DE19500216A1 - Dekompressionsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dekompressionsventil für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen Verbrennungsmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät wie Motorkettensäge, Trennschleifer oder dgl., nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Aus der US 4 326 145 ist ein Verbrennungsmotor mit einem Dekompressionsventil bekannt, das durch Entlastung des Brennraum-Innendrucks während der Kompressionsphase den Startvorgang erleichtert. Der Verbrennungsmotor ist durch eine Zündkerze fremdgezündet, die durch eine Öffnung in den Brennraum eines Zylinders des Motors ragt. Mit der Öffnung kommuniziert ein Abströmkanal, der von einem parallel zur Zündkerze versetzten Ventilglied des Dekompressionsventils gesteuert ist. Zum Starten des Verbrennungsmotors wird das Ventilglied manuell in seine Öffnungsstellung überführt und in dieser von der Kraft einer Bügelfeder gehalten, so daß der Brennraum-Innendruck in der Startphase durch den Ab­ strömkanal ins Freie geleitet wird. Die von der Bedienungs­ person zum Starten des Motors auszuübende Kraft ist dadurch so gering wie möglich gehalten. Nach Zündung des Motors steigt der Brennraum-Innendruck rapide an und drückt das Ventilglied in seine Schließstellung zurück. Der Abström­ kanal ist damit verschlossen und der Verbrennungsmotor kann ohne Druckverlust ordnungsgemäß arbeiten.

Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß für den Einbau des Dekompressionsventils ein nicht unerheblicher Platzbedarf besteht, wobei ein derartiger Raum insbesondere bei handge­ führten und tragbaren Arbeitsgeräten nur in sehr begrenztem Maße zur Verfügung steht. Um eine zusätzliche Öffnung im Zylinder zu vermeiden und um das Dekompressionsventil fest an der Außenseite des Zylinders zu verankern, umgreift ein Flansch des Ventilsitzes die Zündkerze und ist von dieser gegen den Zylinder gedrückt. Dabei ist neben einem zusätz­ lichen, das Gesamtgewicht erhöhenden Materialaufwand eine hohe Maßgenauigkeit bei der Fertigung und Montage des De­ kompressionsventils erforderlich, um zu gewährleisten, daß der Abströmkanal mit der Zylinderöffnung kommuniziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit der für die Zündkerze vorgesehenen Zylinderöffnung kommunizierendes Dekompressionsventil zu schaffen, das bei geringstmöglichem Platzbedarf einfach herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Dekompressionsventil nach Gat­ tungsbegriff mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die gemeinsame Anordnung von Ventilglied und Zünd­ kerze in der Öffnung im Zylinder wird für den Einbau des Dekompressionsventils kein zusätzlicher Raum benötigt; die Bauhöhe ist allein von dem Platzbedarf der ohnehin vorhan­ denen Zündkerze bestimmt. Da die Zündkerze das Ventilglied durchragt, ist eine kleine Baueinheit realisierbar, wobei auf aufwendige zusätzliche Befestigungsmaßnahmen verzichtet werden kann. Die Baueinheit weist daher auch ein geringes Gewicht auf, was insbesondere bei handgeführten, tragbaren Arbeitsgeräten von Vorteil ist.

Ventilglied und Zündkerze können als gemeinsames, vormon­ tiertes Bauteil in einer Hülse, insbesondere einer Ein­ schraubhülse, geführt sein, die in die Zylinderöffnung ein­ setzbar ist. Das Ventilglied kann axial translatorisch zwi­ schen seiner Schließstellung und seiner Öffnungsstellung verfahren, wobei diese Bewegung von der im Ventilglied ver­ ankerten Zündkerze mit ausgeführt wird.

Zweckmäßig ist das Ventilglied in Öffnungsstellung in Rich­ tung Brennraum des Zylinders verschoben, wobei das dem Brennraum zugewandte axiale Ende kegelstumpfförmig ausge­ bildet ist und die Mantelfläche des Kegelstumpfes in Schließstellung den ebenfalls kegelstumpfförmigen Ventil­ sitz, der an der Hülse im Zylinder ausgebildet ist, druck­ dicht verschließt. Bei dieser Ausbildung ist das Ventil­ glied allein durch den nach der Zündung ansteigenden Brenn­ raum-Innendruck verschließbar.

