DE10213414A1 - Verbindungsstutzen - Google Patents

Verbindungsstutzen

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Michael Joos
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Stefan Leuze
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Abstract

Ein Verbindungsstutzen (1) zwischen einem Vergaser (4) und einem Einlaßkanal (3) in einem Verbrennungsmotor (2) eines handgeführten, motorgetriebenen Arbeitsgerätes wie einer Motorkettensäge, einem Trennschleifer oder dgl. dient zum Ausgleich von relativen Lageänderungen zwischen dem Verbrennungsmotor (2) und dem Vergaser (4). Der Verbindungsstutzen (1) besteht aus einem elastischen Material und weist eine Dehnfalte (5) zum Lageausgleich auf, wobei die Länge der Dehnfalte (5) von einer gestauchten zu einer gedehnten Länge veränderbar ist. Die Dehnfalte (5) unterteilt den Verbindungsstutzen (1) in einen vergaserseitigen Kanalabschnitt (6) und in einen motorseitigen Kanalabschnitt (7), wobei der vergaserseitige Kanalabschnitt (6) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und der motorseitige Kanalabschnitt (7) an dem dem Verbrennungsmotor (2) zugewandten Ende einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist. Der Verbindungsstutzen (1) weist bei gestauchter Dehnfalte (5) über seine gesamte Länge einen konstanten Strömungsquerschnitt auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elastischen Verbindungsstutzen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Im Betrieb des Verbrennungsmotors strömt Kraftstoff/Luft-Gemisch durch den Verbindungsstutzen vom Vergaser zum Brennraum. Dabei schlägt sich ein Teil des Kraftstoffs, insbesondere langkettige Kohlenwasserstoffe, an der Innenwand des Verbindungsstutzens nieder und bildet einen Kraftstoffilm. Auch in der Dehnfalte des Verbindungsstutzen kann sich Kraftstoff sammeln, der durch Bewegungen der Maschine unkontrolliert in den Ansaugkanal gelangt und zu Gemischveränderungen führt. Diese unkontrollierten Gemischveränderungen können insbesondere bei Maschinen mit geringem Leistungsgewicht zu Störungen führen.
  • Aus der DE 36 06 708 C2 ist ein Verbindungsstutzen zwischen einem Vergaser und dem Brennraum eines Zylinders bekannt, der aus einem elastischen Material besteht und eine Dehnfalte aufweist. Um zu vermeiden, daß der sich an der Innenwand des Verbindungsstutzens niederschlagende Kraftstoffilm unkontrolliert und plötzlich in den Brennraum gelangt, ist in einem Bereich des Verbindungsstutzens eine Rändelung vorgesehen, die die Bildung eines geschlossenen Kraftstoffilms verhindern soll.
  • Dabei hat sich gezeigt, daß das Ansammeln von Kraftstoff im Verbindungsstutzen und das plötzliche Mitreißen des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor auch durch die Strömungsgeschwindigkeit im Verbindungsstutzen beeinflußt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbindungsstutzen der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der eine Gemischüberfettung durch im Verbindungsstutzen gespeicherten Kraftstoff verhindert.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Verbindungsstutzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Der im wesentlichen konstante Strömungsquerschnitt des Verbindungsstutzens über die gesamte Länge führt zu weitgehend konstanter Strömungsgeschwindigkeit im Verbindungsstutzen. Der Strömungsquerschnitt liegt dabei senkrecht zur Strömungsrichtung eines durch den Verbindungsstutzen strömenden Mediums. Es ist vorgesehen, daß der Verbindungsstutzen im Bereich der Dehnfalte eine Dichtlippe und einen Dichtsitz aufweist, wobei bei gestauchter Dehnfalte die Dichtlippe im Dichtsitz weitgehend fluiddicht anliegt. Durch den Verschluß der Dehnfalte durch die Dichtlippe beeinflußt die Dehnfalte den freien Strömungsquerschnitt im Verbindungsstutzen nicht. Als vorteilhaft wird angesehen, wenn Dichtlippe und Dichtsitz in einem Abschnittsbereich parallel verlaufen, so daß bei geringen Längenveränderungen die Dehnfalte noch verschlossen ist. Durch diese Ausgestaltung kann verhindert werden, daß sich Kraftstoff in der Dehnfalte ansammelt.
