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Die Erfindung betrifft ein tragbares, handgeführtes Arbeitsgerät, insbesondere einen Trennschleifer, eine Motorkettensäge, ein Blasgerät oder dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur Senkung der Spülverluste eines Zweitaktmotors zwecks Erzielung besserer Abgaswerte ist es aus der
WO 00/43 650 A1 bekannt, den Überströmkanälen Frischluft zuzuführen, welche dem einzubringenden Gemisch vorgelagert ist. In der Spülphase des Brennraums wird zunächst die Frischluft in den Brennraum eintreten und einen Großteil der unvermeidbaren Spülverluste bilden. Um die Spülvorlageluft zuzuführen, sind Kanalverbindungen zwischen einem Luftfilter und dem Zylinder des Verbrennungsmotors notwendig, welche zusätzlich Bauraum benötigen. Dieser Bauraum steht in tragbaren, handgeführten Arbeitsgeräten oft nicht ausreichend zur Verfügung, weshalb die Ausführung einer Spülvorlage in handgeführten Arbeitsgeräten aufwendig ist.
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Die
US 2002/0020370 A1 zeigt einen Zweitaktmotor mit Überströmkanälen, die mit einem Luftkanal verbunden sind. Zwischen Vergaser und Kurbelgehäuse ist ein Verbindungsflansch zur Montage des Vergasers angeordnet. Durch den Verbindungsflansch führt sowohl der Luftkanal als auch der Gemischkanal. Der Verbindungsflansch ist als zusätzliches Bauteil ausgeführt und dient der Halterung und Montage des Vergasers.
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Die
US 6 662 766 B2 zeigt einen Zweitaktmotor mit Überströmkanälen, wobei zwischen dem Zylinder und dem Abgasschalldämpfer eine thermische Trennwand angeordnet ist. Zwischen Vergaser und Zylinder ist wieder ein Verbindungsflansch zur Montage des Vergasers angeordnet.
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Die
DE 295 13 019 U1 zeigt ein thermisches Wärmeschild zwischen Vergaser und Zylinder, das an dem Verbindungsflansch zur Montage des Vergasers zwischen Vergaser und Zylinder angeordnet ist. Durch den Verbindungsflansch führt ein Gemischkanal und ein Impulskanal.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein tragbares, handgeführtes Arbeitsgerät derart auszuführen, daß der Vergaser vom Zylinder thermisch weitgehend getrennt ist und daß ausreichend Bauraum für parallel zum Gemischpfad geführte Luftkanäle zur Verfügung steht.
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Die Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die zwischen dem Vergaser und dem Zylinder angeordnete Gehäusewand dient der thermischen Trennung des Vergasers vom Zylinder und wird durch die Ausbildung eines Kanalabschnittes in der Gehäusewand zusätzlich genutzt. Der in der Gehäusewand ausgebildete Kanalabschnitt ermöglicht die Anordnung eines Luftkanals zwischen einem Luftfilter und dem Zylinder des Verbrennungsmotors bei minimalem Bauraumverbrauch. Darüber hinaus ist die Montage des Luftkanals in einen motorseitigen Teil und einen gehäuseseitigen Teil getrennt, wobei der Anschluß des in der Gehäusewand liegenden Kanalabschnittes durch Schläuche oder dgl. in einfacher Weise möglich ist, während der gehäuseseitige Anschluß des Hauptluftkanals an den Luftfilter im Vergasergehäuse selbst ausgeführt werden kann.
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Vorteilhaft ist der Luftkanalabschnitt in der Gehäusewand aus Halbschalen zusammengesetzt, wobei die eine Halbschale einteilig mit der Gehäusewand ausgebildet ist und die andere Halbschale als separates Bauteil auf der Gehäusewand zu befestigen ist. Die in der Gehäusewand ausgebildete Halbschale ist in einfacher Weise bei der Fertigung der Gehäusewand ohne großen technischen Aufwand einzuformen, während die Fertigung der anderen Halbschale in einem getrennten Fertigungsvorgang leicht möglich ist. Die Halbschalen greifen mit einem Dichtrand ineinander ein und bilden so einen weitgehend luftdichten und starren Kanalabschnitt in der Gehäusewand.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung bildet der in der Gehäusewand ausgebildete, im Querschnitt etwa kreis- bis ovalförmige Kanalabschnitt eine Kanalverzweigung zwischen einem zuführenden Hauptluftkanal und den mit den Überströmkanälen verbundenen, abführenden Luftkanälen. Die ansonsten Bauraum intensive Kanalverzweigung wird so in die Gehäusewand integriert, so daß sowohl auf seiten des Luftfilters wie auf der Seite des Zylinders lediglich kurze, gerade Kanalabschnitte zur Verbindung anzuordnen sind. Dabei liegt der zuführende Hauptluftkanal auf einer ersten Ebene und die abführenden Luftkanäle auf einer zweiten Ebene, die in Hochrichtung der Gehäusewand mit Abstand zueinander liegen.
