DE202011000535U1

DE202011000535U1 - Zweitaktmotor mit einem Schalldämpfer

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Publication number: DE202011000535U1
Application number: DE202011000535U
Authority: DE
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-06-12
Anticipated expiration: 2021-03-10

Abstract

Zweitaktmotor (100) für ein Motorarbeitsgerät mit einem Schalldämpfer (10), insbesondere für ein handbetriebenes Motorarbeitsgerät wie ein Garten- und Grünanlagenpflegegerät, ein Handwerkzeug wie eine Kettensäge, eine Handkreissäge oder ein Trennschleifer oder für ein Kleinkraftrad, einen Bootsmotor(10) einen Schalldämpfereinlass (11) aufweist, an den sich ein Strömungskanal (12) anschließt, sodass – der Strömungskanal (12) mittels dem Schalldämpfereinlass (11) an einen Auslass eines Brennraumes (13) des Zweitaktmotors anbringbar ist, – und wobei wenigstens ein Überströmkanal (25) in den Brennraum (13) mündet, über den Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum (13) eintritt, wenn sich ein den Brennraum (13) beweglich begrenzender Kolben (21) im Bereich des unteren Totpunktes (BDC) befindet, – wobei der Strömungskanal (12) am dem Schalldampfereinlass (11) gegenüberliegenden Kanalende (14) in eine erste Kammer (15) mündet, – wobei ferner eine zweite Kammer (16) vorgesehen ist, – in die Abgas durch einen vom...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor mit einem Schalldämpfer für ein Motorarbeitsgerät, insbesondere für ein handbetriebenes Motorarbeitsgerät, wie ein Garten- und Grünanlagenpflegegerät, ein Handwerkzeug wie eine Kettensäge, eine Handkreissäge oder ein Trennschleifer oder für ein Kleinkraftrad, einen Bootsmotor und dergleichen, wobei der Schalldämpfer einen Schalldämpfereinlass aufweist, an den sich ein Strömungskanal anschließt, sodass der Strömungskanal mittels dem Schalldämpfereinlass an einen Auslass eines Brennraumes des Zweitaktmotors anbringbar ist, und wobei wenigstens ein Überströmkanal in den Brennraum mündet, über den Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum eintritt, wenn sich ein den Brennraum beweglich begrenzender Kolben im Bereich des unteren Totpunktes befindet, wobei der Strömungskanal am dem Schalldampfereinlass gegenüberliegenden Kanalende in eine erste Kammer mündet, wobei ferner eine zweite Kammer vorgesehen ist, in die Abgas durch einen vom Strömungskanal abgezweigten Hauptauslass einströmt und aus der das Abgas durch einen Auslass ausströmt, wobei der Strömungskanal zwischen dem Schalldampfereinlass und der ersten Kammer derart strömungsgünstig ausgeformt ist, dass das in den Schalldampfereinlass einströmende Abgas aufgrund seiner Massenträgheit überwiegend in die erste Kammer einströmt und nach einer Befüllung der ersten Kammer wieder zurück strömt, und sich hierdurch im oder in Richtung zum Brennraum ein Gegendruck bildet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ferner richtet sich die Erfindung auf ein Betriebsverfahren zum Betrieb des Zweitaktmotors.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE 20 2008 005 168 U1 ist ein gattungsbildender Zweitaktmotor mit einem Schalldämpfer der hier interessierenden Bauart bekannt. Der Zweitaktmotor ist vereinfacht dargestellt und am Auslass des Zweitaktmotors angeordnet, sodass das im Brennraum des Zweitaktmotors verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch in den Schalldämpfer eintreten kann. Dabei tritt das Abgas in einen Strömungskanal des Schalldämpfers ein, über den der Schalldämpfer mittels dem Schalldämpfereinlass am Zylinder des Zweitaktmotors angebracht ist. An den Schalldämpfereinlass schließt sich der Strömungskanal als gerade ausgebildete Rohrleitung an, die über ein Kanalende in eine erste Kammer mündet. Zwischen dem Schalldämpfereinlass und dem Kanalende ist am Strömungskanal ein Hauptauslass angeordnet, und Abgas kann durch den Hauptauslass vom Strömungskanal in eine zweite Kammer gelangen, und über einen Auslass die zweite Kammer verlassen und ins Freie gelangen.