  • Zweckmäßig ist die in Zylinderumfangsrichtung gemessene Breite der Anschlußfläche des Verbindungsstutzens an den Einlaßkanal größer als deren Höhe, wobei die Anschlußfläche insbesondere die Form einer an ihrer Oberseite abgeflachten Ellipse aufweist. Insbesondere bei schlitzgesteuerten Zweitaktmotoren ist eine breite, niedrige Form des Einlaßkanals in den Verbrennungsmotor vorteilhaft, um bei kurzen Steuerzeiten einen großen Einlaßquerschnitt realisieren zu können. Insbesondere durch Herstellung des Zylinders im Druckgußverfahren mit Schiebern ergibt sich wegen der leicht konischen Seitenwände im Einlaßkanal somit eine entsprechende Form der Anschlußfläche. Eine annähernd elliptische Querschnittsform hat sich für die Anschlußfläche als vorteilhaft erwiesen.
  • Um zu vermeiden, daß sich im unteren Bereich des Verbindungsstutzens Kraftstoff aufgrund einer zu geringen Steigung ansammeln kann, wird die elliptische Anschlußfläche nicht durch einen über die gesamte Querschnittsform geänderten Übergang von der Kreisform zur elliptischen Form erzeugt, sondern durch weitgehend einseitiges Einwölben des dem Zylinderkopf zugewandten, oberen Kanalbereichs.
  • Die Längsmittelachse des vergaserseitigen Kanalabschnitts ist gegenüber der Anschlußfläche des Verbindungsstutzens an den Einlaßkanal um einen Neigungswinkel α von weniger als 90°, insbesondere etwa 75° zum Zylinderkopf geneigt. Dadurch ergibt sich bei senkrechter Zylinderachse für den unteren Kanalabschnitt eine Neigung des Kanalbodens von etwa 15° gegenüber der Horizontalen, die sich für die Abfuhr von Kraftstoff als zweckmäßig erwiesen hat. Die Lage des Vergasers gegenüber dem Verbrennungsmotor erlaubt trotz der nach oben versetzten Höhenlage eine kompakte Bauform. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Stabilität des Verbindungsstutzens ist vorgesehen, daß am motorseitigen Ende des Verbindungsstutzens eine Dichtmanschette angeordnet ist, an deren Übergang zum motorseitigen Kanalabschnitt an einem dem Zylinderkopf zugewandten oberen Kanalbereich des Verbindungsstutzens eine Verdickung angeordnet ist. Trotz des flachen Querschnitts und der geneigten Einbaulage ist der Verbindungsstutzen insbesondere in diesem Übergangsbereich nicht knickgefährdet.
  • Zweckmäßig ist zur Speicherung von Kraftstoff im vergaserseitigen Kanalabschnitt eine Rändelung auf der Innenfläche des Verbindungsstutzens aufgebracht. Durch die Rändelung kann im Verbindungsstutzen Kraftstoff zwischengespeichert und langsam an den Gemischstrom abgegeben werden. Vorteilhaft verlaufen in Längsrichtung des Verbindungsstutzens an der Innenkontur des Verbindungsstutzens Rinnen, die etwa über die gesamte Länge eines Kanalabschnitts des Verbindungsstutzens, insbesondere über die gesamte Länge des Verbindungsstutzens, verlaufen. Die Rinnen verbessern die Abfuhr von an den Innenwänden des Verbindungsstutzens niedergeschlagenem Kraftstoff und vermeiden die Bildung großer Kraftstofftropfen an der Innenwand des Verbindungsstutzens.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden in allen Merkmalen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinder eines Zweitaktmotors mit am Ansaugstutzen angeordnetem Verbindungsstutzen in gestauchtem Zustand und mit schematisch angedeutetem Vergaser,
  • Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Verbindungsstutzens aus Fig. 1,
  • Fig. 3 einen Schnitt durch einen Zylinder eines Zweitaktmotors mit am Ansaugstutzen angeordnetem Verbindungsstutzen und gedehnter Dehnfalte,
  • Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Verbindungsstutzens aus Fig. 3,
  • Fig. 5 eine Seitenansicht des Verbindungsstutzens in Richtung des Pfeils V in Fig. 2,
  • Fig. 6 eine Seitenansicht des Verbindungsstutzens in Richtung des Pfeils VI in Fig. 2.
