DE19803277C2

DE19803277C2 - Schalldämpfer für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19803277C2
Application number: DE19803277A
Authority: DE
Inventors: Yasuharu Sato; Yukio Sakaguchi; Kengo Kubo
Original assignee: Kioritz Corp
Current assignee: Kioritz Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 2000-01-20
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: DE19803277A1; US5902971A; JPH10212939A; JP3830218B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer bzw. einen Aus pufftopf für einen kleinen luftgekühlten Zweitakt-Benzin-Ver brennungsmotor, der zur Verwendung in einer tragbaren kleinen Arbeitsmaschine geeignet ist, wie etwa einer Heckenschneide maschine oder einer Kettensäge. Insbesondere betrifft die Er findung eine Luftzufuhrvorrichtung für einen Schalldämpfer, in welchem ein Oxidationskatalysator aufgenommen ist, um Ab gasbestimmungen Rechnung zu tragen.

Angesichts der neuerdings zunehmenden Bedeutung von Umweltbe langen, ist eine Reduzierung von HC-, CO-, NOx-Gehalt in Ab gas, das aus einem Motor ausgetragen wird, nunmehr selbst für kleine luftgekühlte Zweitakt-Benzin-Verbrennungsmotoren er forderlich, der in einer tragbaren kleinen Arbeitsmaschine eingesetzt wird, wie etwa einer Heckenschneidemaschine oder einer Kettensäge. Beispielsweise ist in Übereinstimmung mit der Abgaskontrollverordnung in Kalifornien, bekannt als CARB 1999, festgesetzt, daß CO auf 130 g/bhp-h oder weniger, der gesamte Kohlenwasserstoffgehalt (THC) auf 50 g/bhp-h oder we niger und NOx auf 4 g/bhp-h oder weniger, beginnend mit dem Jahr 1999 reduziert werden muß.

Um dieser Abgasbestimmung Rechnung zu tragen, sind zahlreiche Maßnahmen vorgeschlagen worden, wie etwa das Verbessern der Verbrennungskammer von Verbrennungsmotoren, das Modifizieren der Form der Ansaug/Ausströmöffnungen oder der Spülöffnung der Zylinder von Verbrennungsmotoren, und das Bereitstellen eines Abgassystems mit einem Abgasreinigungsmittel, wie etwa einem Oxidationskatalysator. Sämtliche dieser Anstrengungen waren jedoch nicht erfolgreich, bislang ein zufriedenstellen des Ergebnis zu erzielen.

Die Anmelderin bzw. Rechtsinhaberin der vorliegenden Anmel dung bzw. Erfindung hat als Gegenmaßnahme in Übereinstimmung mit der vorstehend genannten Abgasbestimmung ein System vor geschlagen, bei welchem Abgas, das aus der Ausströmöffnung des Motors ausgetragen wird, direkt in einen Schalldämpfer eingeleitet wird, der in dem Motorkörper angeordnet ist, wo bei der Schalldämpfer mit einem Oxidationskatalysator in spe zieller Weise zum Reinigen des Abgases versehen ist. Die in der japanischen Patentanmeldung H7-272959 (entsprechend der US-Patentanmeldung Nr. 08/733 299) ausgeführten Maßnahmen se hen vor, daß ein Oxidationskatalysatoraufbau zunächst gebil det wird, indem ein gewebeartiger Oxidationskatalysator auf einem funkenrückhaltenden Metallgitter gebildet wird, das einen peripheren Faltabschnitt aufweist, um ein Laminat zu erhalten. Der periphere Faltabschnitt des Metallgitters wird daraufhin um die gesamte oder nahezu die gesamte Peripherie des Laminats geschlagen, um dadurch einen U-förmigen oder V- förmigen Oxidationskatalysatoraufbau bereitzustellen, der daraufhin in dem Schalldämpfer angeordnet wird (Stand der Technik Nr. 1). Die in der japanischen Patentanmeldung H7- 343092 ausgeführten Maßnahmen sehen vor, daß ein Oxidations katalysator mit einem luftdurchlässigen Metallschaumkörper in einem Abgaseinlaßabschnitt des Schalldämpfers angeordnet ist (Stand der Technik Nr. 2).

In Übereinstimmung mit dem Schalldämpfer, der den Oxidations katalysator enthält, wie im Stand der Technik Nr. 1 und 2 vorgeschlagen, sind der Aufbau des Schalldämpfers selbst, die Form des Oxidationskatalysators und die Auslegung des Kataly sators noch nicht so optimiert, daß die Abgasreinigungseigen schaft des Katalysators in ausreichendem Maße verbessert ist.