Der Strömungskanal ist gerade ausgeführt, sodass das über den Schalldämpfereinlass in den Strömungskanal einschießende Abgas begünstigt zunächst wenigstens überwiegend in die erste Kammer einströmt und in der ersten Kammer einen Überdruck bildet. Durch seinen Überdruck strömt ein Großteil des Abgases zurück in Richtung zum Schalldämpfereinlass oder sogar in den Brennraum hinein und bildet eine Gasbarriere, durch die verhindert wird, dass durch den Überströmkanal in den Brennraum des Zylinders nachgeladenes Kraftstoff-Luftgemisch unverbrannt in den Schalldämpfer gelangt oder bereits in den Schalldämpfer eingetretenes Kraftstoff-Luftgemisch kann durch das rückströmende Abgas wieder in den Brennraum zurückbefördert werden. Die geometrische Ausgestaltung des Strömungskanals und das Volumen der ersten Kammer sind derart bestimmt, dass ein Strömungsverhalten des Abgases im Strömungskanal und der ersten Kammer entsteht, das mit der Hubbewegung des Kolbens und dem Öffnen des Auslasses des Brennraumes im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens korrespondiert. Damit werden bessere Emissionswerte erreicht, insbesondere kann der Wirkungsgrad des Zweitaktmotors durch eine Verringerung des Ausstoßes unverbrannten Kraftstoff-Luftgemisches gegenüber konventionellen Schalldämpfern erhöht werden.
Der hier interessierende Schalldämpfer ermöglicht ein Zurückströmen des Abgases in Richtung des Auslasses des Brennraumes. Dabei wird grundsätzlich das Ziel verfolgt, dass das Abgas von der ersten Kammer in Richtung zum Schalldämpfereinlass zu einem Zeitpunkt den Gegendruck bildet, während der Auslass des Brennraumes geöffnet ist, nämlich wenn der Kolben den Bereich des unteren Totpunktes durchläuft. Nur dann kann bereits in den Strömungskanal eingetretenes Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum des Zweitaktmotors zurückgedrückt werden, sodass nach Entleeren des Brennraumes durch Ausströmen des Abgases in den Schalldämpfer kurzzeitig wieder ein Druckanstieg im Brennraum erzeugt wird, der durch das in den Brennraum zurückströmende Abgas erzeugt wird.
Das Kraftstoff-Luftgemisch gelangt zunächst über einen Einlass in das Kurbelgehäuse des Zweitaktmotors, und im Kurbelgehäuse wird das Kraftstoff-Luftgemisch durch die Abwärtsbewegung des Kolbens vorverdichtet. Durch die Abwärtsbewegung des Kolbens wird der Überströmkanal, der in den Brennraum mündet, freigegeben, und das Kraftstoff-Luftgemisch strömt durch den Überströmkanal vom Kurbelgehäuse in den Brennraum.
Um zusätzlich zu verhindern, dass das durch den Überströmkanal in den Brennraum einströmende Kraftstoff-Luftgemisch durch den Auslass des Brennraumes unverbrannt in den Schalldämpfer gelangt, werden am Kolben des Zweitaktmotors häufig geometrische Ausgestaltungen vorgesehen, um das Kraftstoff-Luftgemisch vom Bereich des Auslasses wegzuleiten, wenn diese durch den Überströmkanal in den Brennraum einströmt. Jedoch kann das Eintreten von unverbranntem Kraftstoff-Luftgemisch in den Schalldämpfer nicht vollständig verhindert werden, und auch durch die Bildung eines Gegendruckes eines aus einem Schalldämpfer zurückströmenden Abgases in Richtung zum Brennraum beziehungsweise in den Brennraum kann das Austreten von unverbranntem Kraftstoff-Luftgemisch durch den Auslass aus dem Brennraum nicht vollständig verhindert werden.
