DE2624249A1

DE2624249A1 - Two stroke engine for chain saws - has auxiliary noise reducing exhaust with length and dimensions mathematically determined

Info

Publication number: DE2624249A1
Application number: DE19762624249
Authority: DE
Inventors: Karl Frederik Wi Wildt-Persson
Original assignee: Partner AB
Current assignee: Partner AB
Priority date: 1975-06-04
Filing date: 1976-05-29
Publication date: 1976-12-23
Also published as: SE7506346L; SE391963B; DE2624249B2

Abstract

The exhaust port (5) is regulated by the piston movement in the conventional manner. An auxiliary exhaust opening (8) extends as a continuation of the main exhaust port towards the combustion chamber. The auxiliary opening retards the start of the compression stroke and advances the commencement of the exhaust stroke. The auxiliary cross section is preferably triangular increasing as the piston descends. An improved scavenging action and a reduced exhaust noise at slow running speed is achieved.

Description

OR. Rudolf bauer . dipl.-ing. Helmut hubbuchOR. Rudolf Bauer. dipl.-ing. Helmut Hubbuch

753 PFORZHEIM, (WEST-GERMANY) WESTLICHE 31 (AM LEOPOLDPLATZ) TEL.: (07231) IO 22 9O753 PFORZHEIM, (WEST-GERMANY) WESTLICHE 31 (AM LEOPOLDPLATZ) TEL .: (07231) IO 22 9O

28. Mai 1976 III/ReMay 28, 1976 III / Re

in 4-31 90 Mölndal (Schweden)in 4-31 90 Mölndal (Sweden)

¹¹ Zweitaktmotor " ¹¹ two-stroke engine "

Die Erfindung betrifft einen Zweitaktverbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit aus nur einem Zylinder bestehenden Zweitaktmotoren, welche zum Antrieb von Arbeitswerkzeugen, z.B. Motorsägen, Rasenmäher, Drehpflüge u.dergl. dienen.The invention relates to a two-stroke internal combustion engine according to the preamble of the patent claim. The invention is concerned in particular with two-stroke engines consisting of only one cylinder, which are used to drive work tools, e.g. power saws, Lawn mowers, reversible plows and the like. to serve.

Ein solcher Zweitaktmotor ist aus der Schwedischen Patentschrift Nr. 188 848 bekannt. Sie zeigt einen Zweitaktmotor, dessen Verbrennungskammer parallel zum Auslaßrohr noch ein Hilfs-Auslaßrohr besitzt. Dessen Aufgabe besteht darin, die Wirkung der beim Ausdehnungshub entstehenden Stoßwelle und den damit verbundenen knallartigen Lärm zu mildern. Die durch das Hilfs-Auslaßrohr strömenden Abgase werden zunächst einem Vorschalldämpfer zugeführt und danach zusammen mit den Abgasen aus dem anderen Auslaßrohr durch den Ausptff ausgestoßen. Die Aufteilung des Abgasstromes auf zwei Abgasrohre bedeutet jedoch nicht, daß derSuch a two-stroke engine is known from Swedish patent specification No. 188,848. It shows a two-stroke engine and its combustion chamber has an auxiliary outlet pipe parallel to the outlet pipe. Its task is to determine the effect of the to mitigate the shock wave generated during the expansion stroke and the associated pop-like noise. The one through the auxiliary exhaust pipe flowing exhaust gases are first a front silencer and then ejected together with the exhaust gases from the other outlet pipe through the Ausptff. The division of the exhaust gas flow However, having two exhaust pipes does not mean that the

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öffnungsquerschnitt größer geworden ist·the opening cross-section has become larger

Unter verschiedenen Bedingungen durchgeführte Lärmmessungen haben gezeigt, daß Gehörschäden nicht erst ab einer bestimmten Lautstärke auftreten, sondern auch eine Punktion der Dauer sind, während der eine Person dem Lärm ausgesetzt ist. Wenn die Lärmbelastung während verhältnismäßig kurzen Perioden erfolgt und zwischen diesen Perioden Ruhepausen liegen, dann können höhere Lärmpegel ertragen werden als bei permanenter Lärmbelastung. Diese Erkenntnis gilt auch für den Fall, daß die Ruhepausen durch Intervalle ersetzt werden, in denen, bezogen auf den vorhergehenden Lärm, lediglich eine relative Ruhe herrscht.Noise measurements carried out under various conditions have shown that hearing damage does not start at a certain level Loudness occur, but are also a puncture of the duration during which a person is exposed to the noise. if the noise exposure occurs during relatively short periods and there are rest breaks between these periods, then higher noise levels can be tolerated than with permanent noise exposure. This knowledge also applies in the event that the rest breaks are replaced by intervals in which, based on the previous noise, only a relative one There is calm.

