DE4407124A1 - Luftfilter für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftfilter für einen Verbren­ nungsmotor, insbesondere einen Zweitaktmotor in einem hand­ geführten Arbeitsgerät, wie einer Motorkettensäge, einem Trennschleifer oder dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Zweitaktmo­ tor, treten im Ansaugkanal Gaspulsationen auf, die aufgrund des Aufbaus und der Betriebsweise des Verbrennungsmotors nicht vermieden werden können. Durch diese Pulsationen strömt ein Teil der mit Kraftstoff - beim Zweitaktmotor auch mit Öl - angereicherten Verbrennungsluft entgegen der Ansaugrichtung zurück in den Luftfilter. Der Kraftstoff und/oder das Öl schlagen sich dabei auf der Filterfläche nieder, wodurch die nasse Filterfläche versottet und an­ schließend verstopft. Hierdurch sind häufige Filterwechsel bedingt.

Um das Austreten eines Ansaugluftrückstromes in den Luft­ filter zu minimieren, ist in der DE 34 24 774 A1 vorge­ schlagen, die dem Ansaugkanal zugewandte Fläche des Luft­ filters als Prallwand mit einer Wölbung auszubilden, der­ art, daß der pulsierende Gasrückstrom in Richtung auf den Ansaugkanal in Richtung des Ansaugluftstromes umgelenkt wird. Zwar kann durch eine derartige Maßnahme die Gefahr des Feuchtwerdens und des Versottens des Luftfilters ge­ senkt werden, dennoch sind die damit erzielbaren Betriebs­ zeiten eines Luftfilters noch nicht zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftfilter der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß ein Feuchtwerden des Filterelementes durch rückströmendes Kraftstoff/Luft-Gemisch verhindert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die gestaffelte Anordnung von mindestens zwei Reihen aus Luftwiderstandselementen ist ein direkter Strömungsweg von der Ansaugöffnung in den Reinraum des Luftfilters un­ terbunden. Der zur Ansaugöffnung strömenden Verbrennungs­ luft ist aufgrund der Gestaltung der auf Lücke zueinander angeordneten Luftwiderstandselemente der inneren und der äußeren Reihe ein widerstandsarmer Strömungsweg geboten, während einem rückpulsierenden Gasstrom von der Ansaugöff­ nung in den Reinraum des Luftfilters ein hoher Strömungswi­ derstand entgegengesetzt ist. Der hohe Strömungswiderstand bewirkt eine Verwirbelung, wodurch sich Kraftstoff und Öl an den Luftwiderstandselementen absetzen können, so daß im ungünstigsten Fall in den Reinraum eintretende Anteile des rückpulsierenden Gasstroms einen sehr geringen Kraftstoff- bzw. Ölgehalt haben.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß das zwischen den Reihen der Luftwiderstandselemente ausgebildete Volumen auf das Pulsa­ tionsvolumen des mit dem Luftfilter versehenen Verbren­ nungsmotors abgestimmt ist, so daß der rückpulsierende Gas­ strom in dem Puffervolumen zwischen den Reihen der Luftwi­ derstandselemente abgefangen wird.

Bevorzugt liegen die Luftwiderstandselemente etwa parallel zur Achse der Ansaugöffnung ausgerichtet, d. h., sie stehen etwa lotrecht auf einer die Ansaugöffnung aufweisenden Ebene. Bevorzugt ist die Reihe der Luftwiderstandselemente etwa ringförmig um die Achse der Ansaugöffnung angeordnet.

Die Luftwiderstandselemente sind insbesondere etwa U-förmig ausgebildet, wobei die Schenkel dem Ringinneren zugewandt liegen. Dabei kann ein Schenkel eines Luftwiderstandsele­ mentes der einen Reihe und der Schenkel eines benachbarten Luftwiderstandselementes etwa auf einer gemeinsamen Radia­ len liegen. Um ein Mitreißen von auf den Luftwiderstandse­ lementen niedergeschlagenem Kraftstoff und Öl durch einen Ansaugstrom zu begünstigen, sind die freien Enden der Schenkel bevorzugt verjüngt ausgebildet.

