DE102012004322A1

DE102012004322A1 - Zweitaktmotor mit einer Ansaugvorrichtung

Info

Publication number: DE102012004322A1
Application number: DE102012004322A
Authority: DE
Inventors: Fevronia Konstantinidou; Jörg Elfner; Karsten Schmidt; Michael Raffenberg
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2012-03-03
Filing date: 2012-03-03
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2032-03-04
Also published as: US20130228159A1; US8746191B2; DE102012004322B4

Abstract

Ein mit Spülvorlage arbeitender Zweitaktmotor (1) besitzt eine Ansaugvorrichtung mit einem Vergaser (18), in dem ein Abschnitt eines Ansaugkanals (21) ausgebildet ist. Der Ansaugkanal (21) teilt sich in einen Gemischkanal (8) und einen Luftkanal (9) auf. Zwischen dem Vergaser (18) und dem Zylinder (2) ist ein Zwischenflansch (17) angeordnet, der eine dem Vergaser (18) zugewandte Vergaseranschlussfläche (39) und eine dem Zylinder (2) zugewandte Zylinderanschlussfläche (40) besitzt. Der Luftkanal (9) teilt sich bezogen auf die Strömungsrichtung (80) im Ansaugkanal (21) stromauf der Zylinderanschlussfläche (40) in zwei Äste (31, 32). Der erste Ast (31) des Luftkanals (9) besitzt eine erste Längsmittelachse (66), und der zweite Ast (32) des Luftkanals (9) besitzt eine zweite Längsmittelachse (67). Die Schnittpunkte der Längsmittelachsen (66, 67) mit den Anschlussflächen (39, 40) sind über gedachte Verbindungsgeraden (72, 73) in der Vergaseranschlussfläche (39) bzw. der Zylinderanschlussfläche (40) miteinander verbunden. Die beiden Verbindungsgeraden (72, 73) schließen in der Vergaseranschlussfläche einen Winkel (β) miteinander ein, der größer als 0° ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor mit einer Ansaugvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Aus der DE 10 2006 014 991 A1 ist ein Zweitaktmotor bekannt, der über einen Vergaser Kraftstoff und Verbrennungsluft ansaugt. Stromab des Vergasers zweigt aus dem Ansaugkanal ein Luftkanal ab, der sich in zwei Äste aufteilt. Die Äste des Luftkanals verlaufen symmetrisch zu einer Mittelebene des Zylinders.
Bei Zweitaktmotoren, die mit Spülvorlage arbeiten, bei denen also in den Überströmkanälen weitgehend kraftstofffreie Luft vorgelagert wird, die die Abgase aus dem Brennraum verdrängt, wird eine symmetrische Anordnung angestrebt, um eine symmetrische Spülung im Brennraum zu erreichen.
Zweitaktmotoren werden beispielsweise in handgeführten Arbeitsgeräten wie Motorsägen, Trennschleifern, Freischneidern oder dgl. eingesetzt. Beim Einsatz in derartigen Arbeitsgeräten steht für den Zweitaktmotor nur begrenzter Bauraum zur Verfügung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweitaktmotor der gattungsgemäßen Art zu schalten, der den vorhandenen Bauraum gut ausnutzen kann und mit dem eine gute Brennraumspülung im Betrieb erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Zweitaktmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Um den Zweitaktmotor mit der Ansaugvorrichtung in möglichst geringem Bauraum unterbringen zu können, ist vorgesehen, dass die beiden Äste des Luftkanals nicht symmetrisch verlaufen, sondern geneigt zueinander. Die Äste des Luftkanals besitzen Längsmittelachsen. Die Längsmittelachsen sind die Verbindungslinien der geometrischen Mittelpunkte der Querschnitte der Äste des Luftkanals. Die Querschnitte liegen dabei senkrecht zur Strömungsrichtung. Verlaufen die Äste des Luftkanals gebogen, so ist die Längsmittelachse die Gerade, die die Mittelpunkte der Querschnitte näherungsweise verbindet. Die Längsmittelachse ist dabei die Längsmittelachse in einem mittleren Bereich der Äste des Luftkanals. Zusätzliche Konturen an den Endbereichen der Äste des Luftkanals wie beispielsweise aufgeweitete konische Endbereiche bleiben zur Ermittlung der Längsmittelachse außer Betracht. Die Längsmittelachsen schneiden jeweils die Zylinderanschlussfläche und die Vergaseranschlussfläche in Schnittpunkten. Die Verbindungsgeraden der beiden Schnittpunkte in der Vergaseranschlussfläche und der beiden Schnittpunkte in der Zylinderanschlussfläche schließen miteinander einen Winkel ein, der größer als 0° ist. Die Verbindungsgeraden verlaufen demnach nicht parallel zueinander. Verlaufen Vergaseranschlussfläche und Zylinderanschlussfläche nicht parallel zueinander, so wird der Winkel zwischen den beiden Verbindungsgeraden in der Vergaseranschlussfläche gemessen. Die Verbindungsgerade in der Zylinderanschlussfläche wird hierzu in einer Richtung senkrecht zur Vergaseranschlussfläche auf die Vergaseranschlussfläche projiziert.
Der Zwischenflansch ist vorteilhaft ein kompaktes Bauteil, in dem der Gemischkanal, der Luftkanal mit seinen beiden Ästen und vorteilhaft zusätzlich ein Impulskanal geführt sind. Der Zwischenflansch ist vorteilhaft ein bei den im Betrieb wirkenden Kräften weitgehend formstabiles Bauteil. Vorteilhaft besteht der Zwischenflansch aus einem formstabilen Kunststoff. Der Zwischenflansch kann jedoch auch ein elastisches Bauteil sein und aus einem elastischen Material wie einem Elastomer oder Gummi bestehen.
Der Winkel zwischen den beiden Verbindungsgeraden beträgt vorteilhaft von etwa 5° bis etwa 60°. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Winkel von etwa 10° bis etwa 40° herausgestellt. Durch einen Winkel von etwa 10° bis etwa 40° zwischen den Verbindungsgeraden kann der Vergaser an der Vergaseranschlussfläche um einen entsprechenden Winkel schräg gestellt werden, wodurch sich der benötigte Bauraum verringert.
Vorteilhaft besitzen die beiden Äste des Luftkanals von der Vergaseranschlussfläche bis zur Zylinderanschlussfläche eine unterschiedliche mittlere Länge. Es hat sich gezeigt, dass auch bei unterschiedlichen Längen der Äste des Luftkanals und unsymmetrischer Kanalführung überraschenderweise eine symmetrische Brennraumspülung erzielt werden kann. Somit ergibt sich eine gute Brennraumspülung, und es können geringe Abgaswerte erreicht werden. Durch die unterschiedlichen mittleren Längen der Äste des Luftkanals ist eine freie, an den zur Verfügung stehenden Bauraum gut angepasste Kanalführung möglich. Vorteilhaft liegt ein Ast des Luftkanals an seiner der Vergaseranschlussfläche zugewandt liegenden Seite naher an der Brennraumdachmitte als der andere Ast. Die dem Vergaseranschlussflansch zugewandt liegende Seite ist dabei der Bereich der Äste des Luftkanals, der unmittelbar stromab der Stelle liegt, an der sich der Luftkanal in die beiden Äste gabelt. In dem Ast, der zur Brennraumdachmitte den größeren Abstand besitzt, kann sich bei senkrechter Lage der Zylinderlängsachse und wenn der Brennraum über dem Kurbelgehäuse angeordnet ist Kraftstoff, der aus dem Gemischkanal in den Luftkanal gelangt ist, niederschlagen. Durch die gezielte Ansammlung des Kraftstoffs in einem der beiden Äste wird das Mitreißen des Kraftstoffs durch die durch den Luftkanal strömende Verbrennungsluft unterstützt, so dass Kraftstoffansammlungen gegenüber symmetrischen Kanalfrührungen verringert werden können. Dadurch wird ein stabiles Laufverhalten des Zweitaktmotors erreicht. Die Brennraumdachmitte ist dabei der Schnittpunkt der Zylinderlängsachse mit dem Brennraumdach.
Vorteilhaft teilt sich der Luftkanal im Zwischenflansch in die beiden Äste auf. Der Luftkanal teilt sich vorteilhaft an einer Gabelung in die beiden Äste auf, wobei die Gabelung zur Vergaseranschlussfläche einen Abstand besitzt, der kleiner als der Abstand der Gabelung zur Zylinderanschlussfläche ist. Der Abstand der Gabelung zur Vergaseranschlussfläche beträgt vorteilhaft weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel des Abstands der Gabelung zur Zylinderanschlussfläche. Durch die Aufteilung des Luftkanals in die beiden Äste nah am Vergaseranschlussflansch können die beiden Äste des Luftkanals gut beidseitig des Gemischkanals an dem Gemischkanal vorbeigeführt werden.