Außerdem sind Maßnahmen zum Verbessern der Montageeigen schaft, der An- bzw. Zusammenbaueigenschaft und der Konstruk tionsfreiheit des Schalldämpfers in bezug auf den Motor nicht vollständig berücksichtigt. Darüber hinaus ist dem Problem keine spezielle Beachtung geschenkt worden, das aus der Erhö hung der Temperatur des Abgases aufgrund seiner Reaktion mit dem Oxidationskatalysator (oxidative Verbrennung) resultiert.

Unter diesen Umständen hat die Anmelderin vorliegender Anmel dung einen verbesserten Schalldämpfer für einen kleinen luft gekühlten Zweitakt-Benzin-Verbrennungsmotor vorgeschlagen, wie in der japanischen Patentanmeldung H8-84260 und in der japanischen Patentanmeldung H8-84324 (entsprechend der US-Pa tentanmeldung Nr. 08/773 978), welche die vorstehend genann ten Probleme berücksichtigen, ausgeführt. Dieser verbesserte Schalldämpfer ist mit einer Expansionskammer versehen, in welche Abgas eingeleitet wird, das von der Ausströmöffnung des Motors ausgestoßen wird. Die Expansionskammer ist in senkrechter Richtung mittels einer Trennplatte in eine erste Expansionskammer und eine zweite Expansionskammer unterteilt. Diese Trennplatte ist mit einem Oxidationskatalysator verse hen, der aus einem Metallschaumkörper mit Gasdurchlässigkeit besteht. Abgas wird demnach anfänglich in die erste Expan sionskammer eingeleitet und daraufhin über den Oxidationska talysator in die zweite Expansionskammer überführt. Im Fall der japanischen Patentanmeldung H8-84324 ist eine Außenluft ansaugeinrichtung in der Nähe des Abgaseinlaßabschnitts der ersten Expansionskammer angebracht. Diese Außenluftansaugein richtung ist dazu ausgelegt, Außenluft in die Expansionskam mer einzuleiten, indem aus dem Strahlstrom des Abgases in die Expansionskammer hinein Nutzen bzw. Vorteil gezogen wird.

Obwohl dieser modifizierte Schalldämpfer dazu ausgelegt ist, Außenluft einzuleiten, indem aus dem Strahlstrom des Abgases Nutzen gezogen wird, ist es schwierig, eine ausreichende Luftmenge einzuleiten, um den CO-Bestandteil ausreichend zu reduzieren, und zwar sogar mit der Kraft des Strahlstroms des Abgases. Wenn der CO-Bestandteil in dem Abgas minimiert wer den soll, ist es erforderlich, daß der CO-Bestandteil mit dem O₂ in der Luft zur Reaktion gebracht wird, um CO₂ zu erzeu gen. Wenn die Luftmenge, die in den Schalldämpfer eingeleitet wird, indem aus dem Strahlstrom des Abgases Nutzen gezogen wird, nicht ausreicht, ist jedoch die Menge an O₂, die für die Reaktion zur Verfügung steht, unzureichend, so daß die Reaktion von CO zum Erzeugen von CO₂ begrenzt ist, wodurch es schwierig ist, den CO-Bestandteil ausreichend zu reduzieren.

Im Fall von Viertaktmotoren, die in Motorfahrzeugen oder Mo torrädern genutzt werden, ist andererseits vorgeschlagen wor den, eine Luftpumpe zu verwenden, die zum Zuführen von Außen luft zum Schalldämpfer kraftbetätigt ist. Da die Luftpumpe selbst jedoch relativ teuer und schwer ist, was eine spe zielle Antriebsvorrichtung erfordert, ist sie zur Verwendung mit einem Schalldämpfer für einen kleinen luftgekühlten Zwei takt-Benzin-Verbrennungsmotor nicht geeignet, der zur Verwen dung in tragbaren kleinen Arbeitsmaschinen geeignet ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Luftzufuhrvorrichtung für einen Schalldämpfer eines Verbren nungsmotors zu schaffen, der leichtgewichtig, leicht zu betä tigen, einfach aufgebaut und in der Lage ist, eine ausrei chende Luftmenge wirksam zuzuführen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen angegeben.