Ferner kann in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Zweitaktmotors ein Strömungsverhalten des Kraftstoff-Luftgemisches durch den Überströmkanal in den Brennraum auftreten, das eine zu große Menge an Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum des Zweitaktmotors eintreten lässt. Die Menge an Kraftstoff-Luftgemisch, die durch den Überströmkanal in den Brennraum gelangt, wird neben dem Druck des Kraftstoff-Luftgemisches im Kurbelgehäuse des Zweitaktmotors und die geometrische Ausbildung des Strömungskanals ferner durch die Steuerzeiten bestimmt, durch die der Überströmkanal durch die Bewegung des Kolbens geöffnet und geschlossen wird. Der Überströmkanal kann über einen Kurbelwinkel von bis zu 100° Kurbelwinkel geöffnet sein, und der Überströmkanal ist im unteren Totpunkt des Kolbens maximal geöffnet. Dabei kann der Überströmkanal mit einer relativ großen Querschnittsfläche in den Brennraum münden, die insbesondere ein vorteilhaftes Strömungsverhalten des Kraftstoff-Luftgemisches in den Brennraum begünstigt. Jedoch kann durch einen großen Querschnitt des Überströmkanals und einen großen Querschnitt der Mündungsöffnung des Überströmkanals in den Brennraum der Nachteil einer zu großen in den Brennraum eingebrachten Menge an Kraftstoff-Luftgemisch entstehen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zweitaktmotor mit einem Schalldämpfer der vorbezeichneten Bauart derart weiterzubilden, dass das Strömungsverhalten des Kraftstoff-Luftgemisches in den Brennraum des Zweitaktmotors verbessert wird, insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu verhindern, dass Kraftstoff-Luftgemisch unverbrannt in den Schalldämpfer gelangt und insbesondere die Menge an Kraftstoff-Luftgemisch, die über den Überströmkanal in den Brennraum eintritt, zu kontrollieren.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Zweitaktmotor mit einem Schalldämpfer der vorbezeichneten Bauart gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Bildung des Gegendruckes des Abgases in einem Zeitbereich erfolgt, in dem der Auslass durch den Kolben freigegeben ist und das Kraftstoff-Luftgemisch zumindest überwiegend durch den wenigstens einen Überströmkanal in den Brennraum gelangt ist.
Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, dass das Ausströmverhalten des Kraftstoff-Luftgemisches aus den Überströmkanälen in den Brennraum durch den Gegendruck des Abgases beeinflusst wird, welches Abgas vom Schalldämpfer in Richtung des Brennraumes, das heißt auch teilweise in den Brennraum hinein, zurück strömt.
Insbesondere kann die geometrische Ausbildung des wenigstens einen Überströmkanals derart beschaffen sein, dass die Bildung des Gegendrucks des Abgases im erforderlichen Zeitbereich erfolgt, in dem der oder die Überströmkanäle zum Brennraum durch den Kolben noch freigegeben ist. Die geometrische Ausbildung des oder der Überströmkanäle bestimmt die Steuerzeiten zu deren Öffnung, und der Überströmkanal bildet mit dem Kolben eine Art Schieberventil, und der Überströmkanal wird dann freigegeben, wenn der Kolben den Bereich des unteren Totpunktes durchläuft. Insbesondere die Querschnittshöhe des oder der Überströmfenster, mit dem der Überströmkanal in den Brennraum mündet und die der Kolbenhubrichtung entspricht, bildet die entsprechende Größe zur Bestimmung der Steuerzeiten. Eine große Querschnittshöhe des Überströmfensters bewirkt eine lange Öffnungszeit des Überströmfensters, und erfindungsgemäß ist das Überströmfenster des Überströmkanals so ausgebildet, dass der Überströmkanal wenigstens teilweise noch oder schon geöffnet ist, wenn sich der Gegendruck des Abgases aus dem Schalldämpfer vor oder sogar im Brennraum bildet.
Zusätzlich oder alternativ können wenigstens der Strömungskanal und die erste Kammer derart ausgebildet sein, dass die Bildung des Gegendruckes durch das Abgas im erforderlichen Zeitbereich erfolgt, in dem der Überströmkanal zum Brennraum durch den Kolben freigegeben ist. Wird der Auslass des Brennraumes in Richtung zum Schalldämpfer durch die Abwärtsbewegung des Kolbens geöffnet, gelangt das Abgas in den Strömungskanal und wenigstens überwiegend in die erste Kammer, und strömt nach Befüllen der ersten Kammer durch den Strömungskanal wieder zurück zum Auslass des Brennraumes oder sogar in den Brennraum hinein. Daraus ergibt sich eine Strömungsdauer des Abgases vom Eintreten in den Schalldämpfer bis zum Zurückströmen vor den Auslass beziehungsweise in den Brennraum des Zweitaktmotors, und die Strömungsdauer kann so mit den Steuerzeiten des Überströmkanals korrespondieren, dass der Überströmkanal noch geöffnet ist, wenn der Gegendruck den Brennraum des Zweitaktmotors erreicht. Dabei wird die Strömungsdauer insbesondere durch die Länge, jedoch auch durch die Querschnittsfläche des Strömungskanals beeinflusst, ferner wird die Strömungsdauer durch das Volumen der ersten Kammer beeinflusst, sodass wenigstens der Strömungskanal und/oder die erste Kammer so ausgebildet sein können, dass die notwendige Strömungsdauer erreicht wird. Beispielsweise kann das Verhältnis des Volumens der ersten Kammer zum Hubvolumen des Zweitaktmotors 1/4 bis 2 betragen. Weiterhin kann das Volumen der ersten Kammer zum Gesamtvolumen des Schalldämpfers, gebildet durch das absolute Volumen der zweiten Kammer, 1/40 bis 1/2 betragen. Mit noch weiterem Vorteil kann das Verhältnis des Volumens der zweiten Kammer zum Hubvolumen 4 bis 10 betragen. Ferner kann das Verhältnis des Zahlenwertes der Gesamtlänge aus dem Strömungskanal und der Tiefe der ersten Kammer in Zentimetern zum Zahlenwert des Hubvolumens des Zweitaktmotors in Kubikzentimetern 0,15 bis 0,35 betragen, insbesondere weniger als 0,15 bis 0,35 betragen.