Wenn im Wald mit Motorsägen gearbeitet wird, tritt die zuletzt geschilderte Situation oft ein. Beobachtungen der Praxis haben gezeigt, daß während der Dauer eines Arbeitstages die Motorsägen lediglich die halbe Zeit mit voller Arbeitsgeschwindigkeit, die andere Hälfte der Zeit aber nur im Leerlauf laufen. lOlglich wäre es sehr von Vorteil, wenn man das Le erlauf geräusch des Zweitaktmotors wirkungsvoll herabsetzen könnte.When working with chainsaws in the forest, the situation described last often occurs. Have practice observations shown that during a working day the chainsaws only run half the time at full working speed, but only idle the other half of the time. Maybe it would be very beneficial if you could hear the idle noise of the two-stroke engine could effectively reduce.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Zweitaktverbrennungsmotor der eingangs genannten Art im Leerlauf die Geräuschentwicklung herabzusetzen und die Wirksamkeit der Spülung beim Ladungswechsel zu erhöhen.The invention is based on the object of a two-stroke internal combustion engine of the type mentioned to reduce the noise and the effectiveness of the idle Increase flushing during load change.

Erfindungsgemäß wird .diese Aufgabe mit den im Patentanspruch angegebenen Mitteln gelöst. Die Hilfsöffnungen, welche die herkömmlichen Auslaßöffnungen ergänzen, können mancherlei Gestalt aufweisen; sie können von den herkömmlichen Auslaßöffnungen getrennt sein oder gemeinsam mit diesen eine einheitliche öffnung bilden.According to the invention. This object with the claims specified means resolved. The auxiliary openings that the Complementing conventional outlet openings can be of various shapes; they can from the conventional outlet openings be separate or form a uniform opening together with them.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind zeichnerisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigtPreferred embodiments of the invention are shown in the drawing and are described below. It shows

F i g . Λ den Zylinder eines Einzylinder-Zweitaktmotors im Längsschnitt,Fig. Λ the cylinder of a single-cylinder two-stroke engine in longitudinal section,

F i g . 2 eine Abwandlung des in Figur 1 dargestellten Zylinders,F i g. 2 shows a modification of the cylinder shown in FIG. 1,

F i g · 3 eine weitere Abwandlung des in Figur 1 dargestellten Zylinders, undF i g · 3 is a further modification of that shown in FIG Cylinder, and

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F i g . 4 ein Diagramm.F i g. 4 is a diagram.

Figur 1 zeigt den Längsschnitt durch einen Zylinder 1 mit einer Brennkammer 2, einem Kolben 3, einer Spülleitung 4- und einer Auslaßöffnung 5· Eine HilfsÖffnung 6 erstreckt sich als Fortsatz der Auslaßöffnung 5 in Richtung auf die Brennkammer 2 zu. Wegen ihrer Lage verzögert die HilfsÖffnung 6 den Beginn der Verdichtung beim Verdichtungshub und läßt den Ausstoß der Abgase beim Ausdehnungshub eher beginnen, als dies ohne die HilfsÖffnung der Fall sein würde. Beim Ausdehnungshub erfolgt der Ausstoß der Abgase zunächst durch eine öffnung, deren Querschnitt gegenüber dem Fall fehlender HilfsÖffnung reduziert ist. Der Öffnungsquerschnitt vergrößert sich im Lauf der Kolbenbewegung zunächst mit mäßiger Geschwindigkeit und dann - bei Erreichen der eigentlichen Auslaßöffnung 5 - sehr schnell auf seine volle Größe. Auf diese Weise wird das Entstehen einer störenden Druckwelle am Eingang der Auslaßöffnung weitgehend vermieden. Dieser Effekt kann besonders im Leerlauf bzw. im belastungsfreien Lauf des Motors beobachtet werden.Figure 1 shows the longitudinal section through a cylinder 1 with a combustion chamber 2, a piston 3, a flushing line 4- and an outlet port 5 · An auxiliary port 6 extends as an extension of the outlet opening 5 in the direction of the combustion chamber 2 to. Because of its location, the auxiliary opening 6 delays the start of compression during the compression stroke and leaves the Start discharging the exhaust gases on the expansion stroke sooner than would be the case without the auxiliary opening. During the expansion stroke the exhaust gases are initially discharged through an opening, the cross-section of which is absent compared to the case Auxiliary opening is reduced. The opening cross-section initially increases at a moderate speed as the piston moves and then - when the actual outlet opening 5 is reached - very quickly to its full size. That way it becomes The creation of a disruptive pressure wave at the entrance to the outlet opening is largely avoided. This effect can especially occur when idling or can be observed when the engine is running without load.