In besonderer Weiterbildung der Erfindung ist innerhalb des inneren Rings im Fußbereich der Luftwiderstandselemente ei­ ne Einlage aus saugfähigem Material wie Schaumstoff oder dgl. angeordnet. Diese Einlage dient dem Sammeln und Spei­ chern der von den Luftwiderstandselementen abfließenden Kraftstoff- und Ölanteile. Um deren Rückführen in den An­ saugluftstrom zu begünstigen, ist vorgesehen, an der Einla­ ge als Speichervolumen einen Körper aus saugfähigem Materi­ al wie Schaumstoff oder dgl. anzuordnen, der sich im we­ sentlichen in Richtung der Höhe der Luftwiderstandselemen­ te, vorzugsweise im Bereich des inneren Ringes, erstreckt. Durch seine Anordnung liegt eine Seitenfläche des Speicher­ körpers der Ansaugöffnung zugewandt, so daß die über die Ansaugöffnung abströmende Verbrennungsluft an dem Speicher­ körper vorbeistreift und gespeicherten Kraftstoff und Öl aufnimmt und abführt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Gehäuseteil eines Luftfilters,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein zweites Gehäuseteil des Luft­ filters,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen aus den Gehäuseteilen der Fig. 1 und Fig. 4 zusammengesetzten Luftfilter.

Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Luftfilter 1 (Fig. 5) besteht aus zwei Gehäuseteilen 2, 3, die bevorzugt als Halbschalen ausgebildet sind. Die zusammengefügten Gehäuse­ halbschalen sind durch Schrauben zusammengehalten, die durch Aufnahmeöffnungen 4 (Fig. 2) in der Gehäusehalbschale 2 und dazu fluchtende Aufnahmeöffnungen 5 (Fig. 4) in der Gehäusehalbschale 3 durchgesteckt werden. Eine derartige Schraube 6 ist in Fig. 2 strichliert dargestellt. Im Rand­ bereich des Luftfiltergehäuses kann zur Anordnung einer weiteren Befestigungsschraube eine weitere durchgehende Bohrung 40 vorgesehen sein (Fig. 5).

Die zusammengefügten Gehäusehalbschalen 2 und 3 begrenzen einen Gehäuseinnenraum 7, der den Reinraum des Luftfilters bildet und mit einer Ansaugöffnung 8 (Fig. 1, Fig. 5) ver­ sehen ist, welche in der Gehäusewand 10 der Halbschale 2 ausgebildet ist. Das Gehäuse des Luftfilters 1 weist eine geringe Höhe H auf, wodurch ein umlaufender, schmaler Rand gebildet ist. Die einander gegenüberliegenden, großflächi­ gen Gehäusewände 9, 10 sind in Draufsicht leicht trapezför­ mig (Fig. 1, Fig. 4) ausgebildet, wobei die Gehäusewände 9 und 10 bis auf den die Ansaugöffnung 8 aufweisenden Bereich 12 nach Art eines Gitters durchbrochen ausgebildet sind. Das Gitter dient als Träger 11 für ein Filtergewebe 41. Be­ vorzugt sind die Gehäuseteile 2, 3 des Luftfilters 1 aus Kunststoff gefertigt, wobei das Filtergewebe 41 einteilig mit dem Träger 11 ausgebildet sein kann.

Der die Ansaugöffnung 8 aufweisende Wandbereich 12 in der Gehäusehalbschale 2 ist teilkreisförmig ausgebildet, wobei ein entsprechender durchgehender Wandbereich 12a in der Ge­ häusehalbschale 3 gegenüberliegt.

Wie in der Draufsicht gemäß Fig. 1 dargestellt, ist die An­ saugöffnung 8 von bevorzugt zwei Reihen 15, 25 aus Luftwi­ derstandselementen 20, 21 umgeben, die - bezogen auf die Achse 18 der Ansaugöffnung 8 - mit radialem Abstand a von­ einander liegen. Es können auch drei oder mehr Reihen zu­ einander gestaffelt vorgesehen sein. Die Reihen 15, 25 sind etwa ringförmig um die Achse 18 der Ansaugöffnung 8 ange­ ordnet, wobei die Reihen bevorzugt etwa konzentrisch zuein­ ander liegen. Der Abstand b der inneren Reihe 15 zum Rand der Ansaugöffnung 8 ist dabei größer gewählt als der ra­ diale Abstand a zwischen der inneren Reihe 15 und der äuße­ ren Reihe 25.