Die Masseelektrode der Zündkerze ist vorteilhaft von einem einteilig mit dem Ventilglied ausgebildeten Arm geformt, wobei der Abstand zwischen Mittelelektrode und Masseelek­ trode infolge der gekoppelten Bewegung von Ventilglied und Zündkerze immer konstant bleibt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß das Ventilglied in Öffnungsstellung durch die Kraft einer Feder verrastbar ist, wodurch verhindert wird, daß das Ventilglied während des manuell getätigten Start­ vorganges bereits beim ersten Kolbenhub noch vor Zündung des Motors in seine Schließstellung zurückversetzt wird. Auch die Schließstellung des Ventilglieds kann durch die Kraft der Feder verrastbar sein, damit das Ventilglied nicht bereits durch sein Eigengewicht oder durch Erschüt­ terungen bzw. Motorvibrationen unbeabsichtigt in Öffnungs­ stellung versetzt wird.

Die Öffnungsstellung und die Schließstellung des Ventil­ glieds können durch zwei am Außenmantel des Ventilglieds umlaufende, axial beabstandete Rastnuten bestimmt sein, in die ein von der Feder kraftbeaufschlagtes Rastglied arretierend eingreift. Die Feder wirkt radial von außen in Richtung Längsachse von Ventilglied und Zündkerze und drückt das Rastglied in die jeweilige Rastnut, so daß eine von der Feder abhängige Axialkraft aufzubringen ist, um das Ventilglied von Schließstellung in Öffnungsstellung und um­ gekehrt zu überführen.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sind den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen, in denen ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine in einen Zylinder einra­ gende Zündkerze, die in einem in Schließstellung arretierten Ventilglied eingesetzt ist,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Fig. 1 mit einem in Öffnungs­ stellung versetzten Ventilglied.

Fig. 1 zeigt ein Dekompressionsventil 1 für einen Verbren­ nungsmotor 2, beispielsweise für einen Zweitakt-Motor, der manuell zu starten ist und insbesondere in einem handge­ führten, tragbaren Arbeitsgerät wie Motorkettensäge, Trenn­ schleifer oder ähnliches eingesetzt ist. Zum Starten des Motors wird von einer Bedienungsperson ein nicht darge­ stellter Seilzugstarter betätigt, wodurch die Kurbelwelle des Motors in Bewegung versetzt wird und der in dem Zylin­ der 3 angeordnete Kolben ein in den Brennraum 4 eingeström­ tes Kraftstoff/Luftgemisch verdichtet, das von der Zünd­ kerze 11 gezündet wird. Um die von der Bedienungsperson aufzubringende Kraft zum Starten des Motors so gering wie möglich zu halten, ist am Zylinder 3 das Dekompressions­ ventil 1 angeordnet, das geöffnet werden kann, so daß der Überdruck im Brennraum 4 in die Umgebung geleitet werden kann und die Kompression im Brennraum abgebaut wird. Neben einer geringeren Kraft zum Starten des Motors ist hierdurch auch eine höhere Startdrehzahl erreicht, wodurch die Startversuche bis zur Zündung des Motors herabgesetzt sind.

Das Dekompressionsventil 1 weist ein Ventilglied 6 auf, das von einer vorgebbaren, den Brennraum 4 des Zylinders 3 ent­ lastenden Öffnungsstellung 8 in eine Schließstellung 9 überführbar ist. In Öffnungsstellung 8 kommuniziert ein Ab­ strömkanal 10 des Dekompressionsventils mit der Zylinder­ öffnung 5, in die die Zündkerze 11 eingesetzt ist. Der Überdruck im Brennraum 4 ist während des Startvorganges durch den Abströmkanal 10 in Richtung der Pfeile 27 ins Freie geleitet, siehe Fig. 2.

