DE102014009742A1

DE102014009742A1 - Zweitaktmotor mit einer Ansaugvorrichtung und handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Zweitaktmotor mit einer Ansaugvorrichtung

Info

Publication number: DE102014009742A1
Application number: DE102014009742.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ehrmann; Fevronia Konstantinidou; Horst Denner; Armin Kölmel; Robert KÖHLI
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2016-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor mit einer Ansaugvorrichtung (41), die eine Gemischbildungseinrichtung besitzt, in der ein Abschnitt eines Ansaugkanals (21) des Zweitaktmotors ausgebildet ist. Der Ansaugkanal (21) ist über mindestens einen Teilabschnitt seiner Länge in einen Gemischkanal (8) und einen Luftkanal (9) aufgeteilt. Die Gemischbildungseinrichtung ist mit dem Zylinder (2) des Zweitaktmotors (1) über einen Zwischenflansch (17) verbunden, wobei der Strömungsquerschnitt des Gemischkanals (8) sich in Strömungsrichtung (38) von der Gemischbildungseinrichtung zum Zylinder (2) ausgehend von einer ersten Anschlussfläche (39) an die Gemischbildungseinrichtung über mindestens einen Teilabschnitt (49) des im Zwischenflansch (17) ausgebildeten Abschnitts des Gemischkanals (8) verringert. Es ist ein Verengungsabschnitt (42) vorgesehen, der in die Gemischbildungseinrichtung ragt und den Strömungsquerschnitt des Gemischkanals (8) stromauf der ersten Anschlussfläche (39) des Zwischenflansches (17) verringert. Für ein handgeführtes Arbeitsgerät ist vorgesehen, dass der Verengungsabschnitt (42) an der in einer Abstellposition (55) des Arbeitsgerätes tiefsten Stelle eines Strömungsquerschnitts des Gemischkanals (8) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung und ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Zweitaktmotor.
Aus der DE 10 2012 004 322 A1 ist ein Zweitaktmotor für ein handgeführtes Arbeitsgerät bekannt, der eine Ansaugvorrichtung besitzt. Der Ansaugkanal der Ansaugvorrichtung ist in einen Gemischkanal und einen Luftkanal geteilt. Die Ansaugvorrichtung besitzt einen Zwischenflansch, der an einen Vergaser der Ansaugvorrichtung anschließt. Im Vergaser ist der Strömungsquerschnitt des Gemischkanals vergleichsweise groß. Im Zwischenflansch entspricht der Anschlussquerschnitt an den Vergaser dem Strömungsquerschnitt im Vergaser. Im Zwischenflansch verringert sich dieser Strömungsquerschnitt zunächst deutlich, um sich dann wieder zu vergrößern. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei sehr geringen Strömungsquerschnitten des Ansaugkanals und insbesondere dann, wenn der Zweitaktmotor im Betrieb geschwenkt wird, ein schlechtes Laufverhalten des Motors resultieren kann, das sogar zum Ausgehen der Zweitaktmotors führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweitaktmotor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der ein verbessertes Laufverhalten besitzt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Zweitaktmotor mit verbessertem Laufverhalten anzugeben.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Zweitaktmotors durch einen Zweitaktmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bezüglich des handgeführten Arbeitsgeräts wird die Aufgabe durch ein handgeführtes Arbeitsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Es hat sich gezeigt, dass das schlechte Laufverhalten des Zweitaktmotors insbesondere im Leerlauf und bei niedriger Last auftritt. Es hat sich gezeigt, dass sich bei nur geringfügig geöffnetem Drosselelement eine Strömungswalze, also eine quer zur Strömungsrichtung liegende, zylindrische oder walzenförmige Strömung im Gemischkanal ausbilden kann, die durch den sich verringernden Strömungsquerschnitt des Gemischkanals begünstigt wird. Diese Strömungswalze begünstigt die Ansammlung von Kraftstoff, der bei einem Schwenken der Maschine schwallartig zum Zweitaktmotor gelangen kann. Dadurch wird ein unkontrolliertes Anfetten des Gemischs erzielt, das zu schlechtem Laufverhalten bis zum Ausgehen der Maschine führen kann.
Um die Ausbildung einer Strömungswalze im Gemischkanal zu vermeiden, ist vorgesehen, in der Gemischbildungseinrichtung einen Verengungsabschnitt auszubilden, der den Strömungsquerschnitt des Gemischkanals in der Gemischbildungseinrichtung stromauf des Zwischenflansches verringert. Dadurch, dass der Strömungsquerschnitt bereits in der Gemischbildungseinrichtung verringert wird, ist die Querschnittsverringerung im Zwischenflansch weniger stark. Die Querschnittsverringerung erfolgt über eine größere Kanallänge. Dadurch kann die Ausbildung einer Strömungswalze auf einfache Weise vermieden werden. Der Verengungsabschnitt ist dabei an einem Bauteil angeordnet, das stromab der Gemischbildungseinrichtung angeordnet ist. Der Verengungsabschnitt ragt von dem Bauteil in die Gemischbildungseinrichtung. Dadurch ergibt sich ein einfacher konstruktiver Aufbau. Es kann eine übliche Gemischbildungseinrichtung verwendet werden. Lediglich das stromab der Gemischbildungseinrichtung angeordnete Bauteil ist anzupassen.