Nach einer vorteilhaften Maßnahme der Erfindung kann der Gegendruck des Abgases im Zeitpunkt und/oder in seiner Höhe derart bestimmt sein, dass das Ausströmverhalten, insbesondere die Menge des durch den Überströmkanal in den Brennraum eintretenden Kraftstoff-Luftgemisches beeinflussbar, insbesondere reduzierbar ist. In Abhängigkeit der geometrischen Ausgestaltung des Überströmfensters kann das Kraftstoff-Luftgemisch in einer Vorzugsrichtung in den Brennraum einschießen, wobei es zu vermeiden ist, dass diese Vorzugsrichtung in Richtung zum Auslass des Brennraumes in den Schalldämpfer weist. Erfindungsgemäß kann zusätzlich zu geometrischen Anformungen auf der den Brennraum begrenzenden Kolbenoberfläche und zur vorteilhaften Ausbildung des Überströmkanals und des Überströmfensters im Eintritt des Überströmkanals in den Brennraum der Effekt genutzt werden, dass durch den Gegendruck des Abgases das Ausströmverhalten des Kraftstoff-Luftgemisches positiv beeinflusst wird, insbesondere, dass das Kraftstoff-Luftgemisch nicht in Richtung zum Auslass gelangt. Dabei kann der Auslass in einer dem Überströmkanal gegenüberliegenden Position am Zylinder angeordnet sein.
Weiterhin konnte beobachtet werden, dass durch den Gegendruck des Abgases aus dem Schalldämpfer die in den Brennraum einschießende Menge an Kraftstoff-Luftgemisch beeinflusst, insbesondere reduziert werden kann. Ist das Abgas durch den Auslass aus dem Brennraum in den Schalldämpfer entwichen, so kann der Druck im Brennraum nach Entweichen des Abgases abfallen und nach der Strömungsdauer der Abgasströmung im Strömungskanal und der ersten Kammer zurück in den Brennraum wieder ansteigen, wodurch die Menge an Kraftstoff-Luftgemisch reduziert werden kann, die durch den Überströmkanal aus dem Kurbelgehäuse in den Brennraum gelangt, da der Druck des Abgases einen Gegendruck gegen das Kraftstoff-Luftgemisch bildet. Damit ist durch den Gegendruck des Abgases sowohl das Ausströmverhalten des Kraftstoff-Luftgemisches positiv beeinflussbar, ferner kann die Menge an Kraftstoff-Luftgemisch, die durch den Überströmkanal in den Brennraum gelangt, beeinflusst werden. Damit ergeben sich asymmetrische Steuerzeiten der Öffnung sowohl des Auslasses als auch des Überströmkanals in den Brennraum hinein, und der Strömungsquerschnitt des Überströmkanals und des Überströmfensters des Überströmkanals in den Brennraum kann größer dimensioniert werden, wobei trotz der größeren Dimensionierung die in den Brennraum eintretende Menge an Kraftstoff-Luftgemisch durch den Gegendruck des Abgases reduziert werden kann.