  • Fig. 1 zeigt den Zylinder 2 eines Verbrennungsmotors, der als Zweitaktmotor ausgebildet sein kann. In die Zylinderbohrung 13 mündet ein Einlaßkanal 3, der dem Brennraum 33 über das Kurbelgehäuse 31 und Überströmkanäle 32 ein Kraftstoff/Luft- Gemisch zuführt, das in einem schematisch dargestellten Vergaser 4 aufbereitet und dem Einlaßkanal 3 durch den Verbindungsstutzen 1 zugeführt wird. Der Vergaser 4 ist an einem Gehäuseteil 14 fixiert, gegenüber dem der Verbrennungsmotor beweglich gelagert ist. Der Verbindungsstutzen 1 ist aus elastischem Material und dient zum Ausgleich der relativen Lageänderungen zwischen Vergaser 4 und dem Zylinder 2 des Verbrennungsmotors. Hierzu weist der Verbindungsstutzen 1 eine Dehnfalte 5 auf, deren Länge von der in Fig. 2 dargestellten gestauchten Länge a bis zu der in Fig. 3 dargestellten gedehnten Länge b variabel ist.
  • Die Dehnfalte 5 unterteilt den Verbindungsstutzen 1 in einen vergaserseitigen Kanalabschnitt 6 und in einen motorseitigen Kanalabschnitt 7. Der vergaserseitige Kanalabschnitt 6 weist wie in Fig. 5 dargestellt einen kreisförmigen Strömungsquerschnitt auf, während im motorseitigen Kanalabschnitt 7 die Querschnittsform von der Kreisform an der Dehnfalte 5 zu einer angenähert elliptischen Form an der Anschlußfläche 28 zwischen Verbindungsstutzen 1 und Einlaßkanal 3 übergeht. Eine Ansicht auf die Anschlußfläche 28 des Verbindungsstutzens 1 ist in Fig. 6 dargestellt. Die Anschlußfläche 28 weist einen größeren Radius im oberen Kanalbereich 19 als im Bodenbereich 18 auf. Die Breite f der Anschlußfläche 28 ist größer als deren Höhe g. Der in Fig. 2 dargestellte Bodenbereich 18 des Verbindungsstutzens 1 verläuft über die gesamte Länge des Verbindungsstutzens 1 etwa geradlinig und etwa parallel zu einer Längsmittelachse 27 des vergaserseitigen Kanalabschnitts 6. Die Änderung der Querschnittsform wird über eine Einwölbung 29 des dem Zylinderkopf zugewandten oberen Kanalbereichs 19 ins Innere des Verbindungsstutzens gebildet. Der Strömungsquerschnitt im Inneren des Verbindungsstutzens ist über die gesamte Länge des Verbindungsstutzens 1 im wesentlichen gleich, vorteilhaft konstant. Alle senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Querschnitte besitzen somit weitgehend den gleichen Flächeninhalt.
  • Die Dehnfalte 5 ist als im Querschnitt V-förmiger, nach außen weisender Wulst ausgebildet. Der Verbindungsstutzen 1 weist eine Dichtlippe 8 auf, die am vergaserseitigen Kanalabschnitt 6 angeordnet ist und eine Verlängerung des vergaserseitigen Kanalabschnitts 6 in Richtung auf den motorseitigen Kanalabschnitt 7 darstellt.
  • In Fig. 4 ist die Dehnfalte 5 in gedehnter Stellung vergrößert dargestellt. Am motorseitigen Kanalabschnitt 7 ist ein Dichtsitz 9 angeordnet, der als ringförmiger Absatz ausgebildet ist und der in einem Abschnitt 20 parallel zur Innenkontur des Verbindungsstutzens 1 verläuft. Die Dichtlippe 8 weist einen ebenfalls parallel zur Innenkontur ausgebildeten Endabschnitt 21 auf, der mit einem Abschnitt 20 des Dichtsitzes 9 zusammenwirkt und die Dehnfalte 5 fluiddicht abschließt, wenn die Abschnitte 20 und 21 in Richtung der Längsmittelachse 27 einander überlappen (Fig. 2). Bei leicht gedehnter Dehnfalte 5 bleibt der Dichtsitz 9 von der Dichtlippe 8 teilweise abgedeckt, also die Dehnfalte 5 verschlossen. Der Außendurchmesser e der Dichtlippe 8 ist zweckmäßig größer als der Innendurchmesser d des Dichtsitzes 9, so daß eine gute Abdichtung erzielt wird. Um ein Verklemmen der Dichtlippe 8 am Dichtsitz 9 beim Stauchen der Dehnfalte 5 zu vermeiden, ist die Dichtlippe 8 an ihrer Vorderkante 25 abgerundet ausgeführt. Der Dichtsitz 9 weist eine entsprechende Ausrundung 26 auf, um ein vollständiges Abdecken des Dichtsitzes 9 mit der Dichtlippe 8 zu ermöglichen.
