; CN100436772C; DE102004009310A1; CN1661214A; US20050188952A1; JP4469740B2; US7013851B2

Abstract

Ansaugvorrichtung für einen Zweitaktmotor, insbesondere in einem handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorsäge, einem Freischneider oder dergleichen, mit einem Ansaugkanal (2), in dem eine Drosselklappe (3) mit einer Drosselwelle (4) schwenkbar gelagert ist, wobei die Drosselklappe (3) den Ansaugkanal (2) in Leerlaufstellung (5) weitgehend verschließt und wobei stromab der Drosselklappe (3) im Ansaugkanal (2) eine Trennwand (8) angeordnet ist, die den Ansaugkanal (2) in einen Luftkanal (6) und in einen Gemischkanal (7) aufteilt, wobei in Leerlaufstellung (5) der Drosselklappe (3) mindestens eine Kraftstofföffnung (14) stromab der Drosselklappe (3) in den Gemischkanal (7) mündet und wobei zwischen der Trennwand (8) und der Drosselwelle (4) in Leerlaufstellung (5) der Drosselklappe (3) eine Verbindungsöffnung (16) zwischen dem Luftkanal (6) und dem Gemischkanal (7) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kraftstofföffnung (14) und der Verbindungsöffnung (16) im Gemischkanal (7) ein Abschirmelement (20, 30) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für einen Zweitaktmotor, insbesondere an einem handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorsäge, einem Freischneider oder dergleichen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Aus der DE 101 60 539 A1 ist eine Ansaugvorrichtung für einen Zweitaktmotor bekannt, deren Ansaugkanal stromab einer Drosselklappe durch eine Trennwand in einen Luftkanal und einen Gemischkanal aufgeteilt ist. Im Bereich der Drosselklappe besitzt die Trennwand eine Öffnung, die in Volllaststellung der Drosselklappe von dieser verschlossen ist. In Leerlaufstellung der Drosselklappe kann durch die Verbindungsöffnung Kraftstoff aus dem Gemischkanal in den Luftkanal gelangen. Dadurch wird auch die Wand des Luftkanals im Leerlauf mit Kraftstoff benetzt. Beim Schwenken der Ansaugvorrichtung, also insbesondere beim Schwenken des handgeführten Arbeitsgeräts, kann der in der Ansaugkanalwand niedergeschlagene Kraftstoff sich schlagartig von der Ansaugkanalwand lösen, so daß dem Zweitaktmotor eine große Kraftstoffmenge auf einmal zugeführt wird. Dies führt zu einem unruhigen Lauf des Zweitaktmotors.
Gleichzeitig ergeben sich schlechte Abgaswerte des Zweitaktmotors.
Aus der US 4,323,038 A ist ein Viertaktmotor bekannt, in dessen Ansaugkanal eine Strömungsleitrippe angeordnet ist. Die Strömungsleitrippe soll sicherstellen, dass bei geringer Last der Kraftstoff nur entlang einer oberen Wand des Einlasskanals einströmt. Benachbart zum Einlassventil wird über einen Zusatzkanal Gemisch zugeführt. Dadurch soll eine starke Verwirbelung des Gemischs im Brennraum erzeugt werden.
Die DE 33 47 112 C2 zeigt einen Verbrennungsmotor mit ventilgesteuertem Einlass, dessen Ansaugkanal in zwei Teilkanäle aufgeteilt ist. Ein Teilkanal bildet einen Teillastkanal und der andere Teilkanal einen Volllastkanal. Der Strömungsquerschnitt des Volllastkanals wird durch ein Drosselventil gesteuert. Der Teillastkanal mündet tangential zur Umfangsrichtung in den Zylinder, so dass eine Drallströmung erzeugt werden kann. Die beiden Teilkanäle sind durch eine Trennwand voneinander getrennt.