Der Querschnitt der HilfsÖffnung 6 darf nicht zu groß sein, da andernfalls die Kompression so stark herabgesetzt wird, daß der Motor selbst im Bereich seines größten Wirkungsgrades zu schwach wird. Der Querschnitt der HilfsÖffnung 6 darf aber auch nicht so klein sein, daß im Leerlauf keine merkliche Minda?uig des Laufgeräusches mehr auftritt.The cross section of the auxiliary opening 6 must not be too large, since otherwise the compression is reduced so much that the motor becomes too weak even in the range of its greatest efficiency. The cross-section of the auxiliary opening 6 may, however also not be so small that no noticeable Minda? uig when idling the running noise occurs more.

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Die Erfindung fußt auf der Kenntnis zweier mathematischer Bedingungen, die zur Erzielung des angestrebten Erfolges erfüllt sein müssen. Die eine Bedingung ist, daß der dem Abschnitt der Kolbenbewegung, während dem die Auslaßöffnung 5 samt HilfsÖffnung 6 geöffnet und geschlossen wird, zugeordnete Gesamtwinkel oc größer oder gleich 160° ist. Die zweite Bedingung lautetThe invention is based on the knowledge of two mathematical conditions that are necessary to achieve the desired success must be fulfilled. One condition is that of the portion of piston movement during which the outlet port 5 together with the auxiliary opening 6 is opened and closed, the assigned total angle oc is greater than or equal to 160 °. the second condition is

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wobei S der Hubweg des Kolbens 3» D der Durchmesser des Zylinders 1 und A der Gesamtöffnungsquerschnitt der Auslaßöffnung 5 und der Hilfsöffnung 6 ist.where S is the stroke of the piston 3 »D is the diameter of the Cylinders 1 and A is the total opening cross-section of the outlet opening 5 and the auxiliary opening 6.

Figur 4 illustriert die Bedingungen in schematischer Form. Die waagerechte Koordinatenachse stellt den Winkel.xJ , die senkrechte Koordinatenachse den Wert K dar. Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet jenen Bereich der K - .x - Ebene, in welcher die erfindungsgemäßen Bedingungen erfüllt sind.Figure 4 illustrates the conditions in schematic form. The horizontal coordinate axis represents Winkel.xJ, the vertical coordinate axis represents the value K. The reference symbol 7 identifies that area of the K - .x level in which the conditions according to the invention are met.

Versuche an Motorsägen, bei denen die Erfindung verwirklicht worden ist, haben gezeigt, daß das Leerlaufgeräusch gegenüberTests on chainsaws, in which the invention has been implemented, have shown that the idling noise against

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herkömmlichen Motorsägen um ca. 5 Dezibel herabgesetzt ist· Dies ist von großer Bedeutung angesichts des großen Anteils der Leerlaufzeit einer Motorsäge gemessen an ihrer Gesamtlaufzeit. conventional chainsaws is reduced by approx. 5 decibels This is of great importance given the large amount of idle time a chainsaw takes in relation to its total run time.

Die Erfindung bietet aber noch weitere Vorteile. Bei niedrigen Drehzahlen vermindert die HilfsÖffnung 6 die Kompression. Dies erleichtert das Starten des Motors.However, the invention also offers other advantages. At low speeds, the auxiliary opening 6 reduces the compression. this makes it easier to start the engine.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung betrifft den Spüldruck. Bei einem Zweitaktmotor ist der Spüldruck des einströmenden Brennstoff-Luft-Gemisches im Leerlauf gering. Dies führt bei den bekannten Zweitaktmotoren zu dem charakteristischen, etwas unrunden Lauf. Durch die zusätzliche HilfsÖffnung 6 wird jedoch der im Zylinder herrschende Gegendruck vermindert, so daß der Motor im Leerlauf runder läuft; andererseits wirkt sich die Druckminderung in erwünschter Weise bei hohen Drehzahlen praktisch nicht aus. Nachdem der Leerlauf ruhiger geworden ist, besteht zusätzlich die Möglichkeit, die Leerlaufdrehzahl weiter zu senken, ohne daß man Gefahr läuft, daß der Motor ausgeht. Dies bedeutet eine nachmalige Herabsetzung des Leerlaufgeräusches. Als lolge davon erhält man einen größeren Abstand von der Drehzahl, bei welcher dieAnother advantage of the invention relates to the flush pressure. In the case of a two-stroke engine, this is the scavenging pressure of the inflowing fuel-air mixture low at idle. In the known two-stroke engines, this leads to the characteristic, somewhat out of round shape Run. Due to the additional auxiliary opening 6, however, the counterpressure prevailing in the cylinder is reduced, so that the engine in the Idling runs more smoothly; on the other hand, the pressure reduction has practically no effect in the desired manner at high speeds. After the idling has become quieter, there is also the option of further reducing the idling speed without having to There is a risk that the engine will stop. This means a subsequent Reduction of idling noise. As a result of it received one greater distance from the speed at which the

