DE3013361A1 - Als mechanische antriebseinheit und als druckgaserzeuger dienende brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Als mechanische Antriebseinheit und als Druckgaserzeuger dienende Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine als mechanische Antriebseinheit und als Druckgaserzeuger dienende Brennkraftmaschine mit innnerer Verbrennung und einem Zündsystem mit einer Zündspule, einer Stromquelle und einer die Zündvorgänge auslösenden Einrichtung.

Es ist bekannt, an der Zylinderwand einer Brennkraftmaschine, die z.B. als Antrieb eines Arbeitsgeräts dient, einen Druckgasauslaß anzubringen und diesen über einen Schlauch mit einem mit Druckgas zu betreibenden Werkzeug oder Arbeitsgerät zu verbinden. Eine derartige Anordnung ist z.B. im schwedischen Patent 391 109 beschrieben. Die bekannten Anordnungen eignen sich allerdings nur zur Erzeugung von Druckgas mit verhältnismäßig niedrigem Druck. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich auch zum Anschluß an mit verhältnismäßig hohem Druck betriebene Druckgassysteme eignet .

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zündsystem der Brennkraftmaschine eine weitere die Zündvorgänge auslösende Einrichtung aufweist, welche alternativ zur ersten einschaltbar ist und im Vergleich zu dieser einen früheren Zündzeitpunkt während der Kompression des Brennstoffs hat.

Der mit Bezug auf den oberen Todpunkt des Kolbens der Brennkraftmaschine wesentlich vorverlegte Zündzeitpunkt führt zu einem sehr viel höheren Explosionsdruck im Zylinder,und dieser hohe Druck kann beim Betrieb des angeschlossenen Druckluftwerkzeugs mit Vorteil ausgenutzt werden. Man wird also eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine normalerweise so betreiben,

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daß sie bei vorgestelltem Zündzeitpunkt eine Druckgasquelle und bei Betrieb mit normalem Zündzeitpunkt eine mechanische Antriebseinheit bildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Motorkettensäge mit einer Brennkraftmaschine mit erfindungsgemäßem Zündsystem und einer geeigneten Ventilanordnung an einem Druckgasauslaß des Zylinders, um ein daran angeschlossenes, zum Fällen von Bäumen benutztes Druckgaskissen mit Druckgas von hohem Druck versorgen zu können;

Fig. 2 einen elektrischen Schaltplan des Zündsystems der Brennkraftmaschine der Kettensäge nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Ventil am Druckgasauslaß der Brennkraftmaschine;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Ventil nach Fig. 3;

Fig. 5 Ansichten von Einzelheiten des Ventils und 6 nach Fig. 3 und 4.

Es wird zunächst auf Fig. 3 Bezug genommen und das neu vorgeschlagene Ventil am Druckgasauslaß.der Brennkraftmaschine der Kettensäge nach Fig. 1 beschrieben. Dieses Ventil hat ein Ventilgehäuse 10 mit einem mit Schraubgewinde versehenen Unterteil 11, welches in ein mit einem entsprechenden Gewinde versehenes Loch im oberen Deckel der Brennkraftmaschine der

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Kettensäge nach Fig. 1 paßt. Der mit 12 bezeichnete obere Teil des Ventilgehäuses hat gleichfalls ein Gewinde, auf das eine Mutter 13 mit einem mittleren Loch 14 , welches einen Ventilsitz 15 bildet, aufgeschraubt ist. Etwa in der Mitte des Ventilgehäuses ist ein Schlauch 16 angeschlossen, der mit einem mit Druckgas zu betreibenden Werkzeug verbunden werden kann. Weiterhin hat das Unterteil 11 des Ventilgehäuses einen Durchlaßkanal 17, der oben an einem weiteren Ventilsitz 18 endet.