Vorteilhaft weist mindestens ein Ast des Luftkanals benachbart zum Gemischkanal einen abgeflachten Querschnitt auf. Aufgrund des abgeflachten Querschnitts kann der Luftkanal nahe am Gemischkanal vorbeigeführt werden. Dadurch ergibt sich ein geringer Bauraum der Gesamtanordnung, und die Strömung im Luftkanal muss weniger stark umgelenkt werden. Die Abflachung des Astes des Luftkanals ist vorteilhaft nur an der Seite des Luftkanals vorgesehen, der dem Gemischkanal zugewandt liegt. Die Abflachung ist vorteilhaft nur an einem der beiden Äste des Luftkanals vorgesehen. Somit weisen die beiden Äste des Luftkanals einen unterschiedlichen Querschnittsverlauf auf.
Vorteilhaft besitzt der Ansaugkanal an der Vergaseranschlussfläche einen etwa kreisförmigen Querschnitt. Dadurch kann ein üblicher Vergaser verwendet werden, der einen kreisförmigen Ansaugkanalquerschnitt besitzt. Vorteilhaft teilt sich der Ansaugkanal in der Vergaseranschlussfläche in den Luftkanal und den Gemischkanal. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Ansaugkanal sich bereits im Vergaser in den Luftkanal und den Gemischkanal teilt. Es kann auch zweckmäßig sein, dass der Ansaugkanal sich stromab der Vergaseranschlussfläche in den Luftkanal und den Gemischkanal teilt. Vorteilhaft sind in der Vergaseranschlussfläche ein Eintrittsfenster in den Gemischkanal und ein Eintrittsfenster in den Luftkanal vorgesehen. Das Eintrittsfenster in den Gemischkanal liegt dabei vorteilhaft näher an der Brennraumdachmitte als das Eintrittsfenster in den Luftkanal. Der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters in den Luftkanal ist vorteilhaft größer als der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters in den Gemischkanal. Durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt des Luftkanals lassen sich gute Abgaswerte des Zweitaktmotors erreichen. Die Eintrittsfenster in Gemischkanal und Luftkanal sind vorteilhaft in einer Trennebene voneinander getrennt. Die Trennebene schließt mit einer Mittelebene des Zweitaktmotors, die die Zylinderlängsachse enthält und zu der die Überströmkanäle symmetrisch ausgebildet sind, einen Winkel von weniger als 90° ein. Der Winkel zwischen der Trennebene und der Mittelebene beträgt vorteilhaft von etwa 50° bis etwa 80°, insbesondere von etwa 60° bis etwa 70°. Die Trennung von Luftkanal und Gemischkanal in der Vergaseranschlussfläche kann dabei auch durch eine Trennwand erfolgen, die am Vergaser oder an einem Zwischenteil zwischen Vergaser und Zwischenflansch angeordnet ist.
Vorteilhaft münden die beiden Äste des Luftkanals und der Gemischkanal an drei voneinander getrennten Austrittsfenstern an der Zylinderanschlussfläche. Die Austrittsfenster von Luftkanal und Gemischkanal sind vorteilhaft symmetrisch zur Mittelebene angeordnet. Dadurch kann ein symmetrischer Aufbau des Zylinders des Zweitaktmotors vorgesehen werden. Die Austrittsfenster aus den beiden Ästen des Luftkanals liegen dabei vorteilhaft näher an der Brennraumdachmitte als das Austrittsfenster aus dem Gemischkanal. Dadurch können die Äste des Luftkanals über Kolbentaschen mit den Überströmfenstern der Überströmkanäle verbunden werden, um Luft in den Überströmkanälen vorzulagern. Dadurch, dass das Eintrittsfenster in den Gemischkanal näher an der Brennraumdachmitte liegt als die Eintrittsfenster in den Luftkanal und die Austrittsfenster aus den Ästen des Luftkanals näher an der Brennraumdachmitte liegen als das Austrittsfenster aus dem Gemischkanal, kreuzen die Luftkanäle den Gemischkanal im Zwischenflansch. Dadurch wird eine vorteilhafte Anordnung des Vergasers ermöglicht. Die Äste des Luftkanals verlaufen im Zwischenflansch vorteilhaft beidseitig des Gemischkanals von der dem Kurbelgehäuse zugewandten Seite des Gemischkanals auf die dem Brennraum zugewandte Seite des Gemischkanals. Die Anordnung ist dabei vorteilhaft so getroffen, dass die beiden Äste des Luftkanals in mindestens einer Schnittebene beidseitig des Gemischkanals angeordnet sind. In der Schnittebene quer zur Strömungsrichtung liegt demnach in Strömungsrichtung gesehen ein Ast des Luftkanals links vom Gemischkanal, und der andere Ast des Luftkanals liegt rechts vom Gemischkanal. In dem Bereich, in dem die Äste des Luftkanals neben dem Gemischkanal angeordnet sind, ist vorteilhaft eine Abflachung an mindestens einem der Äste des Luftkanals vorgesehen, so dass der Luftkanal eng am Gemischkanal vorbeigeführt werden kann. Dadurch wird eine einfache Herstellbarkeit erreicht.
Vorteilhaft liegen die Austrittsfenster aus den Ästen des Luftkanals an ihrer dem Brennraumdach zugewandt liegenden Oberseite in einer gedachten Ebene, die zu einer gedachten Ebene, in der die dem Brennraumdach zugewandt liegende Oberseite des Eintrittsfensters liegt, einen Abstand besitzt, der von 10% bis 50%, insbesondere von 20% bis 30% des Durchmessers des Ansaugkanals in der Vergaseranschlussfläche beträgt. Die gedachten Ebenen verlaufen dabei senkrecht zur Vergaseranschlussfläche des Zweitaktmotors. Die gedachte Ebene, in der die Oberseiten der Austrittsfenster aus dem Luftkanal liegen, besitzt vorteilhaft zu einer Ebene, in der die dem Brennraumdach zugewandt liegende Oberseite des Eintrittsfensters des Gemischkanals liegt, einen Abstand, der weniger als 50% des Durchmessers des Ansaugkanals in der Vergaseranschlussfläche beträgt. Vorteilhaft liegen die Oberseiten der Austrittsfenster aus dem Luftkanal näherungsweise in der gleichen Ebene wie die Oberseite des Eintrittsfensters in den Gemischkanal. Die Oberseite des Eintrittsfensters in den Gemischkanal liegt vorteilhaft nicht oberhalb der Oberseiten der Austrittsfenster aus den Ästen des Luftkanals. Die Ebene, in der die Oberseiten der Austrittsfenster aus dem Luftkanal liegen, besitzt vorteilhaft zur Oberseite des Austrittsfensters des Gemischkanals einen Abstand, der von etwa 50% bis etwa 200% des Durchmessers des Ansaugkanals in der Vergaseranschlussfläche beträgt. Die Unterseiten der Austrittsfenster aus dem Luftkanal liegen vorteilhaft in einer Ebene, die zur Oberseite des Austrittsfensters des Gemischkanals einen Abstand besitzt, der weniger als etwa 20% des Durchmessers des Ansaugkanals in der Vergaseranschlussfläche beträgt. Vorteilhaft beträgt der Abstand etwa Null, so dass die Unterseite der Austrittsfenster aus dem Luftkanal in der gleichen Ebene liegt wie die Oberseite des Austrittsfensters des Gemischkanals.
Vorteilhaft ist in mindestens einer Seitenansicht quer zur Strömungsrichtung im Ansaugkanal, insbesondere senkrecht zur Strömungsrichtung im Ansaugkanal, mindestens ein Ast des Luftkanals und der Gemischkanal über Kreuz geführt. Seitenansicht bezeichnet dabei die Blickrichtung, in der die Kanäle als über Kreuz geführt erscheinen. Dabei kreuzen mindestens die Längsmittelachsen der Kanüle. Insbesondere kreuzen die Kanüle vollständig, so dass einer der Kanäle von der Unterseite des anderen Kanals im Kreuzungsbereich in der genannten Seitenansicht an dessen Oberseite geführt ist. In Draufsicht, also in einer Blickrichtung senkrecht zu der genannten Seitenansicht, können die Kanäle dabei nebeneinander verlaufen.