Der Verengungsabschnitt ist vorteilhaft an der Kanalwand des Gemischkanals angeordnet. Dadurch wird eine günstige Strömungsführung erreicht. Die Längsmittelachse des Gemischkanals im Zwischenflansch verläuft vorteilhaft unmittelbar stromab einer ersten Anschlussfläche schräg zur Längsmittelachse des Gemischkanals in der Gemischbildungseinrichtung unmittelbar stromauf der ersten Anschlussfläche. Der Gemischkanal knickt demnach im Zwischenflansch gegenüber dem Gemischkanalabschnitt in der Gemischbildungseinrichtung ab. Der Verengungsabschnitt ist vorteilhaft benachbart zu der Längsseite des Gemischkanals angeordnet, von der sich die Längsmittelachse des Gemischkanals im Zwischenflansch in Strömungsrichtung von der Gemischbildungseinrichtung zum Zylinder entfernt. Dadurch wird eine günstige Strömungsführung erreicht. In dem Bereich, von dem sich der Gemischkanal im Zwischenflansch entfernt, ergeben sich geringe Strömungsgeschwindigkeiten, die die Ansammlung von Kraftstoff vergünstigen. Durch die Anordnung des Verengungsabschnitts in diesem Bereich kann eine Kraftstoffansammlung weitgehend vermieden werden.
Der Gemischkanal und der Luftkanal sind in der Gemischbildungseinrichtung vorteilhaft über mindestens einen Teilabschnitt ihrer Länge von einer Trennwand voneinander getrennt. Dadurch wird das Übertreten von Kraftstoff in den Luftkanal weitgehend vermieden, so dass sich geringe Abgaswerte für den mit Spülvorlage arbeitenden Zweitaktmotor ergeben. Eine einfache Gestaltung ergibt sich, wenn der Verengungsabschnitt an der Trennwand angeordnet ist. Vorteilhaft ist ein Trennwandabschnitt an dem stromab der Gemischbildungseinrichtung angeordneten Bauteil ausgebildet und ragt mit dem Verengungsabschnitt in die Gemischbildungseinrichtung ein. Der Verengungsabschnitt ist vorzugsweise als Verdickung des Trennwandabschnitts ausgebildet. Eine vorteilhafte Gestaltung ergibt sich, wenn das Bauteil, an dem der Verengungsabschnitt angeordnet ist, der Zwischenflansch ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zwischen der Gemischbildungseinrichtung und dem Zwischenflansch ein weiteres Bauteil, vorzugsweise ein Zwischenring, angeordnet ist, das den Verengungsabschnitt und vorteilhaft auch den Trennwandabschnitt trägt.
Um ein schwallartiges Übertreten von Kraftstoff aus dem Ansaugkanal ins Kurbelgehäuse des Zweitaktmotors zu vermeiden, ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Verengungsabschnitt an dem den Ansaugkanal begrenzenden Wandabschnitt eine Rippenstruktur aufweist. Vorteilhaft weist der gesamte im Zwischenflansch ausgebildete Abschnitt des Gemischkanals an seiner Begrenzungswand eine Rippenstruktur auf. Die Rippen sind vorteilhaft etwa in Strömungsrichtung ausgerichtet. Dadurch können die Rippen bei der Herstellung des Zwischenflansches in einem Spritzgussverfahren, vorteilhaft im Kunststoffspritzguss, entformt werden. Vorteilhaft ist der Rippenabstand der Rippen am Verengungsabschnitt größer als der Rippenabstand in den entfernt vom Verengungsabschnitt liegenden Umfangsbereichen. Dadurch, dass der Verengungsabschnitt in die Gemischbildungseinrichtung einragt, werden durch die Rippen am Verengungsabschnitt bereits in der Gemischbildungseinrichtung ein übermäßiges Ansammeln von Kraftstoff und ein schwallartiges Übertreten von Kraftstoff ins Kurbelgehäuse des Zweitaktmotors verhindert. Der größere Rippenabstand am Verengungsabschnitt dient gleichzeitig der Strömungsführung und stellt sicher, dass sich in der Gemischbildungseinrichtung auch an der der Strömungsrichtung entgegengewandt liegenden Stirnseite des Verengungsabschnitts kein Kraftstoff ansammeln kann.
Bevorzug besitzt die Gemischbildungseinrichtung eine schwenkbare im Ansaugkanal gelagerte Drosselklappe, die sowohl den Gemischkanal als auch den Luftkanal steuert. Die Gemischbildungseinrichtung kann jedoch auch eine Steuerwalze als Drosselelement aufweisen. Die Steuerwalze besitzt vorteilhaft eine Queröffnung zur Steuerung des Luftkanals, sowie eine weitere Queröffnung zur Steuerung des Gemischkanals. Die Gemischbildungseinrichtung ist insbesondere ein Vergaser. Ein in der Gemischbildungseinrichtung stromauf des Drosselelements ausgebildeter Anschnitt des Ansaugkanals besitzt vorteilhaft einen kreisförmigen Querschnitt. Die Gemischbildungseinrichtung ist vorteilhaft ein üblicher Vergaser mit weitgehend kreisförmigem Querschnitt. Der Vergaser besitzt vorteilhaft über einen Großteil seiner Länge einen kreisförmigen Querschnitt. Insbesondere weist auch die stromab liegende Anschlussfläche der Gemischbildungseinrichtung einen kreisförmigen Querschnitt des Ansaugkanals auf.