Mit anderen Worten umfaßt der Schalldämpfer für einen Zwei takt-Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Expansionskammer, in welche Abgas eingeleitet wird, das von der Ausströmöffnung des Verbrennungsmotors ausgestoßen wird, eine Luftzufuhrvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Außenluft in die Expansionskammer zuzuführen, und ein Reinigungsele ment, das in der Expansionskammer angeordnet ist. Die Luftzu fuhrvorrichtung ist dazu ausgelegt, durch Druckpulsieren in der Kurbelkammer des Verbrennungsmotors betätigt zu werden, und sie besteht aus einer Membranpumpe.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Membranpumpe eine Druckantriebskammer auf, eine Gegen druckbetätigungskammer, die durch eine Membran von der Druck antriebskammer getrennt ist, und ein Ventilsystem, das ein Ansaugventil und ein Austragventil umfaßt. Die Druckantriebs kammer steht mit der Kurbelkammer in Verbindung und die Ge gendruckbetätigungskammer steht nicht nur mit der Außenat mosphäre durch das Ansaugventil in Verbindung, sondern auch mit der Expansionskammer des Schalldämpfers durch das Aus tragventil.

In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Er findung ist die Expansionskammer mit einem Lufteinlaßrohr versehen, das mit der Luftzufuhrvorrichtung in Verbindung steht, und außerdem im Bereich der Abgaseinlaßöffnung mit einem Venturi-Rohr versehen, das so angeordnet ist, daß Abgas durch das Venturi-Rohr hindurchtreten kann, wobei der Eng stellenabschnitt des Venturi-Rohrs mit dem Lufteinlaßrohr in Verbindung steht.

In dem Schalldämpfer für den Zweitakt-Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend erläutert, wird Abgas, das von der Ausströmöffnung des Motors ausgestoßen wird, in die erste Expansionskammer mit hoher Geschwindigkeit ungefähr gleich der Schallgeschwindigkeit eingeleitet, und das Abgas, das dadurch in die erste Expansionskammer einge leitet wird, wird in die erste Expansionskammer expandiert und diffundiert, wodurch das Abgasgeräusch abgeschwächt ist. Andererseits wird die Membranpumpe in Übereinstimmung mit der Druckänderung in der Kurbelkammer des Motors so betätigt, daß die Außenluft durch das Lufteinlaßrohr angesaugt wird und diese Luft in die Expansionskammer des Schalldämpfers über das Luftaustragrohr ausgetragen wird. Das Abgas, das in die Expansionskammer eingeleitet wird, wird daraufhin mit der Luft gemischt, die von dem Lufteinlaßrohr ausgestoßen wird.

Da, wie vorstehend erläutert, die Außenluft zwangsweise in die Expansionskammer des Schalldämpfers durch Einwirkung der Membranpumpe zugeführt wird, wird die Sauerstoffmenge in der ersten Expansionskammer vergrößert, wodurch die Oxidationsre aktion des Kohlenmonoxids gefördert wird. Der CO-Bestandteil im schließlich ausgetragenen Abgas ist damit deutlich redu ziert.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird die als Luftzufuhr vorrichtung zum Zuführen von Luft in den Schalldämpfer ver wendete Membranpumpe angetrieben, indem aus dem Druckpulsie ren in der Kurbelkammer des Verbrennungsmotors Nutzen gezogen wird, wodurch die Notwendigkeit für ein weiteres spezielles Pumpmittel entfällt.

Da die Membranpumpe einen Ventilbestandteil umfaßt, der als Absperrventil arbeitet, wird das Abgas selbst dann, wenn das Abgas in die Membranpumpe durch das Lufteinlaßrohr zuströmt, durch den Ventilbestandteil behindert bzw. zurückgehalten, wodurch verhindert wird, daß Abgas in die Atmosphäre aus leckt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel haft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers zusammen mit einen kleinen luftgekühlten Zweitakt-Benzinmotor, an welchem der Schall dämpfer angebracht ist, und

Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines mit einem Venturi-Rohr ausgerüsteten Schalldämpfers, der eine weitere Ausführungs form der Luftzufuhrvorrichtung des erfindungsgemäßen Schall dämpfers darstellt.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Luftzufuhrvorrichtung für den erfindungsgemäßen Schalldämpfer zusammen mit einem kleinen luftgekühlten Zweitakt-Benzinmotor (auf den nachfol gend als "Verbrennungsmotor" oder einfach als "Motor" bezug genommen wird), an welchem der Schalldämpfer angebracht ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist an dem Verbrennungsmotor 1 ein Schalldämpfer 20 angebracht. Eine Membranpumpe 70, die als Luftzufuhrvorrichtung dient, ist zwischen dem Verbrennungsmo tor 1 und dem Schalldämpfer 20 angeordnet, bzw. zwischen diese Teile geschaltet (wie strichliert gezeigt).