Wie Fig. 5 zeigt, ragen die Luftwiderstandselemente 20, 21 von der einen Gehäusewand 10 bis zur anderen Gehäusewand 9 und liegen dort an dem Wandbereich 12a an. Der Gehäuserand des Luftfilters im Bereich der Ansaugöffnung 8, die innere Reihe 15 und der Wandbereich 12a der Gehäuseschale 3 bilden einen Ansaugvorraum 13, der über die Ansaugöffnung 8 unmit­ telbar mit dem Ansaugkanal eines Verbrennungsmotors, insbe­ sondere eines Zweitaktmotors, verbunden ist. Der durch die innere Reihe 15 und die äußere Reihe 25 sowie den Wandbe­ reich 12 der Gehäuseschale 2 und den Wandbereich 12a der Gehäuseschale 3 begrenzte Raum bildet ein Puffervolumen 14 für den rückströmenden Gasanteil, wie nachstehend noch er­ läutert wird.

Wie insbesondere aus Fig. 1 zu ersehen, ist jedes Luftwi­ derstandselement 20, 21 bevorzugt teilringförmig ausgebil­ det, wobei benachbarte Luftwiderstandselemente 20 bzw. 21 einer Reihe 15 bzw. 25 mit seitlichem Abstand L zueinander liegen. Bevorzugt ist der Abstand L benachbarter Luftwider­ standselemente 20 in der äußeren Reihe 25 gleich groß wie der Abstand L benachbarter Luftwiderstandselemente 21 der inneren Reihe 15. Die Luftwiderstandselemente 21 der inne­ ren Reihe 15 liegen dabei - bezogen auf die Radiale zur Achse 18 der Ansaugöffnung 8 - derart, daß sie die durch den Abstand L gebildete Lücke 16 zwischen den Luftwider­ standselementen 20 in etwa verdecken. Bevorzugt sind die Luftwiderstandselemente 20 bzw. 21 geringfügig größer als die durch sie in Strömungsrichtung der Luft abzudeckenden Lücken 16. Aufgrund der konzentrischen Anordnung der Reihen 15, 25 zueinander und der Anordnung der Luftwiderstandsele­ mente 20, 21 auf jeweils einem Kreisbogen, dessen Mittel­ punkt bevorzugt die Achse 18 der Ansaugöffnung 8 ist, ist der Kreisbogenabschnitt einer Lücke 16 jeweils geringer als der Kreisbogenabschnitt des diese Lücke 16 verdeckenden Luftwiderstandselementes 20 bzw. 21. Bevorzugt sind die Luftwiderstandselemente 20, 21 einer Reihe 15, 25 gleich ausgebildet und liegen mit äquidistanten Abständen L neben­ einander.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Luftwiderstandse­ lemente 20, 21 etwa U-förmig ausgebildet, wobei die Schen­ kel 22 der Ansaugöffnung 8 also dem Ringinneren zugewandt liegen. Bevorzugt liegt der jeweilige Schenkel 22 eines Luftwiderstandselementes 20 der äußeren Reihe 25 derart zu einem benachbarten Schenkel 23 eines Luftwiderstandelemen­ tes 21 der inneren Reihe 15, daß die Schenkel 22 und 23 auf einer gemeinsamen Radialen 24 zur Achse 18 der Ansaugöff­ nung 8 liegen. Es kann zweckmäßig sein, die freien Enden der Schenkel verjüngt auszubilden.

Im zusammengebauten Zustand muß die in Pfeilrichtung 19 zu­ strömende Luft bis zur Ansaugöffnung 8 aufgrund des Aufbaus des Luftfilters 1 zweimal die Richtung ändern, wobei die radial durch die Lücken 16 der äußeren Reihe 25 in das Puf­ fervolumen 14 einströmende Verbrennungsluft die inneren Luftwiderstandselemente 21 umströmt und zwischen deren Lücken 16 in den Ansaugvorraum eintritt, um über die Ansaug­ öffnung zum Verbrennungsmotor abzuströmen. Die bei einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Zweitaktmotor, auf­ tretende Rückpulsation von mit Kraftstoff und Öl angerei­ cherter Verbrennungsluft wird durch den erfindungsgemäß aufgebauten Luftfilter 1 vorteilhaft beeinflußt. Die zur Ansaugöffnung 8 gewandt liegenden U-förmigen Luftwider­ standselemente 21 stellen für eine Strömung aus dem Ansaug­ vorraum 13 in den Reinraum 7 des Luftfilters 1 einen erheb­ lichen Strömungswiderstand dar, wobei sich aufgrund der Form der Luftwiderstandselemente 21 starke Verwirbelungen bilden, die bewirken, daß sich Kraftstoff und Öl an den Luftwiderstandselementen 20, 21 absetzen. Bevorzugt ist ferner vorgesehen, das zwischen den Reihen 15 und 25 der Luftwiderstandselemente 20 und 21 ausgebildete Puffervolu­ men 14 dem Pulsationsvolumen des Verbrennungsmotors ange­ paßt auszubilden, so daß ein rückpulsierender Gasstrom im Idealfall im Puffervolumen 14 abgefangen wird. Bei einem folgenden Ansaugtakt wird ein im Puffervolumen abgefangener Gasstrom durch aus dem Reinraum 7 nachströmende frische Verbrennungsluft zur Ansaugöffnung 8 spülen, so daß das Puffervolumen wieder frei von mit Kraftstoff bzw. Öl bela­ dener Luft ist. Das sich an den Luftwiderstandselementen 20 und 21 niedergeschlagene Öl bzw. der niedergeschlagene Kraftstoff wird beim Ansaugtakt durch die in Pfeilrichtung 19 einströmende Verbrennungsluft mitgerissen, wozu die Schenkel 22 und 23 der Luftwiderstandselemente 20, 21 be­ vorzugt verjüngt ausgebildet sind.