Für ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Zweitaktmotor mit einer Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der Verengungsabschnitt an der in Abstellposition des Arbeitsgeräts tiefsten Stelle eines Strömungsquerschnitts des Gemischkanals angeordnet ist. An der tiefsten Stelle des Gemischkanals kann sich Kraftstoff ansammeln, wenn das Arbeitsgerät in einer der Abstellposition entsprechenden Lage gehalten oder in Arbeitspausen abgestellt wird. Dadurch, dass der Verengungsabschnitt an der in Abstellposition des Arbeitsgeräts tiefsten Stelle eines Strömungsquerschnitts des Gemischkanals angeordnet ist, kann das Ansammeln von Kraftstoff besonders gut vermieden werden, so dass sich ein ruhiges und gleichmäßiges Laufverhalten des Zweitaktmotors des Arbeitsgeräts auch im Leerlauf und nach einem Abstellen des Arbeitsgeräts ergibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Zweitaktmotors,
2 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch den Zylinder des Zweitaktmotors aus 1,
3 eine Draufsicht auf eine Heckenschere,
4 eine Seitenansicht der Heckenschere aus 3 in Richtung des Pfeils IV in 3,
5 eine Seitenansicht eines Zwischenflansches des Zweitaktmotors aus 1,
6 eine perspektivische Darstellung des Zwischenflansches,
7 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung des Bereichs des Gemischkanals des Zwischenflansches in der Darstellung aus 5,
8 eine Seitenansicht eines Vergasers des Zweitaktmotors mit daran angeordnetem Zwischenflansch,
9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in 8 in Leerlaufstellung des Vergasers,
10 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in 8 in Vollgasstellung,
11 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung entlang der Linie XI-XI in 10,
12 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung entlang der Linie XII-XII in 10.
Die 1 und 2 zeigen schematisch den allgemeinen Aufbau eines mit Spülvorlage arbeitenden Zweitaktmotors 1. Der Zweitaktmotor 1 besitzt einen Zylinder 2, in dem ein Brennraum 3 ausgebildet ist. Der Brennraum 3 ist von einem Kolben 5 begrenzt, der im Zylinder 2 in Richtung einer Zylinderlängsachse 34 hin- und hergehend gelagert ist. Der Kolben 5 treibt über einen Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 um eine Drehachse 22 drehbar gelagerte Kurbelwelle 7 an. Zur Zufuhr von Kraftstoff und Verbrennungsluft besitzt der Zweitaktmotor 1 eine Ansaugvorrichtung 41. Die Ansaugvorrichtung 41 umfasst einen Luftfilter 19, der Filtermaterial 20 besitzt. Über das Filtermaterial 20 wird Umgebungsluft in einen Ansaugkanal 21 der Ansaugvorrichtung 41 angesaugt. Ein Abschnitt des Ansaugkanals 21 ist in einem Vergaser 18 ausgebildet. Anstatt des Vergasers 18 kann auch eine andere Gemischbildungseinrichtung vorgesehen sein. Im Vergaser 18 ist eine Drosselklappe 27 mit einer Drosselwelle 26 schwenkbar gelagert. Bezogen auf eine Strömungsrichtung 38 vom Luftfilter 19 zum Zylinder 2 kann stromauf der Drosselklappe 27 auch ein Chokeelement, beispielsweise eine Chokeklappe vorgesehen sein. Anstatt der Drosselklappe 27 kann auch ein anderes Drosselelement im Vergaser 18 vorgesehen sein, insbesondere eine Steuerwalze.
Der Vergaser 18 besitzt eine Kraftstoffpumpe 30, die über einen Impulskanal 29 mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses 4 verbunden ist. Die Kraftstoffpumpe 30 ist im Betrieb vom schwankenden Druck im Kurbelgehäuse 4 angetrieben. Die Kraftstoffpumpe 30 fördert Kraftstoff, der einer Hauptkraftstofföffnung 24 und Nebenkraftstofföffnungen 25 zugeführt wird. Der Kraftstoff wird aufgrund des im Ansaugkanals 21 herrschenden Unterdrucks aus den Kraftstofföffnungen 24 und 25 angesaugt. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Kraftstoff über ein Dosierventil oder ein Einspritzventil in den Ansaugkanal 21 zugeführt wird. Die Hauptkraftstofföffnung 24 ist an einem Venturi 23 angeordnet, in dessen Bereich der freie Strömungsquerschnitt im Vergaser 18 verringert ist.
Stromab des Vergasers 18 ist ein Zwischenflansch 17 angeordnet. Der Zwischenflansch 17 verbindet den Vergaser 18 mit einem Zylinderanschlussstutzen 16. Wie 1 zeigt, ist der Ansaugkanal 21 stromab der Drosselwelle 26 über eine Trennwand 28 in einen Gemischkanal 8 und einen Luftkanal 9 geteilt. Der Gemischkanal 8 mündet an einer Gemischeinlassöffnung 11, die in der Zylinderbohrung 35 ausgebildet ist, ins Kurbelgehäuse 4. Der Luftkanal 9 mündet an einer Lufteinlassöffnung 12 an der Zylinderbohrung 35. Im Ausführungsbeispiel teilt sich der Luftkanal 9 im Zwischenflansch 17 in zwei Äste 31 und 32, die in 1 schematisch dargestellt sind. Die beiden Äste 31 und 32 münden an gegenüberliegenden Seiten des Zylinders 2 an voneinander getrennten Lufteinlassöffnungen 12. Auch eine einzige Lufteinlassöffnung 12 kann jedoch vorteilhaft sein. Der Zwischenflansch 17 besitzt eine erste Anschlussfläche 39, die stromauf liegt, und im Ausführungsbeispiel am Vergaser 18 angeordnet ist. Der Zwischenflansch 17 besitzt eine zweite, stromab angeordnete Anschlussfläche 40, die im Ausführungsbeispiel am Zylinderanschlussstutzen 16 angeordnet ist. Zwischen dem Vergaser 18 und dem Zwischenflansch 17 und zwischen dem Zwischenflansch 17 und dem Zylinderanschlussstutzen 16 können jedoch jeweils weitere Bauteile vorgesehen sein.