Um ein einfach herzustellendes Dekompressionsventil zu schaffen, das mit geringstmöglichem Platzbedarf auskommt, ist vorgesehen, daß das Ventilglied 6 in der Öffnung 5 im Zylinder 3 angeordnet und von der Zündkerze 11 durchragt ist. Das Ventilglied 6 und die Zündkerze 11 weisen zweck­ mäßig die gleiche Längsachse 25 auf, die im gezeigten Aus­ führungsbeispiel senkrecht zur Zylinderoberfläche verläuft. Die Überführung von Schließstellung 9 in Öffnungsstellung 8 erfolgt durch eine axiale Lageverstellung des Ventilglieds 6 in Richtung der Längsachse 25.

Die Zündkerze 11 und das Ventilglied 6 bilden vorteilhaft ein gemeinsames Bauteil, so daß Zündkerze und Ventilglied die gleiche axiale Öffnungs- bzw. Schließbewegung ausfüh­ ren. Das dem Brennraum 4 zugewandte Ventilglied 6 ist ein­ teilig mit einem etwa hohlzylindrischen Ventilschaft 36 ausgebildet, der in seinem inneren Hohlraum die Zündkerze 11 aufnimmt, wobei die von dem Isolierkörper 14 umfaßte Mittelelektrode 13 der Zündkerze in den Brennraum 4 ein­ ragt. Die in geringem Abstand zur Mittelelektrode 13 ange­ ordnete Masseelektrode 12 ist zweckmäßig einteilig mit dem Ventilglied 6 ausgebildet, indem ein an dem in den Brenn­ raum 4 einragenden axialen Ende 16 des Ventilglieds ein die Mittelelektrode übergreifender Arm angeordnet ist. Durch die axiale Lagefixierung der Zündkerze 11 am Ventilglied 6 und am Ventilschaft 36 bleibt der Abstand zwischen Mittel­ elektrode 13 und Masseelektrode 12 sowohl in Öffnungsstel­ lung als auch in Schließstellung des Dekompressionsventils immer konstant.

Das axiale Ende 16 des Ventilglieds 6 ist kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei in Schließstellung 9 die Zylinderöffnung 5 druckdicht verschlossen ist, indem die Mantelfläche 18 des Ventilglieds 6 an einem ebenfalls kegelstumpfförmigen Ventilsitz 35 des Dekompressionsventils anliegt. In der in Fig. 2 gezeigten Öffnungsstellung 8 ist das Ventilglied 6 in Richtung Brennraum 4 des Zylinders verschoben, wodurch der Abströmkanal 10 mit dem Brennraum 4 kommunizieren kann und der Überdruck im Brennraum durch den Abströmkanal 10 ins Freie geleitet ist. Der Abströmkanal 10 ist von einem Ringkanal 37, der in Richtung der Längsachse 25 verläuft und in zylindrischer Ausbildung den Ventilschaft 36 umgreift, und einem Verbindungskanal 26 gebildet; der Ver­ bindungskanal 26 verläuft radial zur Längsachse 25 und stellt die Verbindung zwischen dem Ringkanal 37 und der Um­ gebung her.

Das Ventilglied 6 und der Ventilschaft 36 können in einer Hülse 7 etwa spielfrei gehalten sein, insbesondere einer Einschraubhülse, die in die Zylinderöffnung 5 eingesetzt ist, wobei der Ventilsitz 35 an der dem Brennraum 4 zuge­ wandten Seite der Hülse 7 angeordnet ist. Die Hülse 7 weist eine erweiterte, radial umlaufende Schulter 28 auf, die auf der Außenseite des Zylinders aufliegt und die axiale Ein­ stecktiefe der Hülse begrenzt.