Der Verbrennungsmotor 1 besteht aus einem kleinen luftgekühl ten Zweitakt-Benzinmotor vom Schnürle-Spülführungstyp, der üblicherweise als Energiequelle in einer tragbaren Arbeitsma schine, wie etwa einer Heckenschneidemaschine oder einer Ket tensäge montiert ist. Die Verdrängung eines derartigen Motors beträgt typischerweise etwa 23 cm³. Dieser Motor 1 umfaßt einen Zylinder 2 mit einer halbkugelförmigen Verbrennungskam mer 5, die mit einer Zündkerze 15 versehen ist, eine Kurbel kammer 3, die unter sowie in Verbindung mit dem Zylinder 2 angeordnet ist, einen Kolben 4, der in dem Zylinder 2 beweg lich enthalten bzw. eingesetzt ist, eine Ansaugöffnung 7, die mit einem Luftbrennstoff-Gemischzuführdurchlaß 8 in Verbin dung steht, eine Ausströmöffnung 10, die mit einem Schalldämpfer bzw. Auspufftopf 20 in vorbestimmter Weise in Verbindung steht, wie nachfolgend erläutert, angeordnet auf beiden Sei ten, in der Ebene von Fig. 1 gesehen, und ein Paar von Spülöffnungen (nicht gezeigt), die auf den vorderen und hin teren Seiten (gesehen in der Ebene von Fig. 1) in vorbestimm ter Weise angeordnet sind. In derselben Weise wie bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor wird die hin- und herlaufende Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 4 über eine Verbindungs stange 11 in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 12 umge setzt, die mit einem Ausgleichgewicht 14 versehen ist, das in der Kurbelkammer 6 angeordnet ist, wobei die Wellenleistungs abgabe als Antriebsenergie der vorstehend genannten tragbaren Arbeitsmaschine genutzt wird.

Der Schalldämpfer 20 gemäß dieser Ausführungsform ist über eine wärmeisolierende Platte 22 an dem Außenabschnitt der Ausströmöffnung 10 des Zylinders 2 des Motors 1 angebracht. Der Schalldämpfer 20 umfaßt eine erste Expansionskammer 31 und eine zweite Expansionskammer 32, die mittels einer Trenn platte 40 getrennt sind, die vertikal (in Richtung der Höhe des Verbrennungsmotors 1) angeordnet ist. Die Trennplatte 40 besteht bevorzugt aus Edelstahl (SUS) mit einer Wärmeleit fähigkeit von etwa einem Drittel von derjenigen einer übli chen Kohlenstoffstahlplatte.

Die erste Expansionskammer 31 weist einen doppelten Wandab schnitt mit einer kastenförmigen oder zylindrischen Innen wandplatte 41 auf, deren linke und rechte Seiten (in der An sicht von Fig. 1) offen sind, eine äußere Wandplatte 36, de ren rechte Seite (in der Ansicht von Fig. 1) offen ist, und die Trennplatte 40, wobei diese Teile insgesamt die Form eines rechteckigen Quaders bilden. Die Außenwandplatte 36 ist an einem Abschnitt, welcher dem Außenseitenabschnitt der Aus strömöffnung 10 entspricht, mit einer Verstärkungsplatte 24 versehen, und außerdem mit einer Abgaseinlaßöffnung 27 zum Einleiten des Abgases, das von der Ausströmöffnung 10 ausge stoßen wird, in den Schalldämpfer 20. Ein diametral- bzw. durchmesservergrößerter Abschnitt 41a der Innenwandplatte 41, der benachbart zu der Trennplatte 40 angeordnet ist, ist an die Außenwandplatte 36 geschweißt oder anderweitig gegenüber dieser hermetisch abgedichtet. Die Innenwandplatte 41 ist ebenfalls hermetisch an bzw. gegenüber der linken Seite der Außenwandplatte 36 (in der Ansicht von Fig. 1) abgedichtet. Sowohl die Innenwandplatte 41 wie die Außenwandplatte 36 mit Ausnahme der hermetisch abgedichteten Abschnitte sind vonein ander mit einem geeigneten Abstand beabstandet und bilden da durch einen ersten Luftraum bzw. -zwischenraum Sa dazwischen.

Andererseits umfaßt die zweite Expansionskammer 32 einen Dop pelwandabschnitt 32a (der aus einer kastenförmigen oder zy lindrischen Innenwandplatte 42 mit einer Öffnung auf ihrer linken Seite in der Ansicht von Fig. 1 und einer Außenwand platte 37 besteht) und die Trennplatte 40, insgesamt unter Bildung der Form eines rechteckigen Quaders. Ein diametral- bzw. durchmesservergrößerter Abschnitt 42a der Innenwand platte 42, der in der Nähe des Verbrennungsmotors 1 gelegen ist, ist hermetisch an bzw. gegenüber dem entsprechenden Ab schnitt der Außenwandplatte 37 mittels Schweißen abgedichtet. Sowohl die Innenwandplatte 42 wie die Außenwandplatte 37 mit Ausnahme dieses hermetisch abgedichteten Abschnitts sind von einander mit einem geeigneten Abstand beabstandet, wodurch dazwischen ein zweiter Luftraum bzw. -zwischenraum Sb gebil det ist.