Im Ventilgehäuse ist drehbar und axial verschieblich ein Ventilkörper 19 aufgenommen. Sein oberer Bereich ist mit einem Schraubgewinde ausgebildet und trägt unter einer darauf sitzenden Befestigungsmutter 22 eine Führungsscheibe 20 mit einem Stellhebel 21. Die Führungsscheibe hat auf ihrer Unterseite eine sich diametral erstreckende vorspringende Rippe 23 (siehe Fig. 5), die in eine entsprechend ausgebildete, sich diametral erstreckende Nut 24 auf der Oberseite der Mutter 13 paßt (siehe Fig. 6). Wenn die Nut 24 und die Rippe 23 in ihrer Drehwinkelstellung übereinstimmen, d.h. die Rippe in die Nut eingreift, nimmt die Führungsscheibe 20 ihre der Mutter 13 axial nächstkommende Stellung ein, wobei sich dann auch der Ventilkörper 19 in seiner unteren axialen Stellung befindet. Wenn der Stellhebel 21 gedreht wird, wird die Rippe 23 aus der Nut 24 herausgedrückt und die Führungsscheibe 20 gegenüber der Mutter 13 angehoben, wodurch gleichzeitig auch der Ventilkörper 19 in seine obere axiale Stellung gebracht wird. Mit Hilfe dieses Verstellantriebs kann der Ventilkörper sehr schnell aus der einen in die andere axiale Stellung verschoben werden.

In das Ventilgehäuse sind zwischen der Innenseite der Mutter 13 und einer auf dem Ventilkörper 19 sitzenden Scheibe 26 axial elastische Glieder 25, z.B. Tellerfedern, eingesetzt. Diese Federn drücken den Ventilkörper in seine untere axiale Stellung, wenn die Rippe 23 und die Nut 24 miteinande fluchten,

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und werden etwas zusammengepreßt, wenn der beschriebene Verstellantrieb den Ventilkörper in seine obere Stellung hebt. Unmittelbar unter dem unteren Ende des Ventilkörpers ist eine Dichtungsscheibe 27 in das Ventilgehäuse eingesetzt, die durch die untere Endfläche des Ventilkörpers gegen den Ventilsitz 18 gedrückt wird, wenn die Rippe 23 und die Nut 24 fluchten. Dann wird der·Durchlaß 17 infolge des Drucks der Federn 25, der den im Durchlaß 17 herrschenden Innendruck der Brennkammer übersteigt, geschlossen.

3ei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der obere Teil des Ventilkörpers 19 durch einen konischen Bereich 2 8 verjüngt, welcher zum Ventilsitz 15 passend ausgebildet ist. Der konische Bereich 28 legt sich in der oberen axialen Stellung des Ventilkörpers 19 dicht an den Ventilsitz 15 an, während gleichzeitig in dieser Stellung des Ventilkörpers die Dichtungsscheibe 27 den Durchlaßkanal 17 zum Schlauch 16 hin öffnet. Dadurch werden Brenngase aus dem Brennraum der Brennkraftmaschine zu dem an den Schlauch angeschlossenen Werkzeug geleitet. Wenn später nach Beendigung eines bestimmten Arbeitsvorgangs mit diesem Werkzeug das darin enthaltene Druckgas abgelassen werden soll, braucht nur der Stellhebel 21 gedreht zu werden, wodurch dann ein Entlüftungskanal vom Schlauch 16 zu dem eine Auslaßöffnung bildenden Loch 14 freigegeben wird.

Als zusätzliche Betätigungseinrichtung kann eine Betätigungsstange 29 vorgesehen sein, die mittels einer in eine Ausnehmung 31 in ihr eingreifende Lasche 30 mit dem Stellhebel 21 verbunden sein kann. Vorzugsweise ist das eine Ende der Stange 29 mit einem Betätigungsknopf versehen, der sich von der Bedienungsperson leicht erreichen läßt. Die Stange 29 kann mitteils einer Feder 32, welche sie zurückdrückt, automatisch zurückgestellt werden. Mittels der Stange 29 und des Betätigungsknopfs 46 kann auch ein mit dem vorstehend beschriebenen Auslaßventil zusammenwirkendes, erfindungsgemäß erweitertes Zündsystem umgeschaltet werden, worauf nachstehend näher eingegangen wird.