Zweckmäßig ist das Ventilglied 6 in Öffnungsstellung 8 durch die Kraft einer Feder 19 verrastbar. Hierfür ist am Außenmantel 20 des Ventilschafts 36 eine umlaufende Rastnut 21 vorgesehen, in die ein von der Feder 19 kraftbeauf­ schlagtes Rastglied 23 arretierend eingreift. Das Rastglied 23 ist als Kugel ausgebildet, die in einem radial verlau­ fenden Kanal 29 in der Hülse 7 angeordnet ist und durch die Kraft der Feder 19 in Richtung Außenmantel 20 des Ventil­ schafts 36 beaufschlagt ist. In der Öffnungsstellung der Fig. 2 drückt die Feder das Rastglied 23 in die Rastnut 21, woraufhin das Ventilglied in Öffnungsstellung 8 arretiert ist. Um das Ventilglied von Öffnungsstellung 8 in Schließ­ stellung 9 zu überführen, muß das Rastglied 23 entgegen der Kraft der Feder 19 aus der Rastnut 21 herausgedrückt wer­ den, indem das Rastglied 23 radial nach außen in den Kanal 29 verschoben wird.

In gleicher Weise ist auch die in Fig. 1 gezeigte Schließ­ stellung des Ventilglieds 6 durch die Kraft der Feder 19 verrastbar. Etwa parallel zur Rastnut 21 ist mit axialem Abstand eine zweite Rastnut 22 am Außenmantel 20 des Ven­ tilschafts vorgesehen, in die das Rastglied 23 in Schließ­ stellung 9 eingreift. Zur Überführung von Schließstellung in Öffnungsstellung muß daher ebenfalls die Kraft der Feder 19 überwunden werden. Zweckmäßig ist die Nuttiefe der Nuten 21 und 22 gleich ausgebildet, so daß die Kraft zum Lösen des Ventilglieds 6 aus seiner Schließstellung und seiner Öffnungsstellung gleich groß ist.

Am Außenmantel der Hülse 7 ist ein Haltering 30 angeordnet, der den Kanal 29, in den die Feder 19 und das Rastglied 23 eingebracht sind, nach außen verschließt. Die Feder 19 stützt sich am Innenmantel des Halterings 30 ab; die Länge des Kanals 29 ist vorzugsweise so bemessen, daß das Rastglied 23 bei eingedrückter Feder 19 vollständig in den Kanal 29 versenkbar ist.

Auf der dem Kanal 29 diametral gegenüberliegenden Seite ist der Verbindungskanal 26 angeordnet, wobei in den Haltering 30 eine mit dem Verbindungskanal fluchtende Öffnung einge­ bracht ist, damit der Überdruck im Brennraum 4 über den Ringkanal 37 und den Verbindungskanal 26 nach außen gelei­ tet werden kann. Gemäß einer nicht gezeigten Ausführung kann ein weiterer Kanal mit Feder und Rastglied zur Kraft­ beaufschlagung des Ventilschafts vorgesehen sein, der bei­ spielsweise auf der dem Kanal 29 gegenüberliegenden Seite angeordnet sein kann. In diesem Fall liegt der Verbindungs­ kanal 26 im Bereich zwischen den beiden Feder und Rastglied auf nehmenden Kanälen 29. Der Haltering 30 ist in Einbaulage unverlierbar, vorzugsweise durch Aufpressen, zwischen dem Zylinder 3 und einem radial überstehenden Abschnitt 34 der Hülse 7 gehalten.

Im Bereich des dem Brennraum abgewandten axialen Endes ist am Ventilglied 6 ein umlaufender, radial über den Außenman­ tel 20 überstehender Klemmring 31 angeordnet, der in Öff­ nungsstellung an der axialen Stirnseite 32 der Hülse 7 auf­ liegt. Hierdurch ist die maximale Einstecktiefe des Ventil­ glieds 6 in den Brennraum 4 fest vorgegeben, um zu verhin­ dern, daß das Ventilglied unbeabsichtigt zu tief in den Brennraum verschoben wird.