Die US 5,181,492 A zeigt eine Drosselklappe für den Ansaugkanal eines Verbrennungsmotors, die an ihrem Umfang eine Dichtung trägt. Dadurch soll eine präzise Einstellung des Verbrennungsmotors bei geschlossener Drosselklappe möglich werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die auch beim Schwenken einen gleichmäßigen Lauf des Zweitaktmotors erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch eine Ansaugvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das Abschirmelement, das im Strömungsweg zwischen der Kraftstofföffnung und der Verbindungsöffnung im Gemischkanal angeordnet ist, verhindert, daß große Kraftstoffmengen in den Luftkanal angesaugt werden können. Dadurch wird der Benetzungsgrad des Luftkanals mit Kraftstoff verringert. Die Kraftstoffmenge, die sich im Ansaugkanal an der Kanalwand niederschlagen kann, ist geringer, so daß auch die beim Schwenken des Zweitaktmotors schlagartig in den Motor angesaugte Kraftstoffmenge geringer ist. Der Lauf des Zweitaktmotors wird dadurch ruhiger und unabhängiger vom Verschwenken des Motors.
Eine geringe in den Luftkanal übertretende Kraftstoffmenge kann dadurch erreicht werden, daß die Drosselklappe in Leerlaufstellung an dem Abschirmelement anliegt. Um Fertigungstoleranzen auf einfache Weise ausgleichen zu können und eine gute Abdichtung zwischen dem Abschirmelement und der Drosselklappe zu erreichen, ist vorgesehen, daß an dem Abschirmelement an der der Drosselklappe zugewandten Seite ein Dichtelement angeordnet ist, an dem die Drosselklappe in Leerlaufstellung anliegt. Das Dichtelement ist vorteilhaft eine Dichtlippe. Um auch in Teillaststellung sicherzustellen, daß nur geringe Kraftstoffmengen in den Luftkanal gelangen können, ist vorgesehen, daß die Verbindungsöffnung als Spalt zwischen der Trennwand und der Drosselklappe ausgebildet ist. Dadurch kann auf einfache Weise ein geringer Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung auch in Leerlaufstellung der Drosselklappe realisiert werden. Um die Strömungsverhältnisse im Ansaugkanal nur geringfügig zu beeinflussen, ist vorgesehen, daß das Abschirmelement sich im wesentlichen parallel zur Trennwand erstreckt. Eine einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn das Abschirmelement im wesentlichen eben ausgebildet ist. Vorteilhaft ist das Abschirmelement an den in Richtung der Ansaugkanallängsachse verlaufenden Seiten an der Ansaugkanalwand gehalten. Das Abschirmelement kann dabei beispielsweise in in Längsrichtung des Ansaugkanals verlaufenden Nuten in der Ansaugkanalwand gehalten sein. Es können jedoch auch andere Mittel zur Befestigung des Abschirmelements im Ansaugkanal vorgesehen sein.
Es ist vorgesehen, daß das Abschirmelement den Gemischkanal in einem Kanalabschnitt stromab der Drosselklappe in einen ersten Teilkanal, in den die Kraftstofföffnung mündet, und einen zweiten Teilkanal aufteilt. Der Strömungsquerschnitt des ersten Teilkanals beträgt zweckmäßig 3% bis 50%, vorzugsweise 5% bis 30% des Strömungsquerschnitts des Gemischkanals in diesem Kanalabschnitt. Durch die Trennung der beiden Teilkanäle ist ein Übertreten von Kraftstoff aus dem ersten in den zweiten Teilkanal weitgehend vermieden.