Vorteilhaft ist im Zwischenflansch ein Impulskanal geführt. Dadurch wird für den Impulskanal keine separate Verbindungsleitung benötigt. Der Impulskanal verbindet dabei vorteilhaft den Kurbelgehäuseinnenraum mit einer im Vergaser angeordneten Kraftstoffpumpe, die vom schwankenden Kurbelgehäusedruck angetrieben wird. Eine einfache Herstellbarkeit wird erreicht, wenn der Impulskanal im Zwischenflansch parallel zu einem der Äste des Luftkanals verläuft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Zweitaktmotor,
2 einen Schnitt durch den Zylinder des Zweitaktmotors aus 1 bei im oberen Totpunkt angeordnetem Kolben,
3 und 4 perspektivische Darstellungen eines Zwischenflanschs des Zweitaktmotors,
5 und 6 perspektivische Darstellungen der in dem Zwischenflansch aus den 3 und 4 geführten Kanäle,
7 eine Seitenansicht auf die in den Zwischenflansch geführten Kanäle,
8 eine Seitenansicht des Zwischenflanschs von der dem Zylinder zugewandten Seite,
9 eine perspektivische Darstellung des Zwischenflanschs,
10 eine Seitenansicht von der dem Zylinder zugewandten Seite auf die in dem Zwischenflansch ausgebildeten Kanäle,
11 bis 30 Schnitte durch die in dem Zwischenflansch ausgebildeten Kanäle entlang der in 8 eingezeichneten Schnittlinien,
31 eine Seitenansicht auf den Zwischenflansch,
32 eine perspektivische Darstellung der in dem Zwischenflansch ausgebildeten Kanäle,
33 eine Seitenansicht der in dem Zwischenflansch ausgebildeten Kanäle,
34 bis 44 Schnitte durch die in dem Zwischenflansch ausgebildeten Kanäle entlang der in 31 gezeigten Schnittlinien,
45 eine Seitenansicht des Zwischenflanschs,
46 eine Seitenansicht auf die in dem Zwischenflansch ausgebildeten Kanäle,
47 eine perspektivische Darstellung der in dem Zwischenflansch ausgebildeten Kanäle,
48 bis 51 perspektivische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels des Zwischenflanschs,
52 eine Seitenansicht auf den Zwischenflansch aus 48 von der Vergaseranschlussfläche,
53 eine Seitenansicht auf die in dem Zwischenflansch aus 48 geführten Kanäle in der in 52 gezeigten Ansicht,
54 eine Seitenansicht des Zwischenflanschs in Richtung des Pfeils LIV in 52,
55 eine Seitenansicht auf die in dem Zwischenflansch aus 48 ausgebildeten Kanäle in der in 54 gezeigten Ansicht,
56 eine Seitenansicht auf den Zwischenflansch in Richtung des Pfeils LVI in 54,
57 eine Seitenansicht auf die in dem Zwischenflansch aus 48 ausgebildeten Kanäle in der in 56 gezeigten Ansicht,
58 eine Seitenansicht des Zwischenflanschs in Richtung des Pfeils LVIII in 56,
59 eine Seitenansicht auf die in dem Zwischenflansch aus 48 ausgebildeten Kanäle in der in 58 gezeigten Ansicht,
60 bis 62 perspektivische Darstellungen der in dem Zwischenflansch aus 48 ausgebildeten Kanäle,
63 bis 69 Schnitte durch die in dem Zwischenflansch ausgebildeten Kanäle entlang der in 55 gezeigten Schnittlinien.
Jede römische Zahl an einer Schnittlinie entspricht dabei der arabischen Zahl der Figur, die den Schnitt zeigt.
1 zeigt schematisch einen Zweitaktmotor 1. Der Zweitaktmotor 1 kann beispielsweise zum Antrieb des Werkzeugs in einem handgeführten Arbeitsgerät wie beispielsweise einem Freischneider, einer Motorsäge, einer Heckenschere, einem Trennschleifer, einem Rasenmäher oder dgl. dienen. Der Zweitaktmotor 1 besitzt einen Zylinder 2, an dem ein Brennraum 3 ausgebildet ist. Der Brennraum 3 ist von einem im Zylinder 2 hin- und hergehend gelagerten Kolben 5 begrenzt, der eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerte Kurbelwelle 7 antreibt. Der Kolben 5 ist über ein Pleuel 6 mit der Kurbelwelle 7 verbunden. Der Zweitaktmotor 1 besitzt eine Ansaugvorrichtung, über die Kraftstoff und Verbrennungsluft angesaugt werden. Die Ansaugvorrichtung umfasst einen Luftfilter 19, der Filtermaterial 20 zur Abscheidung von Schmutz aus der Verbrennungsluft besitzt. Am Luftfilter 19 ist ein Vergaser 18 angeordnet, in dem ein Abschnitt eines Ansaugkanals 21 ausgebildet ist. Im Vergaser 18 münden eine Hauptkraftstofföffnung 24 sowie mehrere Nebenkraftstofföffnungen 25 in den Ansaugkanal 21. Die Hauptkraftstofföffnung 24 mündet an einem im Ansaugkanal 21 ausgebildeten Venturi 23. Im Ansaugkanal 21 ist eine Drosselklappe 27 mit einer Drosselwelle 26 schwenkbar gelagert, die den freien Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals 21 steuert. Durch den Ansaugkanal strömt Verbrennungsluft in einer Strömungsrichtung 80 vom Luftfilter 19 zum Zylinder 2. Bezogen auf die Strömungsrichtung 80 stromauf, also vor der Drosselklappe 27 kann im Ansaugkanal 21 oder im Luftfilter 19 ein Chokeelement, beispielsweise eine Chokeklappe gelagert sein. Stromab der Drosselwelle 26 teilt sich der Ansaugkanal 21 in einen Gemischkanal 8 und einen Luftkanal 9. Der Luftkanal 9 teilt sich an einer Gabelung 55 weiter in zwei Äste 31 und 32, wie im Folgenden noch näher beschrieben wird. Der Vergaser 18 besitzt eine Kraftstoffpumpe 30, die von dem schwankenden Druck im Kurbelgehäuse 4 angetrieben wird. Hierzu ist die Kraftstoffpumpe 30 über einen Impulskanal 29 mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses 4 verbunden.
Der Zylinder 2 besitzt einen Zylinderanschlussstutzen 16, der mit dem Vergaser 18 über einen Zwischenflansch 17 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Zwischenflansch 17 mit seiner stromaufliegenden Seite am Vergaser 18 festgelegt und mit seiner stromab liegenden Seite am Zylinderanschlussstutzen 16. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass neben dem Zwischenflansch 17 weitere Bauteile zwischen Vergaser 18 und Zylinderanschlussstutzen 16 angeordnet sind. Insbesondere ist zwischen Vergaser 18 und Zwischenflansch 17 ein Ring angeordnet, an dem ein Abschnitt der Trennwand, die Gemischkanal 8 und Luftkanal 9 voneinander trennt, gehalten, insbesondere einteilig mit dem Ring ausgebildet ist.
Der Gemischkanal 8 mündet mit einer Gemischeinlassöffnung 11 an der Zylinderbohrung 54, und der Luftkanal 9 mündet mit einer Lufteinlassöffnung 12 an der Zylinderbohrung 54. Wie 2 zeigt, mündet jeder Ast 31, 32 des Luftkanals 9 mit einer separaten Lufteinlassöffnung 12 an der Zylinderbohrung 54. Im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 sind die Lufteinlassöffnungen 12 über am Kolben 5 ausgebildete Kolbentaschen 10 mit Überströmfenstern 15 von Überströmkanälen 14 verbunden. Die Überströmkanäle 14 verbinden den Innenraum des Kurbelgehäuses 4 im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 5 mit dem Brennraum 3. Aus dem Brennraum 3 führt ein Auslass 13 für Abgase.
Im Betrieb wird im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 Kraftstoff/Luft-Gemisch über den Gemischkanal 8 in den Innenraum des Kurbelgehäuses 4 angesaugt. Gleichzeitig strömt über die Lufteinlassöffnungen 12 und die Kolbentaschen 10 weitgehend kraftstofffreie Verbrennungsluft durch die Überströmfenster 15 in die Überströmkanäle 14. Die über den Luftkanal 9 angesaugte Verbrennungsluft kann je nach Betriebszustand des Zweitaktmotors 1 auch Kraftstoff enthalten. Beim Abwärtshub des Kolbens 5 wird das Gemisch im Kurbelgehäuse 4 verdichtet. Sobald die Überströmfenster 15 vom Kolben 5 geöffnet werden, strömt zunächst die in den Überströmkanälen 14 vorgelagerte weitgehend kraftstofffreie Verbrennungsluft in den Brennraum 3 ein. Diese weitgehend kraftstofffreie Verbrennungsluft spült die Abgase aus dem Brennraum 3 durch den Auslass 13 aus. Über die Überströmkanäle strömt anschließend Gemisch aus dem Innenraum des Kurbelgehäuses 4 in den Brennraum 3 ein. Das Gemisch im Brennraum 3 wird beim Aufwärtshub des Kolbens 5 im Brennraum 3 verdichtet und im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 von einer Zündkerze 74 gezündet. Die Verbrennung im Brennraum 3 beschleunigt den Kolben 5 wieder zurück Richtung Kurbelgehäuse 4. Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 5 wird das Gemisch für den nächsten Motorzyklus im Kurbelgehäuse 4 verdichtet. Sobald der Auslass 13 vom Kolben 5 geöffnet wird, strömen die Abgase aus dem Brennraum 3 aus und werden von der nachströmenden, in den Überströmkanälen 14 vorgelagerten Verbrennungsluft aus dem Brennraum 3 ausgespült.