Die Außenwandplatten 36 und 37, die jeweils eine Außenwand der ersten Expansionskammer 31 und der zweiten Expansionskam mer 32 bilden, sind mit flanschartigen Abschluß- bzw. Endab schnitten 36a und 37a versehen, die aneinander bzw. in bezug aufeinander hermetisch mittels einer geeigneten Anzahl von Beizen und Muttern 45, 45 abgedichtet sind, wobei die Trenn platte 40 dazwischen angeordnet ist.

Eine benötigte Anzahl ovaler oder rennbahnförmiger Öffnungen 38 und 39, die nebeneinander liegend gruppiert bzw. angeord net sind, sind benachbart zu der Trennplatte 40 in den oberen Flächenabschnitten der Außenwandplatten 36 und 37 gebildet, so daß die Lufträume Sa und Sb mit der Atmosphäre in Verbin dung treten können.

Ein rechteckiger quaderförmiger Oxidationskatalysator 50, der aus einem luftdurchlässigen Schaumkörper gebildet ist, ist als Abgasemissionsreiniger am unteren Abschnitt der Trenn platte 40 derart angeordnet, daß der säulenförmige Oxida tionskatalysator 50 in Dickenrichtung in die Trennplatte 40 eindringt, d. h. der säulenförmige Oxidationskatalysator 50 steht in die erste Expansionskammer 31 ebenso wie in die zweite Expansionskammer 32 vor. Dieser Oxidationskatalysator 50 ist in einem Gehäuse 52 entnehmbar bzw. lösbar derart ge tragen, daß, nachdem der Oxidationskatalysator 50 in das Ge häuse 52 eingesetzt ist, ein Paar von klauenförmigen Anschlä gen 52a und 52b, die im Mittenabschnitt des unteren linken Rands und am Mittenabschnitt des oberen rechten Rands des Ge häuses 52 gebildet sind, umgebogen werden, um den Oxidations katalysator 50 zu halten, wodurch es möglich ist, ihn erfor derlichenfalls auszutauschen.

Der Schalldämpfer 20 ist an dem Zylinder 2 des Verbrennungs motors 1 mittels eines Paars von Bolzen 54 (in Fig. 1 strichliert gezeigt) angebracht, die zu beiden Seiten davon derart angeordnet sind, daß die Ausströmöffnung 10 des Ver brennungsmotors 1 mit der Abgaseinlaßöffnung 27 auf einem Ni veau in Verbindung steht, das höher ist als die Lage des Oxi dationskatalysators 50 (in der Ansicht von Fig. 1) auf der Trennplatte 40.

Ein eine Abgasaustragöffnung bildendes Auspuffrohr 60 zum Aus tragen von Abgas in die Außenluft ist an der oberen rechten Ecke der zweiten Expansionskammer 32 angeordnet und durch eine Tragstütze 59 getragen. Die optimalen Abmessungen der Länge und des Innendurchmessers des Auspuffrohrs 60 können bestimmt werden, indem die Verbesserung der Leistungsabgabe und die Abschwächung von Geräusch in Betracht gezogen werden.

Das Volumen des Schalldämpfers 20 gemäß dieser Ausführungs form ist relativ groß im Vergleich zu demjenigen, das bei dem herkömmlichen Verbrennungsmotor bei nahezu derselben Verdrän gung verwendet wird, beispielsweise 1,5 bis 2 mal (etwa 18 mal so groß wie die Verdrängung des Motors) so groß wie das Volumen des herkömmlichen Schalldämpfers (siehe Stand der Technik Nr. 1 und 2).

An dem oberen linken Abschnitt des Schalldämpfers 20 ist ein Lufteinlaßrohr 53 befestigt, das von der Außenseite in die erste Expansionskammer 31 des Schalldämpfers 20 vorsteht.

Die Membranpumpe 70, die als Luftzufuhrvorrichtung verwendet wird, ist mit einer Druckantriebskammer 72 und einer Gegen druckbetätigungskammer 73 versehen, die durch eine Membran 71 voneinander getrennt sind, und außerdem mit einem Ventilsy stem 77 und einer Schließplatte 81. Die Druckantriebskammer 72 ist mit einem Verbindungsrohr 75 versehen, das mit der Kurbelkammer 6 des Verbrennungsmotors 1 über ein zusätzliches Verbindungsrohr 76 in Verbindung steht.