Um auf einfache Weise auch in Volllaststellung der Drosselklappe eine weitgehende Trennung des Gemischkanals vom Luftkanal zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Trennwand einen Absatz besitzt, an dem die Drosselklappe in Volllaststellung anliegt. Die Drosselklappe und die Kraftstofföffnung sind zweckmäßig in einem Vergaser angeordnet, wobei das Abschirmelement mit seiner stromab liegenden Seite über das Gehäuse des Vergasers hinausragt. Dadurch kann weitgehend vermieden werden, daß Kraftstoff um das Abschirmelement herum aus dem Gemischkanal in den Luftkanal angesaugt wird. Eine einfache Ausgestaltung der Trennwand kann dadurch erreicht werden, daß stromab des Vergasers ein Flansch angeordnet und ein Trennwandabschnitt einteilig mit dem Flansch ausgebildet ist. Der einteilig mit dem Flansch ausgebildete Trennwandabschnitt ragt dabei insbesondere in den Vergaser. Um ein Übertreten von Kraftstoff aus dem Gemischkanal in den Luftkanal stromauf der Drosselklappe zu verhindern, ist vorgesehen, daß ein Trennwandabschnitt stromauf der Drosselklappe angeordnet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Ansaugvorrichtung,
2 eine Draufsicht auf den Vergaser der Ansaugvorrichtung aus 1 entlang der Linie II-II in 1,
3 einen Längsschnitt durch eine Ansaugvorrichtung,
4 eine Draufsicht auf den Vergaser der Ansaugvorrichtung aus 3 entlang der Linie IV-IV in 3.
Die in 1 gezeigte Ansaugvorrichtung 1 dient zur Zufuhr von Verbrennungsluft zu einem Zweitaktmotor, insbesondere in einem handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorsäge, einem Freischneider oder dergleichen. Die Ansaugvorrichtung 1 besitzt einen Ansaugkanal 2, in dem eine Drosselklappe 3 mit einer Drosselwelle 4 schwenkbar gelagert ist. Die Drosselklappe 3 ist dabei in einem Vergaser 17 angeordnet. Bezogen auf die Strömungsrichtung 35 stromauf des Vergasers 17 kann in 1 ein nicht gezeigter Luftfilter angeordnet sein. Stromab des Vergasers 17 ist ein Flansch 19 angeordnet, der beispielsweise der Flansch des Zweitaktmotors sein kann. Der Flansch 19 kann jedoch auch ein Zwischenflansch sein. Der Ansaugkanal 2 ist über eine Trennwand 8 in einen Luftkanal 6 und einen Gemischkanal 7 aufgeteilt. Dabei erstreckt sich ein Trennwandabschnitt 9 stromauf der Drosselklappe 3 und ein Trennwandabschnitt 10 stromab der Drosselklappe 3. Vorteilhaft erstreckt sich die Trennwand 8 über die gesamte Länge des Ansaugkanals 2. Es kann jedoch auch lediglich stromab der Drosselklappe 3 eine Trennwand 8 ausgebildet sein. Durch den Luftkanal 6 wird dem Zweitaktmotor weitgehend kraftstofffreie Luft zugeführt. Die weitgehend kraftstofffreie Luft dient dabei insbesondere der Spülung des Brennraums. Der Luftkanal 6 mündet zweckmäßig in Überströmkanäle des Zweitaktmotors, die den Brennraum des Zweitaktmotors mit dem Kurbelgehäuse in vorgegebenen Stellungen eines Kolbens miteinander verbinden.
Zur Zufuhr von Kraftstoff zum Gemischkanal 7 sind eine Hauptkraftstofföffnung 11 und mehrere Leerlauföffnungen 12, 13, 14 vorgesehen, die im Vergaser 17 in den Gemischkanal 7 münden. Die Hauptkraftstofföffnung 11 ist dabei im Bereich eines Venturiabschnitts 15 angeordnet, der im Gemischkanal 7 ausgebildet ist. Die Leerlauföffnungen 12 und 13 befinden sich bei der in 1 gezeigten Leerlaufstellung 5 der Drosselklappe 3 stromauf der Drosselklappe 3, während die Leerlauföffnung 14 stromab der Drosselklappe 3 angeordnet ist. Bei der in 1 gezeigten Leerlaufstellung der Drosselklappe 3 wird die Verbrennungsluft durch die Leerlauföffnungen 12 und 13 