Gemäß einer nicht gezeigten Ausführung kann auf den Klemm­ ring 31 auch verzichtet werden, wenn sichergestellt ist, daß das Rastglied 23 nicht vollständig in den Kanal 29 ver­ senkbar ist, indem beispielsweise der Durchmesser des als Kugel ausgebildeten Rastglieds größer ist als die Länge des Kanals 29. Der überstehende Teil des Rastglieds 23 schlägt in Öffnungsstellung an den radial überstehenden Nutrand 21′ an, so daß ein weiteres axiales Verschieben des Ventil­ glieds 6 in Richtung Brennraum verhindert ist. Der Außen­ mantel 20 des Ventilschafts 36 kann auf der dem Brennraum 4 abgewandten Seite etwa spielfrei am Innenmantel 24 der Hülse 7 anliegen, um eine sichere Führung des Ventilschafts in der Hülse zu ermöglichen.

Das Dekompressionsventil 1 ist aus wenigen Teilen aufgebaut und leicht zusammenzusetzen. Es kann als vormontierte Bau­ einheit - bestehend aus Ventilsitz, Ventilglied mit Ventil­ schaft und Zündkerze - in die Zylinderöffnung 5 eingesetzt werden. Infolge seiner kompakten Bauweise ist für das De­ kompressionsventil nicht mehr Platz benötigt als von der Zündkerze ohnehin beansprucht wird.

Claims (12)

1. Dekompressionsventil für einen Verbrennungsmotor, ins­ besondere für einen Verbrennungsmotor in einem handge­ führten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge, einem Trennschleifer oder dgl., wobei der Verbrennungsmotor (2) durch eine Zündkerze (11) fremdgezündet ist, die durch eine Öffnung (5) in den Brennraum (4) eines Zy­ linders (3) des Verbrennungsmotors (2) ragt, mit einem Abströmkanal (10), der mit der Öffnung (5) kommuniziert und der von einem Ventilglied (6) gesteuert ist, das in einer Öffnungsstellung (8) den Abströmkanal (10) zur Druckentlastung des Brennraums (4) freigibt und in einer Schließstellung (9) den Abströmkanal (10) sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (6) in der Öffnung (5) des Zylinders (3) angeordnet und von der Zündkerze (11) durchragt ist.

2. Dekompressionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (11) und das Ventilglied (6) ein gemeinsames Bauteil bilden.

3. Dekompressionsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (6) eintei­ lig mit der Masseelektrode (12) der Zündkerze (11) aus­ gebildet ist.

4. Dekompressionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (6) in Öffnungsstellung (8) in Richtung Brennraum (4) des Zy­ linders (3) verschoben ist.

5. Dekompressionsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (35) des De­ kompressionsventils konisch ausgebildet ist.

6. Dekompressionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (35) an der dem Brennraum (4) zugewandten Seite einer in die Zylin­ deröffnung (5) eingesetzten Hülse (7), insbesondere einer Einschraubhülse, angeordnet ist.

7. Dekompressionsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (6) ein­ teilig mit einem etwa hohlzylindrischen Ventilschaft (36) ausgebildet ist, der auf der dem Brennraum (4) ab­ gewandten Seite etwa spielfrei in der Hülse (7) geführt ist.

8. Dekompressionsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß etwa parallel zur Längs­ achse (25) des Dekompressionsventils (1) auf der dem Brennraum (4) zugewandten Seite zwischen dem Außenman­ tel (20) des Ventilschafts (36) und dem Innenmantel (24) der Hülse (7) ein Ringkanal (37) angeordnet ist.

9. Dekompressionsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmkanal (10) von dem Ringkanal (37) und einem sich radial erstreckenden Verbindungskanal (26) gebildet ist, über den der Ring­ kanal (37) mit der Umgebung kommuniziert.

10. Dekompressionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (6) in Öff­ nungsstellung (8) durch die Kraft einer Feder (19) ver­ rastbar ist.

11. Dekompressionsventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (6) durch die Kraft der Feder (19) in Schließstellung (9) ver­ rastbar ist.

12. Dekompressionsventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenmantel (20) des Ventilglieds (6) zwei umlaufende, axial beabstandete, die Öffnungsstellung (8) und die Schließstellung (9) bestimmende Rastnuten (21, 22) eingebracht sind, in die ein von der Feder (19) kraftbeaufschlagtes Rastglied (23) verrastend eingreift.