Andererseits ist die Gegendruckbetätigungskammer 73 mit einem Paar von Öffnungen 73a und 73b versehen, die dazu dienen, Luft einzuleiten bzw. auszutragen. Das Ventilsystem 77 ist aus einer Laminatstruktur mit einem Paar von elastischen Mem branen 78 und 79 gebildet, und ein dünnes Ventilblech 80 ist dazwischen angeordnet. Das Ventilsystem 77 ist zwischen der Schließplatte 81 und der Gegendruckbetätigungskammer 73 ange ordnet und integral an beiden befestigt.

Die Schließplatte 81 ist mit einem Lufteinlaßrohr 82 und einem Luftaustragrohr 83 versehen, die koaxial zu den Öffnun gen 73a bzw. 73b angeordnet sind. Das dünne Ventilblech 80 ist ebenfalls mit kleinen Öffnungen 80a und 84b versehen, die koaxial zu den Öffnungen 73a bzw. 73b angeordnet sind und einen kleineren Durchmesser haben als diese.

Die elastische Membran 78 ist an ihrem Seitenabschnitt, der zum Lufteinlaßrohr 82 weist, mit einem Einlaßventilbauteil 78a versehen, das dazu ausgelegt ist, in Richtung auf die Ge gendruckbetätigungskammer 73 eine Schwing- bzw. Schwenkbewe gung auszuführen. Die weitere elastische Membran 79 ist an ihrem Seitenabschnitt, der zum Luftaustragrohr 83 weist, mit einem Auslaßventilbauteil 79a versehen, das dazu ausgelegt ist, in der Richtung entgegengesetzt zu der Gegendruckbetäti gungskammer 73 eine Schwing- bzw. Schwenkbewegung auszufüh ren. Das Paar von elastischen Membranen 78 und 79 ist an den anderen Seitenabschnitten, an welchen die Ventilbauteile 78a und 79a nicht gebildet sind, mit Öffnungen 78b bzw. 79b in Übereinstimmung mit den Öffnungen 73a und 73b versehen.

Das Luftaustragrohr 83 ist über ein Verbindungsrohr 84 mit dem Lufteinlaßrohr 53 des Schalldämpfers 20 verbunden.

Wenn demnach der Kolben 4 des Verbrennungsmotors 1 in Auf- und Abwärtsrichtung hin- und herbewegt wird, um den Druck in der Kurbelkammer 6 zu ändern, wird die resultierende Druckän derung bzw. -fluktuation (Druckpulsieren) in das Innere der Druckantriebskammer 72 der Membranpumpe 70 übertragen, wo durch eine Druckfluktuation oder ein Pulsieren innerhalb der Druckantriebskammer 72 erzeugt wird. In Übereinstimmung mit dem Druckpulsieren, das in der Druckantriebskammer 72 erzeugt wird, wird die Membran 71 ebenfalls veranlaßt, zu vibrieren, wodurch der Druck in der Gegendruckantriebskammer 73 fluk tuiert bzw. pulsiert.

Wenn die Gegendruckantriebskammer 73 negativen Druck bzw. Un terdruck führt, wird das Einlaßventilbauteil 78a der elasti schen Membran 48 veranlaßt, sich zu verbiegen, wodurch die Außenluft von dem Lufteinlaßrohr 82 in die Gegendruckan triebskammer 73 zuströmen kann. Wenn andererseits der Druck in der Gegendruckantriebskammer 73 höher wird als der Außen atmosphärendruck, wird das Einlaßventilbauteil 78a im Sitz auf dem dünnen Ventilblech 80 gehalten, um die Einlaßöffnung 80a zu verschließen, wodurch verhindert wird, daß Außenluft der Gegendruckantriebskammer 73 zuströmt. Das Abgasventilbau teil 79a der weiteren elastischen Membran 79 wird auf dem dünnen Ventilblech 80 im Sitz gehalten, um die Austragöffnung 80b zu verschließen, wenn die Gegendruckantriebskammer 73 Un terdruck führt, wodurch verhindert wird, daß Außenluft in das Luftaustragrohr 83 ausgetragen wird. Wenn hingegen der Druck innerhalb der Gegendruckantriebskammer 73 höher wird als der Druck innerhalb des Luftaustragrohrs 83, wird das Abgasven tilbauelement 79a der elastischen Membran 79 veranlaßt, sich zu verbiegen, wodurch Luft von der Gegendruckantriebskammer 73 in das Luftaustragrohr 83 ausgetragen wird.