aus dem Gemischkanal 7 angesaugt und tritt über die Leerlauföffnung 14 stromab der Drosselklappe 3 in den Gemischkanal 7. Stromab der Drosselklappe 3 ist im Gemischkanal 7 ein Abschirmelement 20 angeordnet. Das Abschirmelement 20 verläuft in Richtung der Ansaugkanallängsachse 21 etwa parallel zur Trennwand 8. Das Abschirmelement 20 erstreckt sich dabei zwischen der Leerlauföffnung 14 und einer Verbindungsöffnung 16. Die Verbindungsöffnung 16 ist stromab der Drosselklappe 3 zwischen der Drosselklappe 3 und der Trennwand 8 gebildet und im Ausführungsbeispiel als schmaler Spalt ausgebildet. In der in 1 gestrichelt gezeichneten Volllaststellung 22 der Drosselklappe 3, in der die Drosselklappe 3 den Strömungsquerschnitt im Ansaugkanal 2 nur unwesentlich beeinflußt, ist die Verbindungsöffnung 16 von der Drosselklappe 3 verschlossen. Die Drosselklappe 3 liegt dabei in Volllaststellung an einem Absatz 23 am Trennwandabschnitt 9 und an einem Absatz 24 am Trennwandabschnitt 10 an. Das Abschirmelement 20 erstreckt sich in Leerlaufstellung der Drosselklappe 3 von der Drosselklappe 3 in Richtung auf den Flansch 19 und ragt mit seiner stromab liegenden Seite 28 über die stromab liegende Seite 27 des Vergasergehäuses 18 in den Flansch 19 hinein. Die Drosselklappe 3 liegt in Leerlaufstellung 5 zweckmäßig an dem Abschirmelement 20 an. Das Abschirmelement 20 erstreckt sich über einen Kanalabschnitt 29 stromab der Drosselklappe 3 zwischen der Leerlauföffnung 14 und der Verbindungsöffnung 16. Das Abschirmelement 20 ist, wie 2 zeigt, an seinen parallel zur Ansaugkanallängsachse verlaufenden Seiten 26 in der Ansaugkanalwand 25 gehalten. Das Abschirmelement 20 ist eben ausgebildet und teilt dann den Gemischkanal 7 im Kanalabschnitt 29 in einen ersten Teilkanal 33, in den die Leerlauföffnung 14 mündet, und in einen zweiten Teilkanal 34, der sich zwischen der Trennwand 8 und dem Abschirmelement 20 erstreckt. Der Strömungsquerschnitt des ersten Teilkanals 33 beträgt zweckmäßig 3% bis 50%, insbesondere 5% bis 30% des Strömungsquerschnitts des Gemischkanals 7.
Der stromab der Drosselklappe 3 angeordnete Trennwandabschnitt 10 ist vorteilhaft einteilig mit dem Flansch 19 ausgebildet, während der stromauf der Drosselklappe 3 ausgebildete Trennwandabschnitt 9 vorteilhaft einteilig mit dem Vergasergehäuse 18 ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine geringe Anzahl von Einzelteilen, wodurch die Fertigung und die Montage der Ansaugvorrichtung 1 erleichtert ist.
In den 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Ansaugvorrichtung 1 gezeigt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei die bereits zu den 1 und 2 beschriebenen Elemente. Im Gemischkanal 7 der in 3 und 4 gezeigten Ansaugvorrichtung 1 ist ein Abschirmelement 30 zwischen der Leerlauföffnung 14 und der Verbindungsöffnung 16 angeordnet. Das Abschirmelement 30 ist an der Ansaugkanalwand 25 an seinen parallel zur Ansaugkanallängsachse 21 verlaufenden Seiten 26 gehalten und erstreckt sich etwa parallel zur Trennwand 8. Die stromab liegende Seite 38 des Abschirmelements 30 ragt über die stromab liegende Seite 27 des Vergasergehäuses 18 in den Flansch 19 hinein. An der gegenüberliegenden, stromauf liegenden Seite 31 des Abschirmelements 30 ist ein Dichtelement angeordnet, das als Dichtlippe 32 ausgebildet ist. Bei der in 3 gezeigten Leerlaufstellung 5 der Drosselklappe 3 liegt die Drosselklappe 3 an der Dichtlippe 32 an, so daß das Abschirmelement 30 die Leerlauföffnung 14 von der Verbindungsöffnung 16 im Kanalabschnitt 29 trennt.