In Fig. 1 besteht die innere Reihe 15 aus nur drei Luftwi­ derstandselementen 21, während die äußere Reihe aus fünf Luftwiderstandselementen 20 besteht. Im Bereich der inneren Reihe 15 sind durch die Aufnahmeöffnungen 4 Befestigungs­ schrauben 6 geführt, so daß die Befestigungsschrauben 6 selbst Luftwiderstandselemente bilden, welche eine zugeord­ nete Lücke 16 in der äußeren Reihe 25 der Luftwiderstandse­ lemente 20 abdecken.

Die gestaffelte Anordnung von mindestens zwei Reihen 15, 25 an Luftwiderstandselementen bewirkt ein Zurückhalten des rückpulsierenden Gasgemisches, wobei gleichzeitig durch die Form der Luftwiderstandselemente ein Niederschlagen von Kraftstoff und Öl begünstigt wird. In Strömungsrichtung 19 der Verbrennungsluft hingegen sind die Luftwiderstandsele­ mente 20 strömungsgünstig ausgebildet, so daß sie für die zur Ansaugöffnung 8 strömende Verbrennungsluft kein größe­ res Strömungshindernis darstellen. Der Ansaugwiderstand des Luftfilters ist nicht erhöht. Aufgrund der konzentrischen Anordnung der Luftwiderstandselemente und der im wesentli­ chen gleich groß gehaltenen Lücken 16 im inneren wie im äu­ ßeren Ring 15 bzw. 25 können - bezogen auf den Umfangswin­ kel - die Luftwiderstandselemente 20 der äußeren Reihe 25 gleich groß wie die Luftwiderstandselemente 20 der inneren Reihe 15 ausgebildet sein. Der Umfangswinkel 27 beträgt be­ vorzugt etwa 30°.

In Weiterbildung der Erfindung ist im Wandbereich 12a der zweiten Halbschale 3 eine Einlage 30 aus flüssigkeitsspei­ cherndem Material wie Schaumstoff oder dgl. angeordnet, wie sie auch in Fig. 4 strichliert dargestellt ist. Diese Schaumstoffeinlage 30 liegt im wesentlichen rechtwinklig zur Achse 18 der Ansaugöffnung 8. Die Schaumstoffeinlage stellt sicher, daß eventuell im Fußbereich der Luftwider­ standselemente 20 bzw. 21 sich bildende Tropfen aufgefan­ gen, gespeichert und bei einem folgenden Ansaugtakt an die in Pfeilrichtung 13 einströmende Verbrennungsluft abgegeben werden.

Der gezeigte Luftfilter 1 wird überwiegend derart einge­ setzt, daß die Gravitationskraft in Pfeilrichtung G wirkt. Dies könnte über eine längere Betriebsdauer dazu führen, daß sich am unteren Rand 17 des Gehäuses Feuchtigkeit in Form eines Kraftstoff/Öl/-Gemisches ansammelt. Im Bereich des Randes 17 ist sowohl in der Gehäusehalbschale 2 als auch in der Gehäusehalbschale 3 ein Aufnahmeraum 26 für ei­ nen Speicherkörper 31 aus vorzugsweise Schaumstoff vorgese­ hen, der im wesentlichen die Form eines Quaders hat und sich in Richtung der Höhe der Luftwiderstandselemente 20 bzw. 21 erstreckt. Der Speicherkörper 31 erstreckt sich insbesondere über die gesamte Höhe h der Luftwiderstandse­ lemente 20, 21 von der einen Gehäusewand 10 bis zur anderen Gehäusewand 9. Die der Ansaugöffnung 8 zugewandte Fläche 31a des Speicherkörpers 31 liegt etwa auf der Höhe des in­ neren Ringes 15, so daß sichergestellt ist, daß diese Flä­ che 31a über ihre gesamte Länge von der über die Ansaugöff­ nung 8 abströmenden Verbrennungsluft bestrichen wird, wo­ durch der Speicherkörper 31 Kraftstoff und Öl abgeben kann.