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üblicherweise verwendeten Fliehkraftkupplungen fassen; dies ist aus Sicherheitsgründen zu begrüßen. Wegen der Verbesserung der Spülwirkung im Leerlauf erfolgt auch die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches gleichmäßiger als bisher mit der Folge, daß der Lauf nuhiger, die Drehzahl gleichförmiger und damit das Ausmaß an Vibrationen geringer wird.grip commonly used centrifugal clutches; this is to be welcomed for security reasons. Because of the improvement the purging effect at idle is followed by the ignition of the fuel-air mixture more even than before with the result that the run is smoother, the speed more uniform and thus the amount of vibration decreases.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors, bei der - ähnlich wie in Figur 1 - die HilfsÖffnung 8 ein Fortsatz der eigentlichen Auslaßöffnung 5 ist, jedoch abweichend vom 1. Beispiel im Querschnitt die Gestalt eines Dreiecks mit nach oben (zur Brennkammer) weisender Spitze hat.FIG. 2 shows an embodiment of the motor according to the invention in which - similar to FIG. 1 - the auxiliary opening 8 is an extension the actual outlet opening 5 is, however, different from the 1st example in cross section with the shape of a triangle tip pointing upwards (towards the combustion chamber).

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors, bei der oberhalb der Auslaßöffnung 5 eine Gruppe von drei kleinen Hilfsöffnungen 9 angeordnet ist, wobei eine dieser Hilfsöffnungen über den beiden anderen Hilfsöffnungen liegt und die drei HilfsÖffnungen die drei Ecken eines Dreiecks bilden. Bei dieser Anordnung der Hilfsöffnungen erhält man die gleiche Wirkung wie bei den vorhergehenden Beispielen mit dem begrenzten Anwachsen des Querschnitts der Auslaßöffnung.Figure 3 shows a further embodiment of the invention Motor, in which a group of three small auxiliary openings 9 is arranged above the outlet opening 5, one of these Auxiliary openings is above the other two auxiliary openings and the three auxiliary openings form the three corners of a triangle. With this arrangement of the auxiliary openings, the same effect is obtained as in the previous examples with the limited one Increase in the cross section of the outlet opening.

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Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die gezeichneten Ausführungsbeispiele. So kann man z.B. Hilfsöffnungen mit einer Anzahl von weiteren QuerschnittBformen zusammen mit einer oder mehreren Hauptauslaßoffnungen verwaifc, wobei dann diese Hilfs- und Hauptauslaßoffnungen zusammengenommen die erfindungsgemäßen mathematischen Bedingungen erfüllen müssen.The invention is of course not limited to the ones shown Embodiments. So you can e.g. auxiliary openings with a number of further cross-sectional shapes orphaned together with one or more main outlet openings, in which case these auxiliary and main outlet openings together represent the mathematical conditions according to the invention must meet.

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Claims

DR. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING. HELMUT HUBBUCHDR. RUDOLF BAUER DIPL.-ING. HELMUT HUBBUCH

753 PFORZHEIM. (WEST-GERMANY)753 PFORZHEIM. (WEST-GERMANY)

^ WESTLICHE 31 (AM LEOPOLDPLATZ)^ WESTERN 31 (AM LEOPOLDPLATZ)

TEL.: (07231)10 22 90TEL .: (07231) 10 22 90

May 28, 1976 III / Ee

Claim:

..S..S

Two-stroke internal combustion engine, in particular for driving chainsaws, lawn mowers, reversible plows and the like. Specific single-cylinder engine with a cylinder, a combustion chamber, a piston and at least one exhaust pipe, characterized by at least one in the cylinder (1) - from the top dead center of the piston (3) in the cylinder (1) seen from - in front of the outlet openings (5) provided auxiliary outlet opening (6, 8, 9), the outlet openings (5) and the auxiliary outlet openings (6, 8, 9) are arranged and designed so that they the two following mathematical Satisfy conditions:

(I) ^ ^ 160 °, and

(II) K

180. A.

where X * means the total angle of rotation of the crankshaft, through which at least one outlet opening (5) or one auxiliary outlet opening (6,8,9) are still open; S is the piston

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hub, D is the diameter of the cylinder (1) and A is the total opening cross-section of the outlet openings (5) and the auxiliary outlet openings (6, 8, 9).

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ι ^M.

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