Der Zylinder 2 besitzt Überströmkanäle 14, die jeweils mit einem Überströmfenster 15 in den Brennraum 3 münden. Im Bereich des in 1 gezeigten unteren Totpunktes des Kolbens 5 verbinden die Überströmkanäle 14 den Innenraum des Kurbelgehäuses 4 mit dem Brennraum 3. Der Kolben 5 besitzt eine Kolbentasche 10, die die Lufteinlassöffnung 12 im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens 5 mit den Überströmfenstern 15 verbindet. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Kolbentaschen 10 vorgesehen. Die Verbindung der beiden Lufteinlassöffnungen 12 über die beiden Kolbentaschen 10 mit den Überströmfenstern 15 ist schematisch in 2 gezeigt. Wie 2 auch zeigt, besitzt der Zylinder 2 eine Mittelebene 36, die die Zylinderlängsachse 34 enthält und die einen Auslass 13 aus dem Brennraum 3 teilt. Im Ausführungsbeispiel besitzt der Zylinder 2 vier Überströmkanäle 14, die symmetrisch zur Mittelebene 36 angeordnet sind. Auf jeder Seite der Mittelebene 36 sind zwei Überströmkanäle 14 angeordnet, die über jeweils eine Kolbentasche 10 mit einem Ast 31 oder 32 des Luftkanals 9 verbunden sind.
Im Betrieb wird beim Aufwärtshub des Kolbens 5 Kraftstoff/Luft-Gemisch über den Gemischkanal 8 in den Innenraum des Kurbelgehäuses 4 angesaugt. Im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens 5 sind die Überströmkanäle 14 über die Überströmfenster 15, die Kolbentaschen 10 und die Lufteinlassöffnungen 12 mit dem Luftkanal 9 verbunden. Dadurch wird in den Überströmkanälen 14 weitgehend kraftstofffreie Luft aus dem Luftkanal 9 in den Überströmkanälen 14 vorgelagert. Beim folgenden Abwärtshub des Kolbens 5 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Innenraum des Kurbelgehäuses 4 verdichtet. Sobald die Überströmfenster 15 im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens 5 zum Brennraum 3 hin öffnen, strömt zunächst in den Überströmkanälen 14 vorgelagerte, weitgehend kraftstofffreie Luft aus dem Luftkanal 9 in den Brennraum 3 ein und spült Abgase aus dem vorangegangenen Motorzyklus über den Auslass 13 aus. Anschließend strömt frisches Kraftstoff/Luft-Gemisch aus dem Innenraum des Kurbelgehäuses 4 in den Brennraum 3 nach. Beim folgenden Aufwärtshub des Kolbens 5 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum 3 komprimiert und im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens 5 von einer in den Brennraum 3 einragenden Zündkerze 33 gezündet. Gleichzeitig wird beim Aufwärtshub des Kolbens 5 neues Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Innenraum des Kurbelgehäuses 4 angesaugt. Die Verbrennung des Gemischs im Brennraum 3 beschleunigt den Kolben 5 in Richtung auf seinen unteren Totpunkt. Sobald der Auslass 13 öffnet, strömen die Abgase aus dem Brennraum 3 aus und werden von der in den Überströmkanälen 14 vorgelagerten weitgehend kraftstofffreien Luft ausgespült. Anschließend strömt frisches Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Brennraum 3 nach.
Im Leerlauf und bei geringen Drehzahlen des Zweitaktmotors 1 ist die Drosselklappe 27 weitgehend geschlossen. Dadurch wird nur wenig Verbrennungsluft und nur wenig Kraftstoff in den Innenraum des Kurbelgehäuses 4 angesaugt. Um ein gutes Laufverhalten des Zweitaktmotors 1 zu erreichen, muss die vergleichsweise geringe Menge von Kraftstoff gleichmäßig in den Innenraum des Kurbelgehäuses 4 zugeführt werden. Sowohl ein zu starkes Abmagern als auch ein schwallartiges Übertreten von Kraftstoff in den Innenraum des Kurbelgehäuses 4, also ein zu starkes Anfetten des Gemischs, können zum Absterben des Motors führen.
Die 3 und 4 zeigen als Ausführungsbeispiel für ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Zweitaktmotor 1 eine Heckenschere 50. Die Heckenschere 50 besitzt ein Gehäuse 51, an dem ein hinterer Handgriff 52 und ein Griffrohr 53 zum Führen der Heckenschere 50 im Betrieb angeordnet sind. Der hintere Handgriff 52 und das Griffrohr 53 sind vom Gehäuse 51 der Heckenschere 50 vorteilhaft schwingungsentkoppelt. Im Gehäuse 51 ist ein Zweitaktmotor 1 angeordnet, der in den 3 und 4 schematisch eingezeichnet ist.
4 zeigt die Heckenschere 50 in einer Abstellposition 55, in der die Heckenschere 50 auf einer ebenen, horizontalen Fläche 57 angeordnet ist. In dieser Abstellposition 55 ist die Zylinderlängsachse 34 liegend angeordnet. Die Wirkrichtung 37 der Schwerkraft wirkt quer, insbesondere etwa senkrecht zur Zylinderlängsachse 34. Der Zwischenflansch 17 und der Vergaser 18 sind neben dem Zylinder 2 angeordnet. Wie die 3 und 4 auch zeigen, besitzt die Heckenschere 50 als Werkzeug einen Messerbalken 54. Vorzugsweise sind zwei gegenläufig zueinander hin- und hergehend angetriebene Messerbalken 54 vorgesehen. In Abstellposition 55 ragen die Messerbalken 54 horizontal nach vorn, also auf die dem hinteren Handgriff 52 abgewandt liegende Seite des Gehäuses 51.