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Der in der Gehäusewand ausgebildete Kanalabschnitt ist im wesentlichen U-förmig bzw. halbkreisförmig gestaltet und umgreift vorteilhaft die in der Gehäusewand vorgesehene Verbindungsöffnung des Ansaugkanals zum Membranvergaser. Bevorzugt liegt ein Hauptanschlußstutzen für den Hauptluftkanal unterhalb des Vergasers, während die auf der Seite des Zylinders an der Gehäusewand angeformten Luftanschlußstutzen etwa auf der Höhe des Vergasers liegen. Die Luftanschlußstutzen und der Hauptanschlußstutzen liegen in den Ecken eines Dreiecks, vorteilhaft eines gleichschenkligen Dreiecks.
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Vorteilhaft ist der Hauptluftkanal als Rohrstück ausgebildet, welches mit dem Vergaser eine vormontierbare Baueinheit bildet. Hierzu trägt das Rohrstück einen Befestigungsflansch, der am Vergasergehäuse festzulegen ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nachfolgend ein im einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch den schematischen Aufbau eines Zweitaktmotors mit Spülvorlage,
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2 einen Querschnitt durch den Zylinder längs der Linie A-A in 1,
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3 eine perspektivische Ansicht auf eine Gehäusewand zwischen dem Zylinder und einem Vergaser,
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4 eine Frontansicht auf die Gehäusewand gemäß 3,
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5 einen Schnitt längs der Linie B-B in 4,
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6 einen Schnitt längs der Linie C-C in 4.
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Der in den 1 und 2 schematisch dargestellte Verbrennungsmotor 1 ist vorzugsweise ein Einzylindermotor, der nach dem Zweitaktprinzip arbeitet und als Spülvorlagenmotor oder Ladungsschichtungsmotor betrieben werden kann. Ein derartiger Zweitaktmotor ist vorteilhaft als Antriebsmotor in tragbaren, handgeführten Arbeitsgeräten wie Motorkettensägen, Trennschleifern, Freischneidegeräten, Heckenscheren oder dgl. einsetzbar.
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Der Verbrennungsmotor 1 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 2 und einem Kurbelgehäuse 4 sowie einem im Zylinder 2 auf- und abfahrenden Kolben 5. Der Kolben 5 begrenzt mit dem Zylinder 2 einen Brennraum 3 und treibt über ein Pleuel 6 eine im Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerte Kurbelwelle 7 an. Aus dem Brennraum 3 werden die Abgase über eine Auslaß 10 abgeführt. Das zum Betrieb des Motors notwendige Kraftstoff/Luft-Gemisch wird über einen Vergaser 8, vorzugsweise einen Membranvergaser durch einen Ansaugkanal 9 und einen Einlaß 11 in das Kurbelgehäuse 4 angesaugt.
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Im Ausführungsbeispiel ist das Kurbelgehäuse 4 über vier Überströmkanäle 12 und 15 mit dem Brennraum 3 verbunden. Die in den Brennraum 3 mündenden Einlaßfenster 13 und 16 der Überströmkanäle 12 und 15 liegen bezogen auf eine Zylinderebene 14 einander etwa gegenüber. Die Zylinderachse 22 liegt in der Zylinderebene 14, die den Auslaß 10 etwa mittig teilt. Die Überströmkanäle 12 und 15 sind paarweise jeweils auf einer Seite der Zylinderebene 14 angeordnet.
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In Umfangsrichtung des Zylinders 2 liegen die Einlaßfenster 13 der Überströmkanäle 12 vom Auslaß 10 weiter entfernt als die Einlaßfenster 16 der Überströmkanäle 15. Die Überströmkanäle 15 werden daher als auslaßnahe Überströmkanäle; die Überströmkanäle 12 als auslaßferne Überströmkanäle bezeichnet.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die auslaßnahen Überströmkanäle 15 über ein Membranventil 21 mit einem äußeren Luftkanal 20 verbunden, über welche den auslaßnahen Überströmkanälen 15 im wesentlichen ausschließlich kraftstofffreie Luft zugeführt wird. Es kann zweckmäßig sein, auch den auslaßfernen Überströmkanälen 12 kraftstofffreie Luft zuzuführen.