Der Auslass des Brennraumes kann bei etwa 110° Kurbelwinkel öffnen, wobei der Strömungskanal und/oder die erste Kammer derart ausgebildet sein können, dass sich in der ersten Kammer ein Druckmaximum bei 140° bis 160° Kurbelwinkel einstellt. Bei etwa 160° Kurbelwinkel erreicht der Abgasdruck im Brennraum zunächst ein Minimum, sodass sich anschließend durch den Gegendruck des Abgases im Brennraum wieder ein Zwischendruckmaximum bildet, wenn sich der Kolben im unteren Totpunkt befindet, der bei 180° Kurbelwinkel erreicht ist. Folglich wird das Druckmaximum in der ersten Kammer vorzugsweise etwa bei 30° bis 40° Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt des Kolbens des Zweitaktmotors erreicht, und durch das Zurückströmen des Abgases bildet dieses einen Gegendruck im Brennraum mit einem Zwischendruckmaximum bei 180° Kurbelwinkel.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner gelöst durch ein Betriebsverfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors eines Motorarbeitsgerätes mit einem Schalldämpfer, insbesondere für ein handbetriebenes Motorarbeitsgerät wie ein Garten- und Grünanlagenpflegegerät, ein Handwerkzeug wie eine Kettensäge, eine Handkreissäge oder ein Trennschleifer oder für ein Kleinkraftrad, einen Bootsmotor und dergleichen, wobei der Schalldämpfer einen Schalldämpfereinlass aufweist, an den sich ein Strömungskanal anschließt, sodass der Strömungskanal mittels dem Schalldämpfereinlass an einen Auslass des Brennraumes des Zweitaktmotors angebracht ist, und wobei wenigstens ein Überströmkanal in den Brennraum mündet, über den Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum eintritt, wenn sich ein den Brennraum beweglich begrenzender Kolben im Bereich des unteren Totpunktes befindet, wobei der Strömungskanal am dem Schalldämpfereinlass gegenüberliegenden Kanalende in eine erste Kammer mündet, wobei ferner eine zweite Kammer vorgesehen ist, in die Abgas durch einen vom Strömungskanal abgezweigten Hauptauslass einströmt und aus der das Abgas durch einen Auslass ausströmt, wobei der Strömungskanal zwischen dem Schalldämpfereinlass und der ersten Kammer derart strömungsgünstig ausgeformt ist, dass das in den Schalldämpfereinlass einströmende Abgas aufgrund seiner Massenträgheit überwiegend in die erste Kammer einströmt und nach einer Befüllung der ersten Kammer wieder zurück strömt, und sich hierdurch in Richtung zum Brennraum ein Gegendruck bildet, wobei über der Hubbewegung des Kolbens wenigstens die Schritte des Öffnens des Auslasses des Brennraumes durch eine Abwärtsbewegung des Kolbens, des Öffnens des Überströmkanals durch eine weitere Abwärtsbewegung des Kolbens, der Bildung des Gegendruckes des Abgases in Richtung zum Brennraum, des Schließens des Überströmkanals durch eine Abwärtsbewegung des Kolbens und des Schließens des Auslasses durch eine weitere Aufwärtsbewegung des Kolbens vorgesehen sind.
Insbesondere kann der Gegendruck des Abgases in einem Zeitbereich gebildet werden, in dem der Kolben den unteren Totpunkt durchläuft, insbesondere kann vorgesehen werden, dass durch den Gegendruck des Abgases im Brennraum ein Zwischendruckmaximum gebildet wird, wenn sich der Kolben im unteren Totpunkt befindet. Ferner kann vorgesehen werden, dass durch den Gegendruck des Abgases das Ausströmverhalten des Kraftstoff-Luftgemisches aus dem Überströmkanal in den Brennraum beeinflusst wird, insbesondere dass die Menge des aus dem Überströmkanal in den Brennraum eintretenden Kraftstoff-Luftgemisches durch den Gegendruck des Abgases reduziert wird.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Zweitaktmotors mit einem Schalldämpfer und
2 ein Diagramm der Drücke über dem Kurbelwinkel des Zweitaktmotors in der ersten Kammer und im Brennraum.
1 zeigt einen Zweitaktmotor 100 in einer schematischen, quergeschnittenen Ansicht, und am Zweitaktmotor 100 ist ein Schalldämpfer 10 angebracht. Der Zweitaktmotor 100 weist einen Zylinder 18 auf, in dem ein Brennraum 13 gebildet ist. Der Brennraum 13 ist beweglich begrenzt durch einen Kolben 21, der über eine Pleuel 23 mit einer Kurbelwelle 22 zur Bildung eines Kurbeltriebs verbunden ist, und die Kurbelwelle 22 ist in einem Kurbelgehäuse 24 gelagert. In der Wandung des Zylinders 18 ist ein Auslass angeordnet, an dem der Schalldämpfer 10 über einen Schalldämpfereinlass 11 in nicht näher gezeigter Weise angeflanscht ist. Befindet sich der Kolben 21 in der gezeigten Position nahe des unteren Totpunktes, so gibt der Kolben 21 den Auslass des Brennraumes 13 in diesem Bereich frei, und Abgas kann vom Brennraum 13 durch den Schalldämpfereinlass 11 in den Schalldämpfer 10 gelangen. An den Schalldämpfereinlass 11 schließt sich ein Strömungskanal 12 an, der mit einem dem Schalldämpfereinlass 11 gegenüberliegenden Kanalende in eine erste Kammer 15 mündet. Ferner weist der Schalldämpfer 10 eine zweite Kammer 16 auf, die beispielhaft größer ausgebildet ist als die erste Kammer 15 und die die erste Kammer 15 vorzugsweise vollständig sowie ebenfalls einen Teil des Strömungskanals 12 umschließt.