Bei dem Verbrennungsmotor 1, der mit dem Schalldämpfer 20 versehen ist, welcher die vorstehend genannte Membranpumpe 70 gemäß dieser Ausführungsform aufweist, wird das Abgas, das von der Ausströmöffnung 10 des Motors 1 ausgestoßen wird, dazu gezwungen, in die erste Expansionskammer 31 mit einer hohen Geschwindigkeit zu strömen (wie in Fig. 1 strichpunk tiert gezeigt), die nahezu äquivalent zur Schallgeschwindig keit ist bzw. dieser nahezu entspricht, um in diese expan diert und diffundiert zu werden. Dadurch wird das Abgasge räusch abgeschwächt.

Andererseits wird die Membranpumpe 70 in Übereinstimmung mit der Druckfluktuation (Pulsieren) in der Kurbelkammer 6 des Verbrennungsmotors 1 betätigt, wodurch. Außenluft von dem Lufteinlaßrohr 82 angesaugt wird, woraufhin die Luft in das Luftaustragrohr 83 ausgetragen wird. Die in das Luftaustrag rohr 83 eingeleitete Luft strömt durch das Verbindungsrohr 84 zu dem Lufteinlaßrohr 53, von welchem die Luft in die erste Expansionskammer 31 des Schalldämpfers 20 ausgestoßen wird.

Das Abgas, das in die erste Expansionskammer 31 eingeleitet wird, wird dadurch mit der Luft vermischt, die von dem Lufteinlaßrohr 53 ausgestoßen wird. Das Abgas wird daraufhin gezwungen, durch den Oxidationskatalysator 50 zu treten, und zwar unter Durchdringen der Trennplatte 40 aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der ersten Expansionskammer 31 und der zweiten Expansionskammer 32, die voneinander mittels der Trennplatte 40 getrennt sind. Nach Durchsetzen der kleinen Poren, die in dem Oxidationskatalysator 50 gebildet sind, wird das Abgas in die zweite Expansionskammer 32 eingeleitet. In diesem Fall kann das Abgas aufgrund der Wirkungen des Oxi dationskatalysators 50 effektiv mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht werden (oxidative Verbrennung), der in der ersten Expansionskammer 31 vorliegt, wodurch die im Abgas enthalte nen gesamten Kohlenwasserstoffe extrem reduziert werden. Dar aufhin wird das Abgas von der zweiten Expansionskammer 32 durch das Abgasrohr 60 ausgetragen, das am unteren Abschnitt der zweiten Expansionskammer 32 angeordnet ist.

Da die Außenluft zwangsweise in die erste Kammer 31 des Schalldämpfers 20 durch die Wirkung der Membranpumpe 70 zuge führt wird, kann die Menge an Sauerstoff (O₂) innerhalb der ersten Kammer 31 vergrößert werden, wodurch die Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) gefördert wird, und wodurch der Gehalt an CO extrem reduziert werden kann.

Da die Membranpumpe 70 als Luftzufuhrvorrichtung für den Schalldämpfer 20 bei dieser Ausführungsform verwendet wird, kann die Membranpumpe 70 betätigt werden, indem aus dem Druckpulsieren in der Kurbelkammer 6 des Verbrennungsmotors 1 Vorteil gezogen wird, wodurch der Bedarf an einer weiteren speziellen Pumpeinrichtung vermieden wird.

Da die Membranpumpe 70 die Ventilbestandteile 78a und 79a um faßt, die als Absperrventile dienen, wird das Abgas selbst dann, wenn das Abgas in dem Schalldämpfer 20 in die Membran pumpe 70 durch das Lufteinlaßrohr 53 zuströmt, durch die Ven tilbestandteile 78a und 79a behindert bzw. zurückgehalten und daran gehindert, in die Außenatmosphäre auszulecken.

Da außerdem die Membranpumpe 70 leichtgewichtig ist und klein gestaltet werden kann, kann sie problemlos an einem beliebi gen Abschnitt des Motors angebracht werden, womit sie geeig net ist, an dem Motor einer tragbaren kleinen Arbeitsmaschine angebracht zu werden.

Während vorausgehend eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen zu Darstellungszwecken erläutert wurde, versteht es sich, daß der Aufbau der Vorrichtung abge wandelt werden kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuwei chen.