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Der Kolben 5 steuert in bekannter Weise den Auslaß 10, den Einlaß 11 sowie die Einlaßfenster 13 und 16 der Überströmkanäle 12 und 15. Bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 werden alle in den Brennraum 3 einmündenden Kanäle geschlossen, während der Einlaß 11, der mit dem Membranvergaser 8 verbunden ist, zum Kurbelgehäuse 4 geöffnet wird. Aufgrund des aufwärtsfahrenden Kolbens 5 steht im Kurbelgehäuse 4 ein Unterdruck an, wodurch über den Einlaß 11 ein Kraftstoff/Luft-Gemisch angesaugt wird. Da die Überströmkanäle 12 und 15 zum Kurbelgehäuse 4 offen sind, bewirkt der im Kurbelgehäuse 4 anstehende Unterdruck gleichzeitig ein Ansaugen von Luft über die Luftkanäle 20 und die aufgrund der Druckverhältnisse öffnenden Membranventile 21 in die auslaßnahen Überströmkanäle 15. Nach einem Ansaugvorgang steht somit in den Überströmkanälen 15 im wesentlichen reine Luft an.
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Nach der im Bereich des oberen Totpunktes erfolgten Zündung des verdichteten Gemisches im Brennraum 3 wird der Kolben 5 durch den Explosionsdruck nach unten in Richtung zum Kurbelgehäuse 4 fahren, wobei – aufgrund der Höhenlage der Einlaßfenster 13 und 16 – zunächst der Auslaß 10 geöffnet wird und ein Teil der unter Druck stehenden Abgase abströmt. Bei der weiteren Abgasbewegung des Kolbens 5 öffnen dann die Einlaßfenster 13 und 16 der Überströmkanäle 12 und 15, wobei über die Kanäle 12 vorzugsweise ausschließlich das in das Kurbelgehäuse 4 angesaugte fette Kraftstoff/Luft-Gemisch einströmt. Das in den auslaßnahen Überströmkanälen 15 vorgelagerte Luftvolumen wird von dem aus dem Kurbelgehäuse nachströmenden Gemisch über die Eintrittsfenster 16 in den Brennraum 3 geschoben. Die in Pfeilrichtung 18 eintretende Luft legt sich wie ein schützender Vorhang vor den Auslaß 10, so daß das in Pfeilrichtung 17 eintretende fette Gemisch am Abströmen durch den Auslaß 10 gehindert ist. Die Spülverluste werden im wesentlichen von der kraftstofffreien Luft aus den auslaßnahen Überströmkanälen 15 gebildet.
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Das Prinzip des Spülvorlagenmotors ist anhand der 1 und 2 am Beispiel einer membrangesteuerten Spülvorlage beschrieben; alternativ ist auch eine schlitzgesteuerte Spülvorlage ausführbar, bei der die Luftkanäle z. B. über eine im Kolben ausgebildete Verbindung mit den Eintrittsfenstern 16 der auslaßnahen und/oder der auslaßfernen Überströmkanäle 12 zwangsgesteuert verbunden werden.
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Die im wesentlichen reine Luft zuführenden Luftkanäle 20 sind vom Reinraum 19' eines Luftfilters zu den Überströmkanälen 15 auf beiden Seiten der Zylinderebene 14 zu führen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Luftkanäle 20 über eine Teillänge in einer Gehäusewand 23 des Arbeitsgerätes auszubilden, wobei die Gehäusewand den Zylinder 2 von einem Membranvergaser 8 trennt. In 1 ist dies schematisch dargestellt; die 3 bis 6 zeigen ein konkretes Ausführungsbeispiel.
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Die Gehäusewand 23 ist Teil eines Gehäuses des Arbeitsgerätes, z. B. des Griffgehäuses 24 (5) eines Trennschleifers oder einer Motorkettensäge. Der Vergaser 8 ist – wie die Schnittdarstellung in 6 zeigt – über Stehbolzen 25 auf der Gehäusewand 23 befestigt. Die Stehbolzen 25 sind vorteilhaft formschlüssig in der Gehäusewand 23 gehalten.
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Der Vergaser 8 ist als Membranvergaser ausgeführt und in bekannter Weise mit einer Drosselklappe 26 sowie einer Starterklappe 27 versehen, die jeweils mittels einer Welle drehbar im Strömungskanal des Vergasers 8 angeordnet sind. Der Ansaugkanal 9 ist bevorzugt als elastischer Kanal ausgebildet und in eine Strömungsöffnung 23' der Gehäusewand 23 eingeknöpft. Zweckmäßig werden die Stehbolzen 25 auch zum Festlegen des Luftfilters 19 auf dem Vergasergehäuse genutzt.