5 zeigt den Zwischenflansch 17 in Einbaulage in Abstellposition 55 der Heckenschere 50. Die Wirkrichtung 37 der Schwerkraft ist ebenso wie in 4 eingezeichnet. Wie 5 zeigt, besitzt der Zwischenflansch 17 einen Trennwandabschnitt 46, der einen Abschnitt der Trennwand 28 bildet, die den Gemischkanal 8 und den Luftkanal 9 voneinander trennt. Wie 5 zeigt, ist der Trennwandabschnitt 46 zur Wirkrichtung 37 der Schwerkraft geneigt. Der Winkel zwischen dem Trennwandabschnitt 46 und der Wirkrichtung 37 der Schwerkraft in Abstellposition 55 der Heckenschere 1 ist dabei kleiner als 45°, im Ausführungsbeispiel kleiner als 30°. Die erste Anschlussfläche 39 besitzt eine Anschlussöffnung 71 mit kreisrundem Querschnitt. Die Anschlussöffnung 71 schließt an die ebenfalls kreisförmige Öffnung des Vergasers 18 für den Ansaugkanal 21 an. Der Trennwandabschnitt 46 ist außermittig in der Anschlussöffnung 71 angeordnet und teilt die Anschlussöffnung 71 in zwei Eintrittsfenster 44 und 45. Am kleineren der beiden Eintrittsfenster 44 und 45, nämlich am Eintrittsfenster 44, mündet der Gemischkanal 8. Der Gemischkanal 8 ist dabei bezogen auf die Wirkrichtung 37 der Schwerkraft teilweise unter dem Trennwandabschnitt 46 angeordnet. Am größeren Eintrittsfenster 45 mündet der Luftkanal 8.
Wie 5 zeigt, trennt sich der Luftkanal 9 stromab des Eintrittsfensters 45 in die beiden Äste 31 und 32. An der dem Eintrittsfenster 45 des Luftkanals zugewandten Seite besitzt der Trennwandabschnitt 46 eine Anlagefläche 69, die als Anlagefläche für die Drosselklappe 27 in Vollgasstellung, also in vollständig geöffneter Stellung, dient. Wie 5 auch zeigt, besitzt der Gemischkanal 8 an seiner Kanalwand eine Rippenstruktur 63, die im Folgenden noch näher beschrieben wird. In dem in Wirkrichtung 37 der Schwerkraft unten liegenden Bereich der Anschlussöffnung 71 ist ein Verengungsabschnitt 42 vorgesehen. Der Verengungsabschnitt 42 erstreckt sich an dem Bereich, an dem der Trennwandabschnitt 46 und die Wandung der Anschlussöffnung 71 aneinander anstoßen.
Wie 6 zeigt, erstreckt sich der Verengungsabschnitt 42 von der ersten Anschlussfläche 39 auf die Außenseite des Zwischenflansches 17, also in den Vergaser 18. Der Verengungsabschnitt 42 ist in Abstellposition 55 der Heckenschere 50 an der tiefsten Stelle des Strömungsquerschnitts des Gemischkanals 8 in dem stromauf der Anschlussöffnung 71 liegenden Bereich angeordnet. Der Verengungsabschnitt 42 erstreckt sich auch an der tiefsten Stelle der Anschlussöffnung 71. Wie die 5 und 6 zeigen, mündet an der ersten Anschlussfläche 39 auch ein Eintrittsfenster 43, an dem der Impulskanal 29 mündet.
7 zeigt die Gestaltung des Gemischkanals 8 im Zwischenflansch 17 im Einzelnen. Der Gemischkanal 8 besitzt über seinen gesamten Umfang eine Rippenstruktur 63, die durch in Längsrichtung, also in Strömungsrichtung 38 vom Vergaser 18 zum Zylinder 2 (1) verlaufende Rippen 64 gebildet ist. Die Rippen 64 besitzen einen etwa dreieckigen Querschnitt. Wie 7 zeigt, trägt auch der Verengungsabschnitt 42 an seiner den Gemischkanal 8 begrenzenden Seite Rippen 64. Die Rippen 64 am Verengungsabschnitt 42 sind vergleichsweise groß und breit ausgebildet. Der Rippenabstand a zwischen benachbarten Rippen 64 ist deutlich größer als ein Rippenabstand b zwischen benachbarten Rippen 64 in einem Umfangsbereich 61 oder einem Rippenabstand c zwischen benachbarten Rippen 64 in einem Umfangsbereich 62. Die Umfangsbereiche 61 und 62 des Gemischkanals 8 liegen beabstandet zum Verengungsabschnitt 42. Der Umfangsbereich 61 ist von der Wandung der Anschlussöffnung 71 begrenzt, während der Umfangsbereich 62 benachbart zum Trennwandabschnitt 46 liegt. Wie 7 zeigt, sind an der Anschlussöffnung 71 unmittelbar benachbart zum Verengungsabschnitt 42 ebenfalls Rippen 64 vorgesehen, die vergleichsweise große Abstände zueinander aufweisen. Die Rippenabstände a, b, c sind dabei jeweils an der in den Gemischkanal 8 ragenden Längskante der Rippen 64, also von Spitze zu Spitze, gemessen.