Beispielsweise kann ein Venturi-Rohr 25 zusätzlich als Außen luftansaugmittel verwendet werden, wie in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Venturi-Rohr 25 so angeordnet, daß es sich entlang der Strahlströmungsrichtung des Abgases der art erstreckt, daß das Abgas durch das Venturi-Rohr hindurch von der Ausströmöffnung 10 des Verbrennungsmotors 1 hindurch treten kann. Der Engstellenabschnitt 25a des Venturi-Rohrs 25 ist mit dem Lufteinlaßrohr 53 verbunden. Das Venturi-Rohr 25 ist an der Verstärkungsplatte 24 beispielsweise mittels Schweißen befestigt.

In diesem Fall erzeugt das von der Ausströmöffnung 10 ausge tragene Abgas die Strahlströmung, wenn es durch das Venturi- Rohr 25 tritt, wodurch ein Unterdruck am End- bzw. Abschluß abschnitt des Lufteinlaßrohrs 53 erzeugt wird, das mit dem Engstellenabschnitt 25a verbunden ist. Infolge davon kann Luft, die von der Membranpumpe 70 übertragen wurde, durch diesen Unterdruck zusätzlich angesaugt werden. Aufgrund die ser Saugwirkung kann die Außenluft effektiver dazu gezwungen werden, in die erste Expansionskammer 31 des Schalldämpfers 20 zuzuströmen, wodurch ermöglicht wird, die Membranpumpe 70 zusätzlich zu minimieren.

Falls erforderlich, kann ein Filter in dem Lufteinlaßrohr 82 zu dem Zweck angeordnet sein, Fremdstoffmaterial zu hindern, in die Membranpumpe 70 einzutreten. Außerdem kann ein Strö mungssteuermittel am Luftdurchlaß angeordnet sein, der mit dem Lufteinlaßrohr 53 in Verbindung steht.

Wie vorstehend erläutert, ist die Luftzufuhrvorrichtung eines Schalldämpfers für einen Zweitakt-Verbrennungsmotor gemäß dieser Erfindung so aufgebaut bzw. konstruiert, daß Außenluft zwangsweise in die Expansionskammer des Schalldämpfers zuge führt werden kann und die Reinigungseigenschaft des Schall dämpfers zum Entfernen von schädlichen Stoffen, insbesondere von Kohlenmonoxid (CO) kann deutlich verbessert werden.

Da die vorstehend genannte Luftzufuhrvorrichtung so aufgebaut ist, daß sie betätigt wird, indem Vorteil aus dem Druckpul sieren in der Kurbelkammer des Verbrennungsmotors gezogen wird, kann ein spezielles Antriebsmittel zum Betätigen der Luftzufuhrvorrichtung entfallen.

Da darüber hinaus eine Membranpumpe als Luftzufuhrvorrichtung verwendet wird, kann die Vorrichtung leichtgewichtig und mit kleiner Abmessung hergestellt werden, so daß im Hinblick auf das Positionieren der Vorrichtung nur im geringem Maße Be schränkungen zu beachten sind. Die Vorrichtung ist damit dazu geeignet, am Verbrennungsmotor einer tragbaren kleinen Ar beitsmaschine angebracht zu werden.

Claims

1. Schalldämpfer für einen Zweitakt-Verbrennungsmotor mit einer Kurbelkammer, aufweisend:
Eine Expansionskammer zum Aufnehmen von Abgas, das von dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird,
eine Luftzufuhrvorrichtung zum Zuführen von Außenluft zu der Expansionskammer, wobei die Luftzufuhrvorrichtung durch das Druckpulsieren in der Kurbelkammer des Verbrennungsmotors betätigt ist, und
ein Reinigungselement, das in der Expansionskammer ange ordnet ist.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, wobei die Luftzufuhrvor richtung eine Membranpumpe umfaßt.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, wobei die Membranpumpe aufweist:
Eine Druckantriebskammer, die mit der Kurbelkammer in Verbindung steht,
eine Gegendruckbetätigungskammer,
eine Membran, welche die Druckantriebskammer von der Ge gendruckbetätigungskammer trennt,
ein Ventilsystem, welches ein Ansaugventil und ein Aus tragventil aufweist, und
wobei die Gegendruckbetätigungskammer mit der Außenat mosphäre durch das Ansaugventil und mit der Expansionskammer durch das Austragventil in Verbindung steht.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, außerdem auf weisend ein Lufteinlaßrohr, das mit der Expansionskammer ver bunden ist, um mit der Luftzufuhrvorrichtung Verbindung her zustellen.

5. Schalldämpfer nach Anspruch 4, außerdem aufweisend ein Venturi-Rohr, das innerhalb der Expansionskammer vorgesehen und positioniert ist, um es dem Abgas zu erlauben, durch das Venturi-Rohr zu treten, wobei ein Engstellenabschnitt des Venturi-Rohrs mit dem Lufteinlaßrohr in Verbindung steht.