Das in den Schalldämpfereinlass 11 eintretende Abgas kann zunächst wenigstens zum größeren Teil in die erste Kammer 15 gelangen, wobei am Strömungskanal 12 ein Hauptauslass 17 angeordnet ist, und das Abgas kann aus dem Strömungskanal 12 durch den Hauptauslass 17 in die zweite Kammer 16 gelangen. Ferner besitzt die erste Kammer 15 einen Nebenauslass 20, sodass Abgas auch aus der ersten Kammer 15 direkt in die zweite Kammer 16 einströmen kann. Das Abgas kann durch einen Auslass 19, der in der Wandung der zweiten Kammer 16 eingebracht ist, den Schalldämpfer 10 verlassen und ins Freie gelangen.
Der Strömungskanal 12 erstreckt sich in gerader Ausbildung zwischen der ersten Kammer 15 und dem Schalldämpfereinlass 11, und ist damit derart strömungsgünstig ausgeformt, dass das in den Schalldämpfereinlass 11 einströmende Abgas aufgrund seiner Massenträgheit überwiegend in die erste Kammer 15 einströmt und in dieser einen Überdruck erzeugt. Nach einer Befüllung der ersten Kammer 15 kann das Abgas wieder in Richtung zum Schalldämpfereinlass 11 zurück strömen, und hierdurch gegen den Brennraum 13 einen Gegendruck bilden. Damit wird vermieden, dass Kraftstoff-Luftgemisch unverbrannt in den Schalldämpfer 10 gelangt oder bereits in den Schalldämpfer 10 eingetretenes Kraftstoff-Luftgemisch wird in den Brennraum 13 zurück gedrückt. Erst nach Rückströmung des Abgases gegen den Auslass des Brennraumes 13 kann das Abgas den Strömungskanal 12 beziehungsweise die erste Kammer 15 durch einen Hauptauslass 17 verlassen und in die zweite Kammer 16 eintreten und durch den Auslass 19 ins Freie gelangen.
Am Zweitaktmotor 100 ist ein Überströmkanal 25 gezeigt, der eine Strömungsverbindung zwischen dem Kurbelgehäuse 24 und dem Brennraum 13 bildet. Das Kraftstoff-Luftgemisch wird zunächst auf nicht näher gezeigte Weise durch einen Einlass in das Kurbelgehäuse 24 eingesaugt, wenn der Kolben 21 eine Aufwärtsbewegung macht, und das Volumen des Kurbelgehäuses 24 vergrößert. Das angesaugte Kraftstoff-Luftgemisch wird anschließend durch eine Abwärtsbewegung des Kolbens 21 im Kurbelgehäuse 24 verdichtet, sodass das Kraftstoff-Luftgemisch einen Überdruck aufweist. Fährt der Kolben 21 in seiner Hubbewegung dem unteren Totpunkt entgegen, so gibt der Kolben 21 ein Überströmfenster 26 in der Wandung des Zylinders 18 frei, und das Überströmfenster 26 bildet den Einlass des Überströmkanals 25 in den Brennraum 13. Folglich kann das Kraftstoff-Luftgemisch aufgrund des Überdrucks im Kurbelgehäuse 24 den Überströmkanal 25 durchströmen und durch das Überströmfenster 26 in den Brennraum 13 eintreten. Bei Aufwärtsbewegung des Kolbens 21 werden sowohl der Überströmkanal 25 als auch der Auslass des Brennraumes 13 in den Schalldämpfereinlass 11 wieder verschlossen, und das in den Brennraum 13 eingetretene Kraftstoff-Luftgemisch kann verdichtet und gezündet werden.