  • In eingebautem Zustand des Verbindungsstutzens 1 ist die Dehnfalte 5 gestaucht und von der Dichtlippe 8 im Dichtsitz 9 verschlossen, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Dichtlippe 8 und der angrenzende motorseitige Kanalabschnitt 7 weisen den gleichen Innendurchmesser auf, so daß sich keine Kante ausbildet, an der sich Kraftstofftropfen sammeln könnten. Die Anordnung ist so vorgesehen, daß auch bei leicht geöffneter Dehnfalte 5 zwischen motorseitigem Kanalabschnitt 7 und vergaserseitigem Kanalabschnitt 6 Kraftstoff zum motorseitigen Kanalabschnitt 7 fließen kann.
  • Der Verbindungsstutzen 1 ist mit einer Dichtmanschette 11 am Einlaßkanal 3 fixiert, die einen Ansaugstutzen 15 umgreift, wobei zur Fixierung in axialer Richtung des Ansaugstutzens 15 ein in Fig. 2 dargestellter an der Dichtmanschette 11 angebrachter Rand 16 in eine am Ansaugstutzen 15 angeordnete Nut 17 eingreift. Die angenähert elliptische Anschlußfläche 28 des Verbindungsstutzens 1 geht dabei vorteilhaft nahtlos in die Querschnittsfläche des Einlaßkanals 3 über. Die Dichtmanschette 11 liegt rechtwinklig zur Anschlußfläche 28. Die Längsmittelachse 27 ist gegenüber der Anschlußfläche 28 um einen Winkel von 75° geneigt, so daß der dem Kurbelgehäuse 31 zugewandte Bodenbereich 18 ein Gefälle von etwa 15° aufweist.
  • Um einem Einknicken des Verbindungsstutzens 1 bei starker mechanischer Beanspruchung entgegenzuwirken, ist am dem Zylinderkopf 30 zugewandten oberen Kanalbereich 18 am Übergang des motorseitigen Kanalabschnitts 7 in die Dichtmanschette 11 eine Verdickung 23 angeordnet. Mit dem Verbindungsflansch 10 wird der Verbindungsstutzen 1 zwischen dem Gehäuseteil 14 und dem Vergaser 4 fixiert, wobei der Strömungsquerschnitt im Vergaser 4 zweckmäßig stufenlos in den Querschnitt im Verbindungsstutzen 1 übergeht. Zum Fixieren des Verbindungsstutzens 1 am Gehäuseteil 14 bei der Montage ist an der Außenkontur des vergaserseitigen Kanalabschnitts 6 ein Rand 22 angeordnet, über den die aufgrund der Stauchung auftretenden Axialkräfte abgefangen werden. Wird der Verbindungsstutzen 1 im Betrieb ausgehend von der Einbaulage gestaucht, so wird diese Stauchung nicht von der Dehnfalte 5, sondern durch die Elastizität des Verbindungsstutzens 1 kompensiert.
  • Der vergaserseitige Kanalabschnitt 6 weist auf seiner Innenfläche eine Rändelung 12 auf. Die Rändelung 12 kann auch im motorseitigen Kanalabschnitt 7 angebracht sein, wobei die Fertigung aufgrund der elliptischen Form aufwendiger ist.