Der Kolben 5 bewegt sich im Zylinder 2 in Richtung einer Zylinderlängsachse 42. Die Zylinderlängsachse 42 kann in Einbaulage, beispielsweise in einem handgeführten Arbeitsgerät, parallel zu einer Wirkrichtung 81 der Schwerkraft ausgerichtet sein, wobei der Zylinder 2 oberhalb des Kurbelgehäuses 4 angeordnet ist. Auf diese Einbaulage beziehen sich im Folgenden die Bezeichnungen ”oben” und ”unten”. Der Zweitaktmotor 1 kann jedoch in jeder geeigneten Einbaulage eingebaut und betrieben werden. Der Zweitaktmotor 1 besitzt die in 2 gezeigte Mittelebene 53, die die Zylinderlängsachse 42 enthält und eine Drehachse 22 der Kurbelwelle 7 rechtwinklig schneidet. Die Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 sind im Zylinderanschlussstutzen 16 symmetrisch zur Mittelebene 53 ausgebildet. Auch die Lufteinlassöffnungen 12 sind symmetrisch zur Mittelebene 53 angeordnet. Im Zwischenflansch 17 verlaufen die Äste 31 und 32 nicht symmetrisch zur Mittelebene 53, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.
Wie die 1 und 3 zeigen, besitzt der Zwischenflansch 17 an seiner dem Vergaser zugewandten Seite einen Rand 28 im Ansaugkanal 21, an dem eine Anlagefläche 47 für die Drosselklappe 27 ausgebildet ist. Bei vollständig geöffneter Drosselklappe 27 trennt der Rand 28 den Luftkanal 9 vom Gemischkanal 8. Auch bei teilweise geöffneter Drosselklappe 27 ist zwischen dem Rand 28 und der Drosselwelle 26 nur ein schmaler Spalt gebildet, so dass nur geringe Mengen Kraftstoff in den Luftkanal 9 gelangen können.
Die 3 und 4 zeigen den Zwischenflansch 17 von der dem Vergaser 18 zugewandten Seite. Der Zwischenflansch 17 besitzt eine Vergaseranschlussfläche 39, an der der Luftkanal 9 und der Gemischkanal 8 münden. Der Gemischkanal 8 mündet mit einem Eintrittsfenster 36 an der Vergaseranschlussfläche 39 und der Luftkanal 9 mit einem Eintrittsfenster 37 (4). Der Impulskanal 29 mündet an der Vergaseranschlussfläche 39 mit einem Eintrittsfenster 35.
Wie die 3 und 4 zeigen, besitzt der Zwischenflansch 17 insgesamt vier Befestigungsöffnungen 34, mit denen der Zwischenflansch 17 am Zylinder 2 festgelegt werden kann. Aus dem Zwischenflansch 17 ragen zwei Befestigungsbolzen 33, auf die der Vergaser 18 aufgesteckt und mit entsprechenden Befestigungsmitteln, beispielsweise Befestigungsmuttern, fixiert wird.
Die 5 und 6 zeigen den Verlauf von Gemischkanal 8 und Luftkanal 9. Die im Zwischenflansch 17 geführten Kanäle sind dabei als Negativ gezeigt, d. h., die Hohlräume des Zwischenflanschs 17, in denen die Kanäle geführt sind, sind als Vollmaterial dargestellt, und das Material des Zwischenflanschs 17 ist nicht gezeigt. Wie die Figuren zeigen, ist das Eintrittsfenster 35 des Impulskanals 29 länglich ausgebildet. Benachbart zum Eintrittsfenster 35 ist der Impulskanal 29 mit einem Abschnitt 84 an einem Abschnitt des Umfangs des Eintrittsfensters 37 in den Luftkanal 9 entlang geführt. Über das Eintrittsfenster 35 kann auf einfache Weise eine Verbindung mit der nicht gezeigten, versetzt zum Impulskanal 29 angeordneten Verbindungsöffnung der Kraftstoffpumpe 30 in dem Vergaser 18 hergestellt werden.
Wie die 5 und 6 zeigen, teilt sich der Luftkanal 9 stromab des Eintrittsfensters 37 im Zwischenflansch 17 in die beiden Äste 31 und 32. Die beiden Äste 31 und 32 kreuzen den Gemischkanal 8 und verlaufen beidseitig des Gemischkanals 8. An der dem Vergaser zugewandten Seite ist der Gemischkanal 8 an der oberen, dem Zylinder 2 zugewandten Seite des Luftkanals 9 angeordnet. Die Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 kreuzen den Gemischkanal 8 und sind an der dem Zylinder zugewandt liegenden Seite oberhalb des Gemischkanals 8 angeordnet. Die Bezeichnung ”oberhalb” bezieht sich dabei auf die in 1 gezeigte aufrechte Anordnung des Zweitaktmotors 1, bei der die Zylinderlängsachse 42 senkrecht steht, also in Wirkrichtung der Schwerkraft ausgerichtet ist, und das Kurbelgehäuse 4 unter dem Zylinder 2 angeordnet ist. Wie 6 zeigt, besitzt der erste Ast 31 des Luftkanals 9 eine Längsmittelachse 66, und der zweite Ast 32 besitzt eine Längsmittelachse 67. Die Längsmittelachsen 66 und 67 verbinden die geometrischen Mittelpunkte aller Querschnitte der Äste 31 und 32 im mittleren Bereich der Äste 31 und 32. An der dem Zylinder 2 zugewandten Seite des Zwischenflanschs 17 weiten sich die Äste 31 und 32 auf. Dieser Bereich ist für die Längsmittelachsen 66 und 67 nicht berücksichtigt. An der dem Vergaser 18 zugewandten Seite weiten sich die Äste 31 und 32 ebenfalls auf. Bezogen auf die Strömungsrichtung 80 stromab der Vergaseranschlussfläche 39 sind die beiden Äste 31 und 32 benachbart zur Vergaseranschlussfläche 39 im Zwischenflansch 17 in einem gemeinsamen Luftkanal 9 geführt. Auch dieser gemeinsame Bereich der beiden Äste 31 und 32 ist für die Längsmittelachsen 66 und 67 nicht berücksichtigt.
Wie die 8 und 9 zeigen, besitzt der Zwischenflansch 17 eine Zylinderanschlussfläche 40, die im Ausführungsbeispiel am Zylinderanschlussstutzen 16 anliegt und gegenüber diesem abgedichtet ist. Wie 7 zeigt, schneidet die Längsmittelachse 66 die Vergaseranschlussfläche 39 in einem ersten Schnittpunkt 68. Die Längsmittelachse 66 des ersten Asts 31 schneidet die Zylinderanschlussfläche 40 in einem zweiten Schnittpunkt 69. Die zweite Längsmittelachse 67 schneidet die Vergaseranschlussfläche in einem dritten Schnittpunkt 70. Die zweite Längsmittelachse 67 schneidet die Zylinderanschlussfläche 40 in einem vierten Schnittpunkt 71. Die beiden Schnittpunkte 68 und 70 liegen auf einer ersten Verbindungsgeraden 72. Die Schnittpunkte 69 und 71 liegen auf einer zweiten Verbindungsgeraden 73. Die erste Verbindungsgerade 72 liegt dabei in der Vergaseranschlussfläche 39, und die zweite Verbindungsgerade 73 liegt in der Zylinderanschlussfläche 40. Die beiden Verbindungsgeraden 72 und 73 verlaufen windschief zueinander. In der in 7 gezeigten Seitenansicht senkrecht auf die Vergaseranschlussfläche 39 schließen die beiden Verbindungsgeraden 72 und 73 miteinander einen Winkel β ein, der größer als 0° ist. Der Winkel β beträgt vorteilhaft von etwa 5° bis etwa 60°, insbesondere von etwa 10° bis etwa 40°. Die beiden Äste 31 und 32 verlaufen nicht symmetrisch zueinander oder symmetrisch zur Mittelebene 53, sondern sind gegeneinander verdreht.
Die Zylinderanschlussfläche 40 und die Vergaseranschlussfläche 39 verlaufen im Ausführungsbeispiel parallel zueinander und parallel zur Zylinderlängsachse 42. Es kann jedoch vorteilhaft sein, dass die Vergaseranschlussfläche 39 gegenüber der Zylinderanschlussfläche 40 geneigt ist. Auch eine Neigung der Vergaseranschlussfläche und/oder der Zylinderanschlussfläche zur Zylinderlängsachse 40 kann vorteilhaft sein.