Wie 7 auch zeigt, besitzen die Rippen 64 am Verengungsabschnitt 42 eine Rippentiefe d, die vergleichsweise groß ist. Die Rippentiefe e der Rippen im Umfangsbereich 61 und die Rippentiefe f im Umfangsbereich 62 sind deutlich kleiner. Im Ausführungsbeispiel betragen die Rippenabstände b und c weniger als etwa 80% des Rippenabstandes a und die Rippentiefen e und f betragen weniger als etwa 80%, vorzugsweise weniger als etwa 60% der Rippentiefe d. Wie 7 auch zeigt, verläuft der Gemischkanal 8 bezogen auf das Eintrittsfenster 44 nicht mittig vom Eintrittsfenster 44 weg, sondern in dem bezogen auf die Wirkrichtung 37 der Schwerkraft oben liegenden Bereich des Eintrittsfensters 44.
8 zeigt eine Seitenansicht auf den Vergaser 18 mit daran angeordnetem, hinter dem Vergaser 18 angeordnetem Zwischenflansch 17. Gegenüber der Lage in Abstellposition 55 ist der Vergaser 18 gedreht. Die Wirkrichtung 37 der Schwerkraft ist zur Verdeutlichung eingezeichnet. Wie 8 zeigt, ist im Ansaugkanal 21 eine Chokeklappe 67 mit einer Chokewelle 66 schwenkbar gelagert. Wie 9 zeigt, ist die Chokeklappe 67 bezogen auf die Strömungsrichtung 38 stromauf der Drosselklappe 27 angeordnet. Wie 8 zeigt, besitzt der im Vergaser 18 ausgebildete Abschnitt des Ansaugkanals 21 einen kreisförmigen Strömungsquerschnitt. Auch im Venturi 23 ist der Strömungsquerschnitt kreisförmig. Zur Betätigung der Chokeklappe 67 zum Einlegen des Chokes ist an der Chokewelle 66 ein Bedienhebel 68 angeordnet. Der Bedienhebel 68 ragt vorteilhaft aus dem Gehäuse 51 der Heckenschere 50, wie die 3 und 4 zeigen. Der Vergaser 18 besitzt eine von Hand zu betätigende Spülpumpe. Zur Betätigung der Spülpumpe ist ein Pumpenbalg 60 vorgesehen, dessen Lage an der Heckenschere 50 ebenfalls in 4 sichtbar ist.
9 zeigt den Gemischkanal 8 im Längsschnitt. Die Chokeklappe 67 ist geöffnet und die Drosselklappe 27 weitgehend geschlossen. Der Vergaser 18 befindet sich in Leerlaufstellung. Wie 9 zeigt, ist bezogen auf die Strömungsrichtung 38 vom Vergaser 18 zum Zylinder 2 (1) zwischen der Chokewelle 66 und der Drosselwelle 27 ein Trennwandabschnitt 65 der Trennwand 28 angeordnet. Der Trennwandabschnitt 65 besitzt ebenfalls Anlageflächen 69 für die Drosselklappe 27 und die Chokeklappe 67. Wie 9 auch zeigt, ragt der Trennwandabschnitt 46 des Zwischenflansches 17 über die erste Anschlussfläche 39 hinaus in den Vergaser 18. Der Trennwandabschnitt 46 erstreckt sich dabei bis nahe an den Kopf einer in die Drosselwelle 26 eingeschraubten Befestigungsschraube 72 für die Drosselklappe 27. Auch der Verengungsabschnitt 42 ragt in den Vergaser 18 ein und begrenzt den im Vergaser 18 ausgebildeten Abschnitt des Gemischkanals 8. Wie 9 auch zeigt, trennt die Trennwand 28 den Ansaugkanal 21 bereits im Vergaser 18 in Gemischkanal 8 und Luftkanal 9. Dadurch wird kein oder ein höchstens geringer Kraftstoffübertritt aus dem Gemischkanal 8 in den Luftkanal 9 erreicht. Dadurch werden auch bei Teillast geringe Abgaswerte erreicht.
Wie 9 zeigt, besitzt der im Zwischenflansch 17 ausgebildete Abschnitt des Gemischkanals 8 einen ersten Teilabschnitt 49, in dem sich der Strömungsquerschnitt des Gemischkanals 8 verringert. An den ersten Teilabschnitt 49 schließt sich ein zweiter Teilabschnitt 58 an, in dem sich der Strömungsquerschnitt des Gemischkanals 8 in Strömungsrichtung 38 wieder vergrößert. Sowohl der Teilabschnitt 49 als auch der Teilabschnitt 58 weisen an ihrer Kanalwand eine Rippenstruktur 63 auf. Der Zwischenflansch 17 ist vorteilhaft in einem Spritzgussverfahren hergestellt und besteht insbesondere aus Kunststoff. Dadurch, dass sich der Strömungsquerschnitt des Gemischkanals 8 von einem mittleren, zwischen den Teilabschnitten 49 und 58 liegenden Bereich sowohl in Richtung auf die erste Anschlussfläche 39 als auch auf die zweite Anschlussfläche 40 vergrößert, kann der Gemischkanal 8 mit ziehbaren Kernen im Spritzguss hergestellt werden.