Gemäß der Darstellung mündet der Überströmkanal 25 im Überströmfenster 26 an einer Position in den Brennraum 13, wenn auch der Brennraum 13 eine Strömungsverbindung mit dem Schalldämpfereinlass 11 aufweist. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung kann das aus der ersten Kammer 15 durch den Strömungskanal 12 zurückströmende Abgas in Richtung zum Brennraum 13 einen Gegendruck bilden oder sogar in den Brennraum 13 einströmen und in diesem einen Überdruck bilden, und es kann eine Wechselwirkung zwischen dem zurückströmenden Abgas und dem durch den Überströmkanal 25 in den Brennraum 13 einströmenden Kraftstoff-Luftgemisch stattfinden. Insbesondere kann das rückströmende Abgas noch während der Öffnungszeit des Auslasses einen vorübergehenden Überdruck im Brennraum 13 bilden, und durch den Überdruck kann Einfluss auf die Menge an Kraftstoff-Luftgemisch sowie auf das Ausströmverhalten des Kraftstoff-Luftgemisches genommen werden, das durch den Überströmkanal 25 in den Brennraum 13 strömt. Folglich kann das rückströmende Abgas im Brennraum 13 einen vorübergehenden Druckstoß bilden, durch den Einfluss auf das in den Brennraum 13 einströmende Kraftstoff-Luftgemisch genommen werden kann.
2 zeigt in einem Diagramm einen Druck, der über einem Kurbelwinkel °KW in Grad aufgetragen ist. Das Diagramm zeigt zwei Druckverläufe A und B, und der Druckverlauf A gibt den Druckverlauf im Brennraum 13, und der Druckverlauf B gibt den Druckverlauf in der ersten Kammer 15 wieder. Bei einem Kurbelwinkel von etwa 110° öffnet der Auslass des Brennraumes 13, gekennzeichnet durch EO, etwa bei etwa 130° öffnet der Überströmkanal 25 in den Brennraum 13, gekennzeichnet durch TPO, wobei das Schließen des Überströmkanals 25 durch TPC gekennzeichnet ist, und bei 230° stattfindet. Der Auslass des Brennraumes 13 wird bei etwa 250° geschlossen, gekennzeichnet durch EC. Damit wird deutlich, dass das Auslassfenster im Zylinder 18 eine in Kolbenhubrichtung größere Erstreckung aufweist als der Überströmkanal 25. Jedoch sind sowohl der Auslass als auch der Überströmkanal 25 zwischen 130° Kurbelwinkel und 230° Kurbelwinkel beide geöffnet.
Der Druckverlauf A im Brennraum 13 zeigt, dass nach Öffnung des Auslasses des Brennraumes 13 der Druck im Brennraum 13 abfällt, bis der Druck A einen Wert von etwa 1,3 bar erreicht. Dabei strömt das Abgas aus dem Brennraum 13 in den Schalldämpfer 10 ein, sodass der in der ersten Kammer 15 gemessene Druckverlauf B einen Anstieg verzeichnet. Damit strömt das Abgas aus dem Brennraum 13 in die erste Kammer 15, und bei Abfall des Druckverlaufes A ist ein Anstieg des Druckverlaufes B zu verzeichnen. Der Maximaldruck in der ersten Kammer 15 wird etwa bei 145° Kurbelwinkel erreicht und strömt durch den Strömungskanal 12 zurück in den Brennraum 13. Im Bereich des unteren Totpunktes BDC erreicht dadurch der Druck in der ersten Kammer 15 ein vorübergehendes Minimum, und der Druck im Brennraum 13 zeigt einen Anstieg bis zu einem Zwischendruckmaximum, gekennzeichnet durch X. Das Zwischendruckmaximum X wird etwa im unteren Totpunkt BDC erreicht, und durch den Zwischendruck im Brennraum 13 kann Einfluss genommen werden auf das Kraftstoff-Luftgemisch, was zur gleichen Zeit durch den Überströmkanal 25 ebenfalls in den Brennraum 13 einströmt. Der Druckverlauf B in der ersten Kammer 15 zeigt nachfolgend ein weiteres Zwischendruckmaximum, da ein Teil des Abgases wieder in Richtung zur ersten Kammer 15 zurück strömt, bevor das Abgas den Strömungskanal 12 beziehungsweise die erste Kammer 15 durch den Hauptauslass 17 verlässt.