Claims (15)

1. Luftfilter für einen Verbrennungsmotor, insbesondere ei­ nen Zweitaktmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät, wie einer Motorkettensäge, einem Trennschleifer oder dgl., bestehend aus einem Gehäuse (1) mit einem eine Ge­ häusewand bildenden Filtergewebe (41), über welches Ver­ brennungsluft in den Gehäuseinnenraum (7) ansaugbar ist, und mit einer in einer Gehäusewand (10) ausgebildeten Ansaugöffnung (8) zum Anschluß eines Ansaugkanals des Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ansaugöffnung (8) und dem Gehäuseinnenraum (7) zwei in Strömungsrich­ tung (19) mit Abstand (a) zueinanderliegender Reihen (15, 25) aus Luftwiderstandselementen (20, 21) angeord­ net sind, wobei die Luftwiderstandselemente (20, 21) in einer Reihe (15, 25) mit seitlichem Abstand (L) neben­ einanderliegen und die Luftwiderstandselemente (20) der einen Reihe (25) in Strömungsrichtung (19) etwa vor den zwischen den Luftwiderstandselementen (21) der anderen Reihe (15) gebildeten Lücken (16) liegen.

2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den Reihen (15, 25) der Luftwiderstandselemente (20, 21) ausgebildete Volumen etwa dem Pulsationsvolumen des Verbrennungsmo­ tors angepaßt ist.

3. Luftfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftwiderstandselemente (20, 21) etwa parallel zur Achse (18) der Ansaugöffnung (8) ausgerichtet liegen.

4. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe (15, 25) der Luft­ widerstandselemente (20, 21) etwa ringförmig um die Achse (18) der Ansaugöffnung (8) angeordnet liegen.

5. Luftfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen (15, 25) zueinan­ der etwa konzentrisch liegen.

6. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftwiderstandselemente (20, 21) teilringförmig ausgebildet sind.

7. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftwiderstandselemente (20, 21) etwa U-förmig ausgebildet sind, wobei die Schenkel (22, 23) der Ansaugöffnung (8) zugewandt lie­ gen.

8. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel (22) eines Luftwiderstandselementes (20) der einen Reihe (25) und der Schenkel (23) eines benachbarten Luftwiderstandsele­ mentes (21) der anderen Reihe (15) etwa auf einer ge­ meinsamen Radialen (24) liegen.

9. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Schen­ kel (22, 23) verjüngt ausgebildet sind.

10. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftwiderstandselemente (20, 21) den Gehäuseinnenraum (7) durchragen, vorzugs­ weise von der die Ansaugöffnung (8) aufweisenden Gehäu­ sewand (10) bis zur gegenüberliegenden Gehäusewand (9) verlaufen.

11. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der inneren Reihe (15) im Fußbereich der Luftwiderstandselemente (21) eine Einlage (30) aus saugfähigem Material wie Schaumstoff oder dgl. angeordnet ist.

12. Luftfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (30) im wesent­ lichen rechtwinklig zur Achse (18) der Ansaugöffnung (8) liegt.

13. Luftfilter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einlage (30) als Speichervolumen ein Körper (31) aus saugfähigem Material wie Schaumstoff oder dgl. anliegt, der sich im wesent­ lichen in Richtung der Höhe (h) der Luftwiderstandsele­ mente (20, 21) vorzugsweise im Bereich der inneren Reihe (15) erstreckt.

14. Luftfilter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkörper (31) sich über die gesamte Höhe (h) der Luftwiderstandselemente (20, 21) erstreckt.

15. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß daß Gehäuse aus zwei Halb­ schalen (2, 3) besteht und die Luftwiderstandselemente (21, 22) einteilig mit einer Halbschale (3), vorzugs­ weise der die Ansaugöffnung (8) aufweisenden Halbschale (3) ausgebildet sind.