An der Zylinderanschlussfläche 40 mündet der erste Ast 31 mit einem Austrittsfenster 45 und der zweite Ast 32 mit einem Austrittsfenster 46. Der Ansaugkanal 21 besitzt in der Vergaseranschlussfläche 39, in der er in das Eintrittsfenster 36 in den Gemischkanal 8 und das Eintrittsfenster 37 in den Luftkanal 9 geteilt ist, einen etwa kreisförmigen Außenumfang. Der gedachte Kreis 85, der die Eintrittsfenster 36 und 37 umschließt und zu einer Kreisfläche verbindet, ist in 7 gestrichelt eingezeichnet. Die Eintrittsfenster 36 und 37 sind vom Rand 28 (3) voneinander getrennt. Die Trennebene 52 zwischen den Eintrittsfenstern 36 und 37 schließt mit der Mittelebene 53 einen Winkel α ein, der kleiner als 90° ist. Der Winkel α beträgt vorteilhaft von etwa 50° bis etwa 80°, insbesondere von etwa 60° bis etwa 70°. Der Ansaugkanal 21 besitzt in der Vergaseranschlussfläche 39 einen Durchmesser g. Der Durchmesser g ist dabei der Durchmesser des gedachten Kreises 85. Die Oberseiten 61 der Austrittsfenster 45 und 46 liegen in einer gedachten Ebene 49. Die Ebene 49 ist dabei eine Ebene senkrecht zur Vergaseranschlussfläche 39. Die Oberseite 57 des Eintrittsfensters 37 in den Luftkanal 9 liegt in einer gedachten Ebene 64. Die Ebene 64 verläuft dabei parallel zur Ebene 49. Die Ebene 49 besitzt zur Ebene 64 einen Abstand a. Der Durchmesser g ist deutlich größer als der Abstand a. Vorteilhaft beträgt der Abstand a von etwa 10% bis etwa 50%, insbesondere von etwa 20% bis etwa 30% des Durchmessers g. Die Oberseite 61 der Austrittsfenster 45 und 46 liegt dabei näher an der Brennraumdachmitte 65 (1) als die Oberseite 57. Die Brennraumdachmitte 65 ist der Schnittpunkt der Zylinderlängsachse 42 mit dem Brennraumdach 38 (1). Alle Oberseiten von Fenstern sind die Seiten, die dem Brennraumdach 38 bzw. der Brennraumdachmitte 65 zugewandt liegen, und alle Unterseiten von Eintrittsfenstern oder Austrittsfenstern sind die Seiten, die der Brennraumdachmitte 65 abgewandt und dem Kurbelgehäuse 4 zugewandt liegen. Wird die Zylinderlängsachse 42 in Wirkrichtung 81 der Schwerkraft (1) ausgerichtet, so dass der Zylinder 2 oben und das Kurbelgehäuse 4 unten liegt, so liegen die Oberseiten der Fenster jeweils oben und die Unterseiten unten.
Wie 7 in Verbindung mit 1 zeigt, liegt die Unterseite 58 des Eintrittsfensters 36 in dem Gemischkanal 8 weiter von der Brennraumdachmitte 65 entfernt als die Oberseite 57 des Eintrittsfensters 37 in den Luftkanal 9. In 7 ist auch die Unterseite 59 des Eintrittsfensters 37 in den Luftkanal 9 eingezeichnet.
Der erste Schnittpunkt 68 besitzt zur Mittelebene 53 einen Abstand o, und der dritte Schnittpunkt 70 besitzt zur Mittelebene 53 einen Abstand q. Die Abstände o, q sind dabei senkrecht zur Mittelebene 53 gemessen. Die Abstände o und q betragen vorteilhaft jeweils etwa 10% bis etwa 30% des Durchmessers g. Vorteilhaft sind die Abstände o und q aufgrund der unsymmetrischen Anordnung der Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 unterschiedlich groß. Dadurch, dass die Abstände o und q vergleichsweise groß sind, die Äste 31 und 32 des Luftkanals also vergleichsweise weit außen mit dem gemeinsamen Abschnitt des Luftkanals 9 verbunden sind, ist sichergestellt, dass sich auch bei geneigter oder horizontaler Lage des Zylinders 2 höchstens geringe Mengen Kraftstoff im Bereich der Gabelung 55 ansammeln können.
Wie 7 auch zeigt, besitzt der zweite Schnittpunkt 69 einen Abstand p zur Mittelebene 53, und der vierte Schnittpunkt 71 besitzt einen Abstand s zur Mittelebene 53. Die Abstände p, s sind dabei ebenfalls senkrecht zur Mittelebene 53 gemessen. Die Abstände p und s sind näherungsweise gleich groß, wobei sich ein geringer Unterschied der Abstände p und s aufgrund der unterschiedlichen Neigung der Längsmittelachsen 66 und 67 zur Mittelebene 53 ergibt. Die Austrittsfenster 45 und 46 sind symmetrisch zur Mittelebene 53 angeordnet. Die Abstände p und s sind deutlich größer als die Abstände o und q. Die Abstände p und s betragen vorteilhaft jeweils das etwa 2fache bis etwa 5fache von einem der Abstände o oder q. Dadurch, dass die Äste 31 und 32 sich von der Vergaseranschlussfläche 39 zur Zylinderanschlussfläche 40 von der Mittelebene 53 entfernen, ist sichergestellt, dass bei geneigter oder horizontaler Anordnung der Zylinderlängsachse 42 Kraftstoff, der sich im Luftkanal 9 niedergeschlagen hat, zum Zylinder 2 abläuft und sich nicht im Luftkanal 9 ansammeln kann.
Die 8 und 9 zeigen den Zwischenflansch 17 mit Blick auf die Zylinderanschlussfläche 40. Wie die 8 zeigt, mündet der Gemischkanal 8 mit einem Austrittsfenster 44 an der Zylinderanschlussfläche 40. Der Impulskanal 29 mündet mit einem Austrittsfenster 43 an der Zylinderanschlussfläche 40. An der Vergaseranschlussfläche 39 verläuft der Abschnitt 84 des Impulskanals 29, der in 10 ebenfalls sichtbar ist. Benachbart zu den Austrittsfenstern 45 und 46 aus den beiden Ästen 31 und 32 des Luftkanals 9 sind an der der Mittelebene 53 zugewandten Seite der Austrittsfenster 45 und 46 Strömungsleitwände 48 vorgesehen, die in den Zylinderanschlussstutzen 16 ragen. Die Strömungsleitwände 48 begrenzen die Äste 31 und 32 des Luftkanals im Zylinderanschlussstutzen 16. Dadurch, dass ein Teil der Äste 31 und 32 im Zylinderanschlussstutzen 16 vom Zwischenflansch 17 begrenzt wird, können die Äste 31 und 32 im Zylinderanschlussstutzen 16 gut hergestellt werden. Es kann eine günstige Entformungsrichtung bei der Herstellung in einem Gussverfahren erreicht werden. Wie die 8 und 9 auch zeigen, sind die Austrittsfenster 43, 44, 45 und 46 von Dichträndern 75 umgeben. Die Dichtränder 75 können als Dichtung ausgebildet sein oder als Vertiefung, die zur Aufnahme einer separaten Dichtung dient. Die Dichtränder 75 trennen den Gemischkanal 8, den Luftkanal 9 und den Impulskanal 29 voneinander. Zwischen den Austrittsöffnungen 45 und 46 aus den beiden Ästen 31 und 32 des Luftkanals 9 ist kein Dichtrand 75 vorgesehen.
10 zeigt die Lage der Längsmittelachsen 66 und 67 und der Schnittpunkte 69 und 71. Auch die Lage der Schnittpunkte 68 und 70 ist gezeigt. Im Ausführungsbeispiel verlaufen die Zylinderanschlussfläche 40 und die Vergaseranschlussfläche 39 parallel, so dass auch in der in 10 gezeigten Ansicht senkrecht auf die Zylinderanschlussfläche 40 der Winkel β zwischen den Verbindungsgeraden 72 und 73 sichtbar ist. Verlaufen die Vergaseranschlussfläche 39 und die Zylinderanschlussfläche 40 geneigt zueinander, so ergibt sich der Winkel β in der Projektion der Verbindungsgeraden 73 in die Vergaseranschlussfläche 39, und zwar bei einer Projektion senkrecht zur Vergaseranschlussfläche 39. Das Austrittsfenster 44 aus dem Gemischkanal 8 besitzt eine Oberseite 60, die in einer gedachten Ebene 51 liegt. Auch die Ebene 51 ist senkrecht zur Vergaseranschlussfläche 39 angeordnet. Die Ebene 51 verlauft parallel zur Ebene 49. Die gedachte Ebene 51 liegt weiter entfernt von der Brennraumdachmitte 65 (1) als die gedachte Ebene 49, in der die Oberseiten 61 der Austrittsfenster 45 und 46 liegen. Die gedachte Ebene 51 besitzt zur Ebene 49 einen Abstand b, der von etwa 50% bis etwa 200% des Durchmessers g des Ansaugkanals 21 in der Vergaseranschlussfläche 39 beträgt. Vorteilhaft liegen die Unterseiten 63 der Austrittsfenster 45 und 46 ebenfalls näherungsweise in der gedachten Ebene 51. Der Abstand der Unterseiten 63 der Austrittsfenster 45 und 46 zur gedachten Ebene 51 beträgt vorteilhaft weniger als etwa 25% des Durchmessers des Ansaugkanals 21. Wie 10 zeigt, schneidet der Gemischkanal 8 die Ebene 51. Das Eintrittsfenster 36 (7) in den Gemischkanal 8 liegt weitgehend oberhalb der Ebene 51. Wie 10 zeigt, schneiden auch die Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 die Ebene 51. Die Eintrittsöffnung 37 in den Luftkanal 9 liegt weitgehend unterhalb der Ebene 51.