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Die Luftkanäle 20 führen aus dem Reinraum 19' des Luftfilters 19 im wesentlichen kraftstofffreie Luft den vorzugsweise auslaßnahen Überströmkanälen 15 zu. Die Ausführung ist derart vorgesehen, daß ein Teil des luftführenden Kanals von dem Luftfilter 19 zum Verbrennungsmotor 1 in der Gehäusewand 23 ausgebildet ist. Hierzu ist in der Gehäusewand 23 eine erste Halbschale 30 eines Kanalabschnittes 29 ausgeführt, wobei dieser Kanalabschnitt 29 – wie 4 zeigt – den Vergaser 8 bzw. die Strömungsöffnung 23 des Ansaugkanals 9 etwa U-förmig bzw. halbkreisförmig umgreift. Die erste Halbschale 30 ist auf der dem Luftfilter 19 zugewandten Seite der Gehäusewand 23 offen ausgeführt; zur Bildung des Kanals wird die Halbschale 30 durch eine separate, zweite Halbschale 31 verschlossen, die von der Seite des Luftfilters 19 weitgehend luftdicht auf die einteilig in der Gehäusewand 23 ausgebildete erste Halbschale 30 aufgesetzt wird. Die zweite Halbschale 31 bildet somit ein separates Bauteil, welches – bevorzugt durch Kleben, Ultraschallschweißen oder dgl. Befestigungsmittel – auf der ersten Halbschale 30 der Gehäusewand 23 befestigt wird. Dabei greift eine der Halbschalen 30, 31 mit einem Dichtrand 28 in die andere Halbschale 31, 30 ein; im gezeigten Ausführungsbeispiel greift die zweite, von der Gehäusewand 23 getrennt ausgeführte zweite Halbschale 31 mit einem Dichtrand 28 in eine entsprechende Dichtfuge der ersten Halbschale 30 ein.
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Der in der Gehäusewand 23 ausgebildete Kanalabschnitt 29 ist als Kanalverzweigung zwischen einem zuführenden Hauptluftkanal 32 und den mit den Überströmkanälen 15 verbundenen abführenden Luftkanälen 20 ausgebildet. Der zuführende Hauptluftkanal 32 ist durch einen zylindrischen Rohrabschnitt 33 gebildet, der zweckmäßig die unmittelbare Verbindung zwischen dem Luftfilter 19 bzw. dem Luftfilterboden und dem in der Gehäusewand 23 ausgebildeten Kanalabschnitt 29 herstellt.
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Der in der Gehäusewand 23 ausgebildete Kanalabschnitt 29 ist über Anschlußstutzen 34, 44 in die Luftkanalführung eingebunden. Auf der dem Zylinder 2 zugewandten Seite der Gehäusewand 23 sind Luftanschlußstutzen 34 vorgesehen, die jeweils an den Enden des U-förmigen Kanalabschnittes 29 vorgesehen sind (6). Auf die Luftanschlußstutzen 34 werden Verbindungsstücke 35 aufgesteckt, die an ihren anderen Enden mit den Überströmkanälen – im Ausführungsbeispiel mit dem Membranventil 21 – verbunden sind. Die Kanalverbindung zwischen einem jeweiligen Luftanschlußstutzen 34 und einem auslaßnahen Überströmkanal 15 ist bevorzugt elastisch ausgeführt, insbesondere aus einem Schlauch gebildet.
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Auf der dem Zylinder 2 abgewandten Seite der Gehäusewand 23 ist ein Hauptanschlußstutzen 44 vorgesehen, der etwa mittig im Bereich der Basis des U-förmigen Kanalabschnittes 29 liegt. Der den Hauptluftkanal 32 bildende Rohrabschnitt 33 greift in den Hauptanschlußstutzen 44 ein, wobei der Rohrabschnitt 33 eine äußere Umfangsnut 43 zur Aufnahme eines Dichtrings oder dgl. Dichtmittel aufweist.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Rohrabschnitt 33 ein Luftsteuerorgan angeordnet, welches bevorzugt als um eine Achse verschwenkbare Luftklappe 42 ausgebildet ist. Der Rohrabschnitt 33 ist einteilig mit einem Befestigungsflansch 41 ausgeführt, über den der Rohrabschnitt 33 mit dem Gehäuse des Membranvergasers 8 verbunden wird. Der Membranvergaser 8 und der Rohrabschnitt 33 des Hauptluftkanals 32 bilden somit eine zusammengesetzte Baueinheit, wobei der Strömungskanal 36 im Membranvergaser und der Hauptluftkanal 32 im Rohrstück 33 zueinander etwa parallel verlaufen.
