DE60026339T2 - Zweitakt-brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zweitakt-Verbrennungsmaschine, die in erster Linie für ein Arbeitswerkzeug vorgesehen ist, vorzugsweise eine Kettensäge oder ein mechanisches Schneidwerkzeug, einen sogenannten Trimmer, und die mit einer Schalldämpfervorrichtung ausgestattet ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Für Arbeitswerkzeuge, die mit Verbrennungsmaschinen betrieben werden, kommen im Allgemeinen Zweitaktmotoren zur Anwendung, was hauptsächlich an deren niedrigem Gewicht und einfachem Aufbau liegt. Zudem ermöglicht die Kurbelgehäusespülung ein von der Position unabhängiges Schmiersystem, bei dem die Maschine mit Öl geschmiert wird, das dem durch das Kurbelgehäuse gespülten Luft/Kraftstoffgemisch zugesetzt wird. Das positionsunabhängige Schmierungssystem ist beispielsweise für Kettensägen nötig, weil diese in vielen unterschiedlichen Arbeitspositionen verwendet werden. Zweitaktmotoren für Mopeds und Motorräder haben in der Regel ein sogenanntes getuntes Abgassystem. Zurückgeworfene Druckimpulse vom – Abgassystem drücken Spülgase zurück in den Zylinder, so dass die Spülverluste des Motors reduziert werden. Dies bedeutet, dass sowohl der Energieausgang wie auch der Brennstoffverbrauch im Vergleich mit einem nicht-getunten Abgassystem verbessert werden. Für eine gute Funktionsweise benötigt das getunte Abgassystem große Rohrlängen sowie große Querschnittflächen im Auspuffkanal. Ein derartiger Schalldämpfer für eine Kettensäge wäre mindestens einen halben Meter lang und würde aus einem ersten konisch um etwa 8 Grad erweiterten Kanalabschnitt und einem zweiten konisch um etwa 12 Grad verengten Abschnitt bestehen. Zwischen diesen konischen Teilen müsste ein gerader Teil mit einem Durchmesser, oder eigentlich einer Querschnittsfläche, angeordnet sein, die um ein Vielfaches größer ist als der Auslasskanal. Wenn z. B