Die 11 bis 18 zeigen Längsschnitte durch den Zwischenflansch 17, wobei die Kanäle 8, 9 und 29 als Vollmaterial gezeigt sind, während das Material des Zwischenflanschs 17 nicht gezeigt ist. In 11 sind die Längsmittelachsen 66 und 67 der Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 mit den Schnittpunkten 68 bis 71 gezeigt. Wie die 11 bis 13 zeigen, liegt der Gemischkanal 8 an der Vergaseranschlussfläche 39 oberhalb des Luftkanals 9. An der Zylinderanschlussfläche 40 liegen die Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 oberhalb des Gemischkanals 8. Der Gemischkanal 8 und die Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 sind im Zwischenflansch 17 demnach in Seitenansicht, also in einer Blickrichtung senkrecht auf die Mittelebene 53 bzw. in einer Blickrichtung etwa senkrecht zur Strömungsrichtung 80 (1), über Kreuz geführt. Vorteilhaft ist mindestens einer der Äste 31, 32 mit dem Gemischkanal 8 über Kreuz geführt.
Wie insbesondere 14 zeigt, liegen die beiden Äste 31 und 32 in einem mittleren Bereich des Zwischenflanschs 17 beidseitig des Gemischkanals 8. Bezogen auf eine Blickrichtung in Strömungsrichtung 81 liegt ein Ast 31 links vom Gemischkanal 8, und der andere Ast 32 liegt rechts vom Gemischkanal 8. Wie die 15 und 16 zeigen, liegt der erste Ast 31 des Luftkanals 9 benachbart zur Vergaseranschlussfläche 39 oberhalb des zweiten Asts 32. Dies zeigen auch die 17 und 18. In dem in 18 gezeigten Schnitt ist der erste Ast 31 nicht mehr sichtbar, während der zweite Ast 32 noch teilweise geschnitten gezeigt ist. Wie die Figuren auch zeigen, verlauft der Impulskanal 29 näherungsweise senkrecht zu der Vergaseranschlussfläche 39 und der Zylinderanschlussfläche 40. Der Impulskanal 29 verläuft zu keinem der Kanäle 8, 9, 31, 32 im Zwischenflansch 17 parallel. Da alle anderen Kanäle 8, 9, 31, 32 geneigt zur Vergaseranschlussfläche 39 und zur Zylinderanschlussfläche 40 verlaufen, besitzt der Impulskanal 29 die geringste Länge der im Zwischenflansch 17 ausgebildeten Kanäle. Vorteilhaft verläuft der Impulskanal 29 senkrecht zu mindestens einer Anschlussfläche 39, 40.
Die 19 bis 30 zeigen Längsschnitte durch den Zwischenflansch 17, wobei auch hier nur die Kanäle, also Lufträume im Zwischenflansch 17 gezeigt sind und nicht der Zwischenflansch 17 selbst. Der Impulskanal 29 verläuft an der Zylinderanschlussfläche 40 näherungsweise unterhalb des Austrittsfensters 45 aus dem ersten Ast 31 des Luftkanals 9. Wie die 20 bis 23 zeigen, verläuft der erste Ast 31 von der Zylinderanschlussfläche 40 zur Vergaseranschlussfläche 39 gegenüber der Mittelebene 53 (11) geneigt. Der erste Ast 31 entfernt sich von der Mittelebene 53 von der Vergaseranschlussfläche 39 zur Zylinderanschlussfläche 40. Der erste Ast 31 kreuzt in der gezeigten Seitenansicht den Gemischkanal 8. Am Eintrittsfenster 37 ist der erste Ast 31 teilweise unterhalb des Gemischkanals 8 angeordnet. Wie die 24 und 25 zeigen, gabelt sich der Luftkanal 9 an einer Gabelung 55 in die beiden Äste 31 und 32. Die Gabelung 55 ist unmittelbar unterhalb des Gemischkanals 8 ausgebildet. Wie die 26 bis 30 zeigen, entfernt sich auch der zweite Ast 31 von der Vergaseranschlussfläche 39 zur Zylinderanschlussfläche 40 von der Mittelebene 53 (11). Wie insbesondere die 25 und 26 zeigen, verläuft der Gemischkanal 8 abgeknickt. Der Gemischkanal besitzt einen Knick 77. Der Gemischkanal 8 besitzt eine Längsmittelachse 76, die ebenfalls abgeknickt verläuft. Benachbart zur Vergaseranschlussfläche 39 verläuft der Gemischkanal 8 näherungsweise senkrecht zur Vergaseranschlussfläche 39. In diesem Bereich ist ein erster Abschnitt 82 der Längsmittelachse 76 angeordnet. Benachbart zur Zylinderanschlussfläche 40 verläuft der Gemischkanal 8 in einem Winkel geneigt. In diesem Bereich ist ein zweiter Abschnitt 83 der Längsmittelachse 76 angeordnet. Die beiden Abschnitte 82 und 83 der Längsmittelachse 76 schließen miteinander einen Winkel γ ein, der zwischen 90° und 180° beträgt. Vorteilhaft beträgt der Winkel γ von etwa 140° bis etwa 170°.
Die 3 und 4 zeigen ebenso wie die 31 eine Abschirmwand 41 des Zwischenflanschs 17. Die Abschirmwand 41 bildet eine Verlängerung der Zylinderanschlussfläche 40. Die Abschirmwand 41 dient zur besseren thermischen Trennung des Zylinders 2 von der Ansaugvorrichtung.
In 32 sind die Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 mit den Austrittsfenstern 46 und 47 und mit Aussparungen 50 perspektivisch gezeigt. Die Aussparungen 50 werden im Folgenden noch näher beschrieben.
33 zeigt die Kanäle des Zwischenflanschs 17 in der in 31 gezeigten Lage des Zwischenflanschs 17, also in einer Seitenansicht senkrecht zur Mittelebene 53 und senkrecht zur Strömungsrichtung 80 (1). Wie 33 zeigt, besitzt die Gabelung 55 zur Vergaseranschlussfläche 39 einen Abstand e, der deutlich kleiner als der Abstand f der Gabelung 55 zur Zylinderanschlussfläche 40 ist. Der Abstand e beträgt vorteilhaft weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel des Abstands f. Der Abstand e ist dabei senkrecht zur Vergaseranschlussfläche 39 gemessen und der Abstand f senkrecht zur Zylinderanschlussfläche 40. Wie 33 auch zeigt, besitzt der Zwischenflansch 17 eine Breite r. Die Breite r beträgt vorteilhaft etwa die Hälfte bis etwa das 5fache des Durchmessers g des Ansaugkanals 21 (7). In 33 ist auch die gedachte Ebene 49 gezeigt, in der die Oberseiten 61 der Austrittsfenster 45 und 46 aus den Ästen 31, 32 des Luftkanals 9 und die Oberseite 56 des Eintrittsfensters 36 in den Gemischkanal 8 liegen.
Wie die Seitenansicht in 33 zeigt, sind die beiden Äste 31, 32 des Luftkanals 9 und der Gemischkanal 8 über Kreuz geführt. Dabei müssen nicht beide Äste 31, 32 über Kreuz mit dem Gemischkanal 8 geführt sein. Es kann auch vorteilhaft sein, nur einen der Äste 31 und 32 über Kreuz zum Gemischkanal 8 zu führen. In der Darstellung in 33 ist der Gemischkanal 8 an der Vergaseranschlussfläche 39 bezogen auf die Wirkrichtung 81 der Schwerkraft bei senkrecht angeordneter Zylinderlängsachse 42 weitgehend oberhalb des Luftkanals 9 angeordnet und an der Zylinderanschlussfläche 40 unterhalb der Äste 31 und 32 des Luftkanals 9. In einem ersten Bereich 86 zwischen den Anschlussflächen 39 und 40, der stromab der Gabelung 55 liegt, ist der Gemischkanal 8 vollständig oberhalb der Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 angeordnet. In einem zwischen dem ersten Bereich 86 und der Zylinderanschlussfläche 40 angeordneten zweiten Bereich 87 kreuzen die Äste 31 und 32 den Gemischkanal 8. Sowohl der Gemischkanal 8 als auch die Äste 31, 32 des Luftkanals 9 schneiden die gedachte Ebene 51. An der Zylinderanschlussfläche 40 sind die Austrittsfenster 45 und 46 vollständig oberhalb der Ebene 51 angeordnet, und das Austrittsfenster 44 aus dem Gemischkanal 8 ist vollständig unterhalb der Ebene 51 angeordnet.