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Durch die Ausbildung als zusammengesetztes Bauteil kann der Membranvergaser 8 und der Rohrabschnitt 33 vor Montage auf der Gehäusewand 22 zusammengefügt werden, so daß beim Aufstecken des Vergasergehäuses auf die Stehbolzen 25 gleichzeitig das Rohrstück 33 des Hauptluftkanals an den Hauptanschlußstutzen 44 angeschlossen wird.
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Der in der Gehäusewand 23 ausgebildete Kanalabschnitt 29 bildet somit eine Kanalverzweigung zwischen dem zuführenden Hauptluftkanal 32 und den mit den Überströmkanälen verbundenen, abführenden Luftkanälen 20. Dabei liegt der Hauptluftkanal 32 höhenversetzt zu den Luftkanälen 20; der Hauptanschlußstutzen 44 liegt auf einer ersten Ebene 49 und die Luftanschlußstutzen 34 liegen auf einer zweiten Ebene 39, in der in etwa auch die Längsmittelachse 37 des Strömungskanals 36 des Membranvergasers 8 liegt. Die Längsmittelachse 38 des Hauptluftkanals liegt in der ersten Ebene 49 des Hauptanschlußstutzens 44. Beide Ebenen 39 und 49 laufen etwa parallel zueinander; die Luftanschlußstutzen 34 einerseits und der Hauptanschlußstutzen 44 andererseits liegen etwa senkrecht zur Ebene der Gehäusewand 23.
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Wie die Ansicht in 4 zeigt, ist die Lage der Anschlußstutzen 34, 44 derart gewählt, daß sie in den Ecken eines Dreiecks 40, insbesondere eines gleichschenkligen Dreiecks liegen. Der Hauptanschlußstutzen 44 liegt dabei in der Spitze des auf dem Kopf stehenden Dreiecks 40; die Luftanschlußstutzen 34 liegen in den Ecken der Grundseite des Dreiecks 40. Die Luftanschlußstutzen 34 liegen somit zur Längsmittelachse 37 des Membranvergasers 8 etwa diametral einander gegenüber.
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Der Hauptanschlußstutzen 44 ist – wie die 4 und 5 zeigen – einteilig mit der separaten, Halbschale 31 ausgebildet, so daß eine einfache Fertigung möglich ist. Die Halbschale 31 deckt die in der Gehäusewand angeformte Halbschale 30 über deren gesamte Länge ab.
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Wie 4 ferner zeigt, liegen die Welle 45 der Luftklappe 42 und die Welle 46 der Drosselklappe 26 zueinander etwa parallel und sind durch ein Gestänge 50 miteinander stellungsabhängig gekoppelt. So kann erreicht werden, daß z. B. im Leerlaufbetrieb der Hauptluftkanal 32 geschlossen ist und über beide Überströmkanäle 12 und 15 Gemisch in den Brennraum 3 gefördert wird; erst nach Öffnung der Drosselklappe 26 bis in einen Teillastbereich hinein wird die Luftklappe 42 nachgeführt geöffnet, um eine Luftvorlage oder eine Ladungsschichtung zu erreichen.
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Das Gestänge 50 benötigt aufgrund der nahe der Gehäusewand 23 liegenden Drosselklappe 26 ausreichend Einbauraum, weshalb die kanalbildende zweite Halbschale 31 im Bereich des Gestänges 50 abgeflacht ist. Da durch die in der Gehäusewand 23 ausgeformten ersten Halbschale 30 ein ausreichender Kanalquerschnitt gewährleistet ist, ist die Abflachung der zweiten, aufgesetzten Halbschale 31 für die Luftversorgung des Verbrennungsmotors ohne signifikanten Einfluß. Wie insbesondere 6 zeigt, muß zur Schaffung eines ausreichenden Bauraums für die Kopplung von Drosselklappe und Luftklappe über das Gestänge 50 eine geeignete Gestalt der Halbschale 31 im Bereich des Gestänges 50 vorgesehen werden, wodurch anstelle eines kreisförmigen Querschnitts ein ovalisierter bzw. einseitig abgeflachter Querschnitt gegeben ist.