Es kann vorteilhaft sein, daß sich das Abschirmelement über einen größeren oder einen kleineren Kanalabschnitt 29 erstreckt. Es kann auch vorgesehen sein, daß sich das Abschirmelement nicht über die gesamte Breite des Ansaugkanals erstreckt, so daß keine vollständige Aufteilung des Gemischkanals in zwei Teilkanäle 33 und 34 erreicht wird. Das Abschirmelement kann auch gewölbt ausgebildet sein. Das Abschirmelement kann auch in Leerlaufstellung der Drosselklappe 3 zur Drosselklappe 3 einen Abstand aufweisen, solange ein direkter Übertritt von Kraftstoff aus der Leerlauföffnung 14 über die Verbindungsöffnung 16 in den Luftkanal 6 vermieden ist.

Claims

Ansaugvorrichtung für einen Zweitaktmotor, insbesondere in einem handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorsäge, einem Freischneider oder dergleichen, mit einem Ansaugkanal (2), in dem eine Drosselklappe (3) mit einer Drosselwelle (4) schwenkbar gelagert ist, wobei die Drosselklappe (3) den Ansaugkanal (2) in Leerlaufstellung (5) weitgehend verschließt und wobei stromab der Drosselklappe (3) im Ansaugkanal (2) eine Trennwand (8) angeordnet ist, die den Ansaugkanal (2) in einen Luftkanal (6) und in einen Gemischkanal (7) aufteilt, wobei in Leerlaufstellung (5) der Drosselklappe (3) mindestens eine Kraftstofföffnung (14) stromab der Drosselklappe (3) in den Gemischkanal (7) mündet und wobei zwischen der Trennwand (8) und der Drosselwelle (4) in Leerlaufstellung (5) der Drosselklappe (3) eine Verbindungsöffnung (16) zwischen dem Luftkanal (6) und dem Gemischkanal (7) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kraftstofföffnung (14) und der Verbindungsöffnung (16) im Gemischkanal (7) ein Abschirmelement (20, 30) angeordnet ist.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (3) in Leerlaufstellung (5) an dem Abschirmelement (20, 30) anliegt.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Abschirmelement (30) an der der Drosselklappe (3) zugewandten Seite (31) ein Dichtelement angeordnet ist, an dem die Drosselklappe (3) in Leerlaufstellung (5) anliegt.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement eine Dichtlippe (32) ist.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung (16) als Spalt zwischen Trennwand (8) und Drosselklappe (3) ausgebildet ist.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement (20, 30) sich im wesentlichen parallel zur Trennwand (8) erstreckt.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement (20, 30) im wesentlichen eben ausgebildet ist.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement (20, 30) an den in Richtung einer Ansaugkanallängsachse (21) verlaufenden Seiten (26) an einer Ansaugkanalwand (25) gehalten ist.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement (20, 30) den Gemischkanal (7) in einem Kanalabschnitt (29) stromab der Drosselklappe (3) in einen ersten Teilkanal (33), in den die Kraftstofföffnung (14) mündet, und einen zweiten Teilkanal (34) aufteilt.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des ersten Teilkanals (33) 3% bis 50%, vorzugsweise 5% bis 30%, des Strömungsquerschnitts des Gemischkanals (7) in diesem Kanalabschnitt (29) beträgt.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (8) einen Absatz (23, 24) besitzt, in dem die Drosselklappe (3) in Volllaststellung (22) anliegt.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (3) und die Kraftstofföffnung (14) in einem Vergaser (17) angeordnet sind und das Abschirmelement (20, 30) mit seiner stromab liegenden Seite (28), (38) über das Gehäuse (18) des Vergasers (17) hinausragt.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß stromab des Vergasers (17) ein Flansch (19) angeordnet ist und ein Trennwandabschnitt (10) einteilig mit dem Flansch (19) ausgebildet ist.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der einteilig mit dem Flansch (19) ausgebildete Trennwandabschnitt (10) in den Vergaser (17) ragt.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trennwandabschnitt (9) stromauf der Drosselklappe (3) angeordnet ist.