10 zeigt den Vergaser 18 in Volllaststellung. Sowohl die Drosselklappe 27 als auch die Chokeklappe 67 sind vollständig geöffnet. In dieser Stellung liegen Drosselklappe 27 und Chokeklappe 67 an den Anlageflächen 69 der Trennwand 28 an, so dass sich eine weitgehende Abdichtung zwischen Gemischkanal 9 und Luftkanal 8 ergibt. Wie die 9 und 10 zeigen, ist zwischen dem Vergaser 18 und dem Zwischenflansch 17 eine Dichtung 70 vorgesehen.
Die 11 und 12 zeigen den Verlauf des Gemischkanals 8 im Zwischenflansch 17 im Einzelnen. Der im Vergaser 18 ausgebildete Abschnitt des Ansaugkanals 21 besitzt eine Längsmittelachse 47. Der Ansaugkanal 21 besitzt vorteilhaft über seine gesamte Länge einen kreisförmigen Querschnitt. Vorteilhaft ist der Ansaugkanal 21 mindestens stromauf der Drosselklappe 27 kreisförmig ausgebildet. Der Gemischkanal 8 besitzt im Teilabschnitt 49 im Zwischenflansch 17 eine Längsmittelachse 48, die gegenüber der Längsmittelachse 47 des Ansaugkanals im Vergaser 18 geneigt verläuft. Die Längsmittelachsen 47 und 48 schließen einen Winkel α ein, der vorteilhaft mindestens 2°, insbesondere mindestens 10° beträgt.
Wie 11 auch zeigt, schneiden sich die Längsmittelachsen 47 und 48 nicht in der ersten Anschlussfläche, sondern besitzen in dieser Fläche einen Abstand zueinander. Die Strömung im Gemischkanal 8 wird dadurch beim Übertritt vom Vergaser 18 in den Zwischenflansch 17 stark umgelenkt. Insbesondere bei geschlossener Drosselklappe 27 kann diese Umlenkung zu einer walzenförmigen Strömung im Gemischkanal 8 und zu Totgebieten, in denen die Strömungsgeschwindigkeit näherungsweise 0 ist, führen. Die Totgebiete entstehen insbesondere in den Bereichen, von denen sich der Gemischkanal 8 wegbewegt, also in den Bereichen, von denen sich die Längsmittelachse 48 bezogen auf die Strömungsrichtung 38 und Vergaser 18 entfernt. In diesen Bereichen ragt der Verengungsabschnitt 42 in den Vergaser 18. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt bereits im Vergaser 18 verringert und die Umlenkung der Strömung im Gemischkanal 8 erfolgt über eine längere Kanallänge und ist dadurch weniger stark. Dadurch kann die Ausbildung einer walzenförmigen Strömung und die Entstehung von Totgebieten im Gemischkanal 8 weitgehend verhindert werden. Dadurch, dass auch der Verengungsabschnitt 42 eine Rippenstruktur 63 trägt, die sich bis zu der entgegen der Strömung gerichteten Stirnseite 73 des Verengungsabschnitts erstreckt, ist auch an der Stirnseite 73 die Entstehung eines Totgebiets weitgehend vermieden. Dadurch, dass der Verengungsabschnitt 42 in den Vergaser 18 einragt, wird die Baulänge der Gesamtanordnung nicht vergrößert.
12 zeigt den Kanalverlauf des Gemischkanals 8 in einer Schnittebene, die der Kanalmitte folgt. Wie 12 zeigt, nimmt der Strömungsquerschnitt des Gemischkanals 8 im Teilabschnitt 49 ab. In dem anschließenden Teilabschnitt 58 vergrößert sich der Strömungsquerschnitt des Gemischkanals 8 wieder. Der Verengungsabschnitt 42 ist an einer Längsseite 56 des Gemischkanals 8 angeordnet, von der sich die Längsmittelachse 48 des Gemischkanals 8 im Zwischenflansch 17 in Strömungsrichtung 38 vom Vergaser 18 zum Zylinder 2 entfernt. Durch den Verengungsabschnitt 42 ergibt sich an der Längsseite 56 eine geringere Neigung der Strömungsrichtung zur Strömungsrichtung 38 im Vergaser 18 und damit eine weniger starke Umlenkung der Strömung.
Wie 9 zeigt, besitzt der Vergaser 18 einen Abschnitt 59 stromauf des Verengungsabschnitts 42. In diesem Abschnitt 59 ist auch der Venturi 23 angeordnet. Im Abschnitt 59, der sich über einen Großteil der Länge des Vergasers 18, die in Strömungsrichtung 38 gemessen ist, erstreckt, besitzt der Ansaugkanal 21 einen kreisförmigen Querschnitt. Die Drosselklappe 27 und die Chokeklappe 67 steuern sowohl den Gemischkanal 8 als auch den Luftkanal. Im Zwischenflansch 17 verändert sich der Strömungsquerschnitt des Gemischkanals 8 von einem Kreisabschnitt hin zu einer kreisförmigen oder ovalen Querschnittsform an der zweiten Anschlussfläche 40.