Die 34 bis 44 zeigen den Verlauf der Kanäle 8 und 9 in Schnitten parallel zur Zylinderanschlussfläche 40 (31). Wie die 35 und 36 zeigen, teilt sich der Luftkanal 9 allmählich an der Gabelung 55 (36) in die beiden Äste 31 und 32. Wie 36 zeigt, liegt der zweite Ast 32 im Bereich der Gabelung 55 tiefer als der erste Ast 31, wenn die Zylinderlängsachse 42 des Zweitaktmotors 1 parallel zur Wirkrichtung 81 der Schwerkraft (1) ausgerichtet wird und der Zylinder 2 oberhalb des Kurbelgehäuses 4 angeordnet wird. Dadurch sammelt sich bei dieser Lage des Zweitaktmotors 1 Kraftstoff, der aus dem Gemischkanal 8 in den Luftkanal 9 übergetreten ist, überwiegend im zweiten Ast 32 und kann so besser von durch den Luftkanal 9 strömender Verbrennungsluft mitgerissen werden. Wie 1 zeigt, besitzt der erste Ast an der Gabelung 55 einen Abstand i zur Brennraumdachmitte 65, der kleiner als ein Abstand k des zweiten Asts 32 zur Brennraumdachmitte 65 ist. Die Abstände i und k sind dabei jeweils von der Oberseite der Äste 31 und 32 unmittelbar stromab der Gabelung 55 gemessen.
Wie die 37 bis 39 zeigen, geht der Gemischkanal 8 von einem länglichen, halbkreisförmigen Querschnitt (34) mehr und mehr in einen näherungsweise kreisförmigen Querschnitt über. Auch die Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 gehen nach der Gabelung 55 in kreisförmige Querschnitte über. Wie die 34 bis 43 zeigen, weiten sich die Äste 31 und 32 benachbart zur Zylinderanschlussfläche 40 auf. Dieser aufgeweitete Bereich wird bei der Ermittlung des Verlaufs der Längsmittelachsen 66 und 67 (10) nicht berücksichtigt. Wie 44 zeigt, sind benachbart zu den Austrittsfenstern 45 und 46 der Äste 31 und 32 des Luftkanals 9 Aussparungen 50 gebildet, an denen der Querschnitt vergrößert ist. Die Tiefe der Aussparungen 50, also die Erstreckung der Aussparungen senkrecht zur Zylinderanschlussfläche 40, ist sehr gering. Wie 10 zeigt, werden die Aussparungen 50 bei der Ermittlung der Lage der Unterseiten 63 der Austrittsfenster 45 und 46 nicht berücksichtigt. Wie 44 auch zeigt, sind die Austrittsfenster 45 und 46 an der Zylinderanschlussfläche 40 oberhalb des Austrittsfensters 44 aus dem Gemischkanal 8 angeordnet. Wie 1 in Verbindung mit 44 zeigt, besitzen die Austrittsfenster 45, 46 zur Brennraumdachmitte 65 einen Abstand 1, der größer als ein Abstand m des Austrittsfensters 44 zur Brennraumdachmitte 65 ist. Die Abstände 1 und m sind dabei jeweils zu den Oberseiten 60 und 61 der Austrittsfenster 44, 45, 46 gemessen.
Auch die 46 und 47 zeigen den Verlauf des Gemischkanals 8 und der beiden Äste 31 und 32 des Luftkanals 9. Wie 46 zeigt, besitzt der erste Ast 31 eine mittlere Länge c, die kleiner als die mittlere Länge d des zweiten Asts 32 ist. Die unterschiedliche mittlere Länge der Äste 31 und 32 ergibt sich aufgrund der unsymmetrischen Anordnung der beiden Äste 31 und 32 zur Mittelebene 53. Die mittlere Länge c und die mittlere Länge d sind dabei von der Vergaseranschlussfläche 39 zur Zylinderanschlussfläche 40 auf den jeweiligen Längsmittelachsen 66 und 67 (10) gemessen.
Die 48 bis 62 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Zwischenflanschs 17, Gleiche Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren kennzeichnen dabei entsprechende Elemente. Im Zwischenflansch 17 sind ein Luftkanal 9 und ein Gemischkanal 8 geführt. Benachbart zur Vergaseranschlussfläche 39 besitzt der Zwischenflansch 17 einen Rand 28, der das Eintrittsfenster 36 in den Gemischkanal 8 vom Eintrittsfenster 37 in den Luftkanal 9 trennt. Der Zwischenflansch 17 besitzt vier Befestigungsöffnungen 34, an denen er am Zylinder 2 festgelegt werden kann.
53 zeigt den Verlauf der Kanäle im Zwischenflansch 17, nämlich den Verlauf des Gemischkanals 8, des Luftkanals 9 mit seinen beiden Ästen 31 und 32 und den Verlauf des Impulskanals 29. Wie 53 zeigt, schließt die Trennebene 52 zwischen den Eintrittsfensstern 36 und 37 mit der Mittelebene 53 einen Winkel α ein, der weniger als 90°, insbesondere von etwa 50° bis etwa 80°, vorzugsweise von etwa 60° bis etwa 70° beträgt. Der erste Ast 31 besitzt eine Längsmittelachse 66 und der zweite Ast 32 eine Längsmittelachse 67. Die Längsmittelachse 66 schneidet die Vergaseranschlussfläche 39 (39) in einem ersten Schnittpunkt 68 und die Zylinderanschlussfläche 40 (51) in einem zweiten Schnittpunkt 69. Die zweite Längsmittelachse 67 schneidet die Vergaseranschlussfläche 39 in einem dritten Schnittpunkt 70 und die Zylinderanschlussfläche 40 in einem vierten Schnittpunkt 71. Die Verbindungsgerade 72 der Schnittpunkte 68 und 70 schließt mit der Verbindungsgeraden 73 der Schnittpunkte 69 und 71 in der Vergaseranschlussfläche 39 einen Winkel β ein, der mehr als 0° beträgt. Der Winkel β beträgt vorteilhaft von etwa 5° bis etwa 60°, insbesondere von etwa 10° bis etwa 40°. Die Gerade 72 liegt in der Vergaseranschlussfläche 39 und die Gerade 73 liegt in der Zylinderanschlussfläche 40. Die Geraden 72 und 73 verlaufen windschief zueinander.
54 zeigt den Zwischenflansch 17 in Seitenansicht. 55 zeigt den Verlauf von Gemischkanal 8, Luftkanal 9 und Impulskanal 29 in der in 54 gezeigten Lage des Zwischenflanschs 17. 59 zeigt die Kanäle von der gegenüberliegenden Seite, nämlich in der in 58 gezeigten Lage des Zwischenflanschs 17. In 59 ist der zweite Ast 32 deutlicher sichtbar. Wie die 55 und 59 zeigen, besitzt der zweite Ast 32 eine mittlere Länge d, die etwas größer als die mittlere Länge c des ersten Asts 31 ist. Der Impulskanal 29 verläuft näherungsweise parallel zum ersten Ast 31. Dadurch besitzen der Impulskanal 29 und der erste Ast 31 des Luftkanals 9 etwa die gleiche mittlere Länge. Dadurch ist der Zwischenflansch 17 einfach herstellbar. Der Gemischkanal 8 verlauft abgeknickt, wobei der Knick 77 des Gemischkanals 8 weiter von der Vergaseranschlussfläche 39 entfernt ist als die Gabelung 55 (59).
Wie die 60 bis 62 in Verbindung mit 1 zeigen, ist der zweite Ast 32 benachbart zur Vergaseranschlussfläche 39 teilweise tiefer, also in größerem Abstand zur Brennraumdachmitte 65 angeordnet als der erste Ast 31, so dass sich Kraftstoff, der in den Luftkanal 9 gelangt ist, überwiegend im zweiten Ast 32 ansammeln wird. In den 60 bis 62 sind auch die Austrittsfenster 43 bis 46 aus den Kanälen gezeigt. Der zweite Ast 32 windet sich um den Gemischkanal 8.
Wie 59 zeigt, liegen die Oberseiten 61 der Austrittsfenster 45 und 46 (in 59 ist nur das Austrittsfenster 46 sichtbar) deutlich oberhalb der Oberseite 56 des Eintrittsfensters 36 in den Gemischkanal 8. Die gedachte Ebene 49, in der die Oberseiten 61 der Austrittsfenster 46 liegen, besitzt zur Oberseite 56 des Eintrittsfensters 36 in den Gemischkanal 8 einen Abstand h. Die Ebene 49 verläuft senkrecht zur Vergaseranschlussfläche 39. Der Abstand h ist dabei senkrecht zur Ebene 49 gemessen. Der Abstand h beträgt vorteilhaft etwa 10% bis etwa 50% des Durchmessers g des Ansaugkanals in der Vergaseranschlussfläche 39. Die Abstände b und h sind auch in 57 gezeigt. Wie 59 auch zeigt, liegen die Unterseiten 63 der Austrittsfenster 45 und 46 in einer gedachten Ebene 79, in der auch die Oberseite 56 des Eintrittsfensters 36 in den Gemischkanal 8 liegt. Zur gedachten Ebene 51 besitzt die gedachte Ebene 79 einen Abstand n, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorteilhaft etwa 5% bis etwa 30% des Durchmessers g des Ansaugkanals 21 beträgt.