Der Druckverlauf A im Brennraum 13 verdeutlicht eine Abgasrückströmung, die zu einem Zeitpunkt stattfindet, der zwischen dem Öffnen TPO des Überströmkanals 25 und dem Schließen TPC des Überströmkanals 25 liegt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

100: Zweitaktmotor
10: Schalldämpfer
11: Schalldämpfereinlass
12: Strömungskanal
13: Brennraum
14: Kanalende
15: erste Kammer
16: zweite Kammer
17: Hauptauslass
18: Zylinder
19: Auslass
20: Nebenauslass
21: Kolben
22: Kurbelwelle
23: Pleuel
24: Kurbelgehäuse
25: Überströmkanal
26: Überströmfenster
A: Druckverlauf im Brennraum
B: Druckverlauf in der ersten Kammer
X: Zwischenruckmaximum
p: Druck in bar
°KW: Kurbelwinkel in Grad
EO: Auslass des Brennraums geöffnet
EC: Auslass des Brennraums geschlossen
TPO: Überströmkanal in den Brennraum geöffnet
TPC: Überströmkanal in den Brennraum geschlossen
BDC: unterer Totpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202008005168 U1 [0002]

Claims

Zweitaktmotor (100) für ein Motorarbeitsgerät mit einem Schalldämpfer (10), insbesondere für ein handbetriebenes Motorarbeitsgerät wie ein Garten- und Grünanlagenpflegegerät, ein Handwerkzeug wie eine Kettensäge, eine Handkreissäge oder ein Trennschleifer oder für ein Kleinkraftrad, einen Bootsmotor und dergleichen, wobei – der Schalldämpfer (10) einen Schalldämpfereinlass (11) aufweist, an den sich ein Strömungskanal (12) anschließt, sodass – der Strömungskanal (12) mittels dem Schalldämpfereinlass (11) an einen Auslass eines Brennraumes (13) des Zweitaktmotors anbringbar ist, – und wobei wenigstens ein Überströmkanal (25) in den Brennraum (13) mündet, über den Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum (13) eintritt, wenn sich ein den Brennraum (13) beweglich begrenzender Kolben (21) im Bereich des unteren Totpunktes (BDC) befindet, – wobei der Strömungskanal (12) am dem Schalldampfereinlass (11) gegenüberliegenden Kanalende (14) in eine erste Kammer (15) mündet, – wobei ferner eine zweite Kammer (16) vorgesehen ist, – in die Abgas durch einen vom Strömungskanal (12) abgezweigten Hauptauslass (17) einströmt und aus der das Abgas durch einen Auslass (19) ausströmt, wobei – der Strömungskanal (12) zwischen dem Schalldämpfereinlass (11) und der ersten Kammer (15) derart strömungsgünstig ausgeformt ist, dass das in den Schalldämpfereinlass (11) einströmende Abgas aufgrund seiner Massenträgheit überwiegend in die erste Kammer (15) einströmt und nach einer Befüllung der ersten Kammer (15) wieder zurück strömt, und sich hierdurch im oder in Richtung zum Brennraum (13) ein Gegendruck bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des Gegendruckes des Abgases in einem Zeitbereich erfolgt, in dem der Auslass durch den Kolben (21) freigegeben ist und das Kraftstoff-Luftgemisch zumindest überwiegend durch den wenigstens einen Überströmkanal (25) in den Brennraum gelangt ist.
Zweitaktmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Ausbildung des wenigstens einen Überströmkanals (25) derart beschaffen ist, dass die Bildung des Gegendruckes des Abgases in einem Zeitbereich erfolgt, in dem der Überströmkanal (25) zum Brennraum (13) durch den Kolben (21) freigegeben ist.
Zweitaktmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Strömungskanal (12) und die erste Kammer (15) derart ausgebildet sind, dass die Bildung des Gegendruckes des Abgases in einem Zeitbereich erfolgt, in dem der Überströmkanal (25) zum Brennraum (13) durch den Kolben (21) freigegeben ist.
Zweitaktmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegendruck des Abgases im Zeitpunkt und/oder in seiner Höhe derart bestimmt ist, dass das Ausströmverhalten, insbesondere die Menge des durch den Überströmkanal (25) in den Brennraum (13) eintretenden Kraftstoff-Luftgemisches beeinflussbar, insbesondere reduzierbar ist.
Zweitaktmotor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Überströmkanal (25) in einer dem Auslass gegenüberliegenden Position am Zylinder (18) angeordnet ist.
Zweitaktmotor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass des Brennraums (13) bei etwa 110° Kurbelwinkel öffnet, wobei der Strömungskanal (12) und/oder die erste Kammer (15) derart ausgebildet sind, dass sich in der ersten Kammer (15) ein Druckmaximum bei 140° bis 160° Kurbelwinkel einstellt.
Zweitaktmotor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch den Gegendruck des Abgases im Brennraum (13) ein Zwischendruckmaximum (X) bildet, wenn sich der Kolben (21) im unteren Totpunkt (BDC) befindet.