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In Fig. 2 ist ein Schaltplan eines Kondensator-Zündsystems dargestellt, welches teilweise bekannt ist. Ein Kondensator 34 ist in Serie mit einem Thyristor 35 und der Primärwicklung 36 einer Zündspule verbunden. An der Schwungscheibe des Motors ist wenigstens ein Permanentmagnet 38 befestigt/ der sich bei jeder Umdrehung der Schwungscheibe an einem U-förmigen Eisenkern 39 vorbei bewegt, welcher auf einem Schenkel eine S-pule 40 trägt,die über einen Gleichrichter 41 mit einem Anschlußpunkt zwischen dem Kondensator 34 und dem Thyristor 35 verbunden ist. Jedesmal, wenn der Permanentmagnet 38 die Spule 40 passiert, gelangt ein Strom zu dem Kondensator 34, welcher dadurch aufgeladen wird. Auf einem anderen Eisenkern sitzt eine Auslöserspule 42, die über einen Gleichrichter 43 mit der Steuerelektrode des Thyristors verbunden ist und ebenfalls jeweils einen Strom erzeugt, wenn der Permanentmagnet 38 vorbeiläuft. Die Einstellung ist so gewählt, daß die Brennkraftmaschine jeweils zum üblichen Zündzeitpunkt zündet, wobei sich der Kondensator 34 über die Primärwicklung 36 der Zündspule entlädt und an der Zündkerze 44 ein Zündfunke erzeugt wird.

Das gezeigte Zündsystem 33 hat jedoch noch eine zweite zur Auslösung der Zündung geeignete Spule 45, die nach dem Schließen eines Schalters 46 über eine Leitung 47 mit der Steuerelektrode des Thyristors 35 verbunden werden kann. Wenn sich der Permanentmagnet 38 an der Spule 45 vorbeibewegt, wird ebenfalls an der Zündkerze 44 ein Zündfunke erzeugt, in diesem Fall erfolgt die Zündung jedoch früher als im Falle der Auslösung durch die Spule 42.

Wenn der Zündzeitpunkt auf ungefähr 65° vor dem oberen Todpunkt des Kolbens vorverlegt wird, ergibt sich ein beträchtlich erhöhter Verbrennungsdruck. Normalerweise liegt der Zündzeitpunkt kleiner Zweitaktmotoren bei ungefähr 22 bis 28 vor dem oberen Todpunkt. Bei 65 Vorzündung erhält man etwa einen doppelt so hohen Druck wie bei normaler Vorzündung.

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Um die Belastung des Motors durch das Vorstellen der Zündung zu verringern, besteht die Möglichkeit, das Ventil am Druckgasauslaß zu öffnen, bevor die Umstellung des Zündzeitpunkts vorgenommen wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel geschieht dies in der Weise, daß der Schalter 46 , der die Zündung auf einen früheren Zeitpunkt umschaltet,, nicht betätigt wird, bevor nicht der Stellhebel 21 gedreht und dadurch der Durchlaßkanal 17 zum Schlauch 16 hin geöffnet worden ist. Nach Abschluß eines Arbeitsvorgangs mit dem druckluftbetriebenen Werkzeug, im Beispielsfall dem in Fig. 1 gezeigten aufzupumpenden Kissen zum Fällen von Bäumen, wird zunächst wieder der Schalter 46 geöffnet und dann erst das Ventil 18, 27 am Druckgasauslaß der Brennkraftmaschine geschlossen. Es versteht sich, daß abweichend vom beschriebenen Ausführungsbeispiel andere Schalteinrichtungen zur Umschaltung zwischen zwei verschiedenen Zündzeitpunkten vorgesehen sein können, darunter auch mechanische Schalter.

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Claims (3)

1. Patentanwälte Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

   Frankfurt/Main Staufenstraße 36

   Anm. :

   HUSQVARNA AKTIEBOLAG

   S-561 81 Huskvarna

   Patentansprüche

   \iJ Als mechanische Antriebseinheit und als Druckgaserzeuger dienende Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und einem Zündsystem mit einer Zündspule, einer Stromquelle und einer die Zündvorgänge auslösenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündsystem (33) eine weitere die Zündvorgänye auslösende Einrichtung (45) aufweist, welche alternativ zur ersten (Spule 42) einschaltbar ist und im Vergleich zu dieser einen früheren Zündzeitpunkt während der Kompression des Brennstoffs hat.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Schalter (46) zur Einschaltung der Einrichtung (45) ir.it früherem Zündzeitpunkt und ein Ventil (10, 18, 27) an einem Druckgasanschluß (17) der Brennkammer mit einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung (29) verbunden sind.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil (10, 18, 27) durch die gemeinsame Betätigungseinrichtung (29) zeitlich vor dem Schalter (46) betätigbar ist.

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