Im Ausführungsbeispiel ist der Verengungsabschnitt 42 an einem stromab des Vergasers 18 angeordneten Zwischenflansch vorgesehen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zwischen dem Vergaser 18 und dem Zylinderanschlussstutzen 16, insbesondere zwischen dem Vergaser 18 und dem Zwischenflansch 17 mindestens ein weiteres Bauteil angeordnet ist, und dass in diesem mindestens einen weiteren Bauteil der Verengungsabschnitt 42 vorgesehen ist. Der Verengungsabschnitt 42 kann insbesondere an einem stromab des Vergasers 18 angeordneten Ring vorgesehen sein, der einen Trennwandabschnitt der Trennwand 28 trägt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012004322 A1 [0002]

Claims

Zweitaktmotor mit einer Ansaugvorrichtung (41), wobei der Zweitaktmotor (1) einen Zylinder (2) besitzt, in dem ein hin- und hergehend gelagerter Kolben (5) angeordnet ist, wobei der Kolben (5) einen im Zylinder (2) ausgebildeten Brennraum (3) begrenzt und eine in einem Kurbelgehäuse (4) drehbar gelagerte Kurbelwelle (7) antreibt, wobei das Kurbelgehäuse (4) im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens (5) über mindestens einen Überströmkanal (14) mit dem Brennraum (3) verbunden ist, wobei die Ansaugvorrichtung (41) eine Gemischbildungseinrichtung besitzt, in der ein Abschnitt eines Ansaugkanals (21) ausgebildet ist, wobei der Ansaugkanal (21) über mindestens einen Teilabschnitt seiner Länge in einen Gemischkanal (8) und einen Luftkanal (9) aufgeteilt ist, wobei in der Gemischbildungseinrichtung ein Drosselelement angeordnet ist, das den freien Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals (21) steuert, wobei die Gemischbildungseinrichtung mit dem Zylinder (2) über einen Zwischenflansch (17) verbunden ist, in dem der Gemischkanal (8) und der Luftkanal (9) geführt sind, wobei der Zwischenflansch (17) eine der Gemischbildungseinrichtung zugewandte erste Anschlussfläche (39) und eine dem Zylinder (2) zugewandte zweite Anschlussfläche (40) besitzt, wobei der Strömungsquerschnitt des Gemischkanals (8) sich in Strömungsrichtung (38) von der Gemischbildungseinrichtung zum Zylinder (2) ausgehend von der ersten Anschlussfläche (39) über mindestens einen Teilabschnitt (49) des im Zwischenflansch (17) ausgebildeten Abschnitts des Gemischkanals (8) verringert, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Bauteil, das bezogen auf die Strömungsrichtung (38) von der Gemischbildungseinrichtung zum Zylinder (2) stromab der Gemischbildungseinrichtung angeordnet ist, ein Verengungsabschnitt (42) ausgebildet ist, der in die Gemischbildungseinrichtung ragt und den Strömungsquerschnitt des Gemischkanals (8) in der Gemischbildungseinrichtung stromauf der ersten Anschlussfläche (39) des Zwischenflansches (17) verringert.
Zweitaktmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verengungsabschnitt (42) an der Kanalwand des Gemischkanals (8) angeordnet ist.
Zweitaktmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachse (48) des Gemischkanals (8) im Zwischenflansch (17) unmittelbar stromab der ersten Anschlussfläche (39) schräg zur Längsmittelachse (47) des Gemischkanals (8) in der Gemischbildungseinrichtung unmittelbar stromauf der ersten Anschlussfläche (39) verläuft.
Zweitaktmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verengungsabschnitt (42) benachbart zu der Längsseite (56) des Gemischkanals (8) angeordnet ist, von der sich die Längsmittelachse (48) des Gemischkanals (8) im Zwischenflansch (17) in Strömungsrichtung (38) von der Gemischbildungseinrichtung zum Zylinder (2) entfernt.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gemischkanal (8) und der Luftkanal (9) in der Gemischbildungseinrichtung über mindestens einen Teilabschnitt ihrer Länge von einer Trennwand (28) voneinander getrennt sind.
Zweitaktmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verengungsabschnitt (42) an der Trennwand (28) angeordnet ist.
Zweitaktmotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trennwandabschnitt (46) an dem stromab der Gemischbildungseinrichtung angeordneten Bauteil ausgebildet ist und mit dem Verengungsabschnitt (42) in die Gemischbildungseinrichtung einragt.
Zweitaktmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verengungsabschnitt (42) als Verdickung des Trennwandabschnitts (46) ausgebildet ist.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil, an dem der Verengungsabschnitt (42) angeordnet ist, der Zwischenflansch (17) ist.
Zweitaktmotor nach eine der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verengungsabschnitt (42) an dem den Ansaugkanal (21) begrenzenden Wandabschnitt eine Rippenstruktur (63) aufweist.
Zweitaktmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (64) der Rippenstruktur (63) etwa in Strömungsrichtung (38) ausgerichtet sind.
Zweitaktmotor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gemischkanal (8) mindestens in dem an die erste Anschlussfläche (39) angrenzenden, im Zwischenflansch (17) ausgebildeten Abschnitt (49) eine Rippenstruktur (63) aufweist, und dass der Rippenabstand (a) zwischen benachbarten Rippen (64) am Verengungsabschnitt (42) größer ist als der Rippenabstand (b, c) in einem vom Verengungsabschnitt (42) entfernt liegenden Umfangsbereich (61, 62).
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischbildungseinrichtung eine schwenkbar im Ansaugkanal (21) gelagerte Drosselklappe (27) besitzt, die sowohl den Gemischkanal (8) als auch den Luftkanal (9) steuert.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Gemischbildungseinrichtung stromauf des Drosselelements ausgebildeter Abschnitt (59) des Ansaugkanals (21) einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.
Handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Zweitaktmotor (1) mit einer Ansaugvorrichtung (41) nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsgerät eine Abstellposition (55) aufweist, in der das Arbeitsgerät auf einer ebenen, horizontalen Fläche (57) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verengungsabschnitt (42) an der in Abstellposition (55) des Arbeitsgeräts tiefsten Stelle eines Strömungsquerschnitts des Gemischkanals (8) angeordnet ist.