Die 63 bis 69 zeigen Schnitte durch den Zwischenflansch 17, wobei nur die Kanäle 8, 9 und 29 gezeigt sind. Wie die 63 und 64 zeigen, teilt sich der Luftkanal 9 stromab der Vergaseranschlussfläche 39 in die beiden Äste 31 und 32 auf. Die Abstände e und f der Gabelung 55 zur Vergaseranschlussfläche 39 und zur Zylinderanschlussfläche 40 sind in 59, gezeigt. Der Abstand e beträgt dabei vorteilhaft weniger als der Abstand f. Der Abstand e beträgt vorteilhaft weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel des Abstands f. Wie die 64 bis 69 zeigen, besitzt der Ast 32 an seiner dem Gemischkanal 8 zugewandten Seite eine Abflachung 78. Die Abflachung 78 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel annähernd über die gesamte Länge des zweiten Asts 32. Die Abflachung 78 erstreckt sich über den gesamten mittleren Abschnitt des zweiten Asts 32. Der mittlere Abschnitt des zweiten Asts 32 ist dabei der Bereich, in dem der zweite Ast 32 gleichmäßig zylindrisch oder gleichmäßig leicht konisch verläuft. Damit der Zwischenflansch 17 in einem Gussverfahren, vorteilhaft im Kunststoffspritzguss herstellbar ist, sind vorteilhaft alle Kanäle im Zwischenflansch leicht konisch ausgebildet. Wie 69 zeigt, geht die Querschnittsform des zweiten Asts 32 erst unmittelbar vor der Zylinderanschlussfläche 40 in einen kreisförmigen Querschnitt über. Aufgrund der Abflachung 78 kann der zweite Ast 32 des Luftkanals 9 nahe am Gemischkanal 8 vorbeigeführt werden. Der Querschnitt des zweiten Asts 32 entspricht dabei einem an der dem Gemischkanal 8 zugewandten Seite abgeflachten Kreis.
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006014991 A1 [0002]

Claims

Zweitaktmotor mit einer Ansaugvorrichtung, mit den folgenden Merkmalen: – der Zweitaktmotor (1) besitzt einen Zylinder (2), in dem ein hin- und hergehend gelagerter Kolben (5) angeordnet ist, der einen im Zylinder (2) ausgebildeten Brennraum (3) begrenzt und der eine in einem Kurbelgehäuse (4) drehbar gelagerte Kurbelwelle (7) antreibt, – das Kurbelgehäuse (4) ist im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens (5) über mindestens einen Überströmkanal (14) mit dem Brennraum (3) verbunden, – die Ansaugvorrichtung besitzt einen Vergaser (18), in dem ein Abschnitt eines Ansaugkanals (21) ausgebildet ist, – der Ansaugkanal (21) teilt sich in einen Gemischkanal (8) und einen Luftkanal (9) auf, – in dem Vergaser (18) ist ein Drosselelement angeordnet, das den freien Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals (21) steuert, der Vergaser (18) ist mit dem Zylinder (2) über einen Zwischenflansch (17) verbunden, in dem der Gemischkanal (8) und der Luftkanal (9) geführt sind, – der Zwischenflansch (17) besitzt eine dem Vergaser (18) zugewandte Vergaseranschlussfläche (39) und eine dem Zylinder (2) zugewandte Zylinderanschlussfläche (40), – der Luftkanal (9) teilt sich bezogen auf die Strömungsrichtung (80) im Ansaugkanal (21) stromauf der Zylinderanschlussfläche (40) in zwei Äste (31, 32) auf, – jeder Ast (31, 32) des Luftkanals (9) mündet mit einer Lufteinlassöffnung (12) an der Zylinderbohrung (54), – der Zylinder (2) besitzt eine Zylinderlängsachse (42), – der erste Ast (31) des Luftkanals (9) besitzt eine erste Längsmittelachse (66) und der zweite Ast (32) des Luftkanals (9) besitzt eine zweite Längsmittelachse (67), – die erste Längsmittelachse (66) schneidet die Vergaseranschlussfläche (39) in einem ersten Schnittpunkt (68) und die Zylinderanschlussfläche (40) in einem zweiten Schnittpunkt (69), und die zweite Längsmittelachse schneidet (67) die Vergaseranschlussfläche (39) in einem dritten Schnittpunkt (70) und die Zylinderanschlussfläche (40) in einem vierten Schnittpunkt (71), dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsgerade (72) des zweiten Schnittpunkts (69) mit dem vierten Schnittpunkt (71) in der Projektion senkrecht auf die Vergaseranschlussfläche (39) mit der Verbindungsgeraden (73) des ersten Schnittpunkts (68) mit dem dritten Schnittpunkt (70) einen Winkel (β) einschließt, der größer als 0° ist.
Zweitaktmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β) von etwa 5° bis etwa 60°, insbesondere von etwa 10° bis etwa 40° beträgt.
Zweitaktmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ast (31) und der zweite Ast (32) des Luftkanals (9) von der Vergaseranschlussfläche (39) bis zur Zylinderanschlussfläche (40) eine unterschiedliche mittlere Länge (c, d) besitzen.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ast (31) des Luftkanals (9) an seiner der Vergaseranschlussfläche (39) zugewandt liegenden Seite näher an der Brennraumdachmitte (65) liegt als der andere Ast (32).
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (9) sich im Zwischenflansch (17) in die beiden Äste (31, 32) aufteilt.
Zweitaktmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (9) sich an einer Gabelung (55) in die beiden Äste (31, 32) aufteilt, wobei die Gabelung (55) zur Vergaseranschlussfläche (39) einen Abstand (e) besitzt, der kleiner als ein Abstand (f) zur Zylinderanschlussfläche (40) ist.
Zweitaktmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (e) zur Vergaseranschlussfläche (39) weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel des Abstands (f) zur Zylinderanschlussfläche (40) beträgt.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ast (32) des Luftkanals (9) benachbart zum Gemischkanal (8) einen abgeflachten Querschnitt aufweist.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal (21) an der Vergaseranschlussfläche (39) einen etwa kreisförmigen Querschnitt besitzt.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal (21) in der Vergaseranschlussfläche (39) in den Luftkanal (9) und den Gemischkanal (8) geteilt ist, und dass in der Vergaseranschlussfläche (39) ein Eintrittsfenster (36) in den Gemischkanal (8) und ein Eintrittsfenster (37) in den Luftkanal (9) vorgesehen sind.
Zweitaktmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Eintrittsfenster (36) in den Gemischkanal (8) näher an der Brennraumdachmitte (65) liegt als das Eintrittsfenster (37) in den Luftkanal (9).
Zweitaktmotor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters (37) in den Luftkanal (9) größer als der Strömungsquerschnitt des Eintrittsfensters (36) in den Gemischkanal (8) ist.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweitaktmotor (1) eine Mittelebene (53) besitzt, die die Zylinderlängsachse (42) enthält und zu der die Überströmkanäle (14) symmetrisch ausgebildet sind und dass die Eintrittsfenster (36, 37) in einer Trennebene (52) voneinander getrennt sind, die mit der Mittelebene (53) einen Winkel (α) von weniger als 90°, insbesondere von etwa 50° bis etwa 80°, vorzugsweise von etwa 60° bis etwa 70° einschließt.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Äste (31, 32) des Luftkanals (9) und der Gemischkanal (8) an drei voneinander getrennten Austrittsfenstern (44, 45, 46) an der Zylinderanschlussfläche (40) münden.
Zweitaktmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweitaktmotor (1) eine Mittelebene (53) besitzt, die die Zylinderlängsachse (42) enthält und zu der die Überströmkanäle (14) symmetrisch ausgebildet sind und dass die Austrittsfenster (44, 45, 46) von Luftkanal (9) und Gemischkanal (8) an der Zylinderanschlussfläche (40) symmetrisch zur Mittelebene (53) angeordnet sind.
Zweitaktmotor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Austrittsfenster (45, 46) aus einem Ast (31, 32) des Luftkanals (9) näher an der Brennraumdachmitte (65) liegt als das Austrittsfenster (44) aus dem Gemischkanal (8).
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Seitenansicht quer zur Strömungsrichtung (80) im Ansaugkanal (21) mindestens ein Ast (31, 32) des Luftkanals (9) und der Gemischkanal (8) über Kreuz geführt sind.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenflansch (17) ein Impulskanal (29) geführt ist.
Zweitaktmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulskanal (29) im Zwischenflansch (17) parallel zu einem Ast (31) des Luftkanals (9) verläuft.