  • In Längsrichtung des Verbindungsstutzens 1 sind Rinnen 24 angeordnet. Die Rinnen 24 können sich über die gesamte Länge des Verbindungsstutzens 1 erstrecken. Es kann jedoch vorteilhaft sein, daß sich die Rinnen 24 nur über einen Kanalabschnitt 6, 7 und/oder einen Teilbereich eines Kanalabschnitts 6, 7 erstrecken. Im Bodenbereich 18 sowie beidseitig davon sind Rinnen 24 angeordnet, die sich von knapp unterhalb des Verbindungsflansches 1 bis zum Einlaßkanal 3 des Zylinders 2 erstrecken, während die seitlich und im oberen Kanalbereich 19 angeordneten Rinnen 24 sich lediglich über die Länge etwa eines Kanalabschnitts 6, 7 erstrecken.

Claims (9)

1. Elastischer Verbindungsstutzen zwischen einem Vergaser (4) und einem Einlaßkanal (3) in einen Verbrennungsmotor (2) eines handgeführten Arbeitsgerätes wie einer Motorkettensäge, einem Trennschleifer oder dgl., wobei der Verbindungsstutzen (1) eine Dehnfalte (5) zum Lageausgleich aufweist, und die Dehnfalte (5) von einer gestauchten Länge (a) zu einer gedehnten Länge (b) veränderbar ist, sowie den Verbindungsstutzen (1) in einen vergaserseitigen Kanalabschnitt (6) und einen motorseitigen Kanalabschnitt (7) unterteilt, und wobei der vergaserseitige Kanalabschnitt (6) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und der motorseitige Kanalabschnitt (7) an dem dem Verbrennungsmotor (2) zugewandten Ende einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstutzen (1) bei gestauchter Dehnfalte (5) über seine gesamte Länge einen im wesentlichen konstanten Strömungsquerschnitt aufweist.
2. Verbindungsstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstutzen (1) im Bereich der Dehnfalte (5) eine Dichtlippe (8) und einen Dichtsitz (9) aufweist, wobei bei gestauchter Dehnfalte (5) die Dichtlippe (8) im Dichtsitz (9) weitgehend fluiddicht anliegt.
3. Verbindungsstutzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Zylinderumfangsrichtung gemessene Breite (f) der Anschlußfläche (28) des Verbindungsstutzens (1) an den Einlaßkanal (3) größer als deren in Richtung der Zylinderachse gemessene Höhe (g) ist, wobei die Anschlußfläche (28) insbesondere die Form einer an ihrer Oberseite abgeflachten Ellipse aufweist.
4. Verbindungsstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Einbaulage des Verbindungsstutzens (1) ein Bodenbereich (18) des Verbindungsstutzens (1) einen geradlinigen Verlauf aufweist, insbesondere etwa parallel zu einer Längsmittelachse (27) des vergaserseitigen Kanalabschnitts (6) verläuft.
5. Verbindungsstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem parallel zur Innenkontur des Verbindungsstutzens (1) verlaufenden Endabschnitt (21) der Dichtlippe (8) der Außendurchmesser (e) mindestens so groß wie der Innendurchmesser (d) des Dichtsitzes (9) ist.
6. Verbindungsstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelachse (27) des vergaserseitigen Kanalabschnitts (6) zur Anschlußfläche (28) des Verbindungsstutzens (1) an den Einlaßkanal (3) einen Winkel α von weniger als 90°, insbesondere etwa 75° geneigt liegt, wobei der Winkel α zum Zylinderkopf (30) öffnet.
7. Verbindungsstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am motorseitigen Ende des Verbindungsstutzens (1) eine Dichtmanschette (11) angeformt ist, wobei im Übergang vom motorseitigen Kanalabschnitt (7) in die Dichtmanschette (11) an einem dem Zylinderkopf (30) zugewandten oberen Kanalbereich (18) des Verbindungsstutzens (1) eine Verdickung (23) angeordnet ist.
8. Verbindungsstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im vergaserseitigen Kanalabschnitt (6) auf der Innenfläche des Verbindungsstutzens (1) eine Rändelung (12) aufgebracht ist.
9. Verbindungsstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenfläche des Verbindungsstutzens (1) in Längsrichtung des Verbindungsstutzens (1) verlaufende Rinnen (24) ausgebildet sind, die vorteilhaft etwa über die gesamte Länge eines Kanalabschnitts (6, 7) des Verbindungsstutzens (1), insbesondere über die gesamte Länge des Verbindungsstutzens (1) verlaufen.
DE10213414A 2002-03-26 2002-03-26 Verbindungsstutzen Ceased DE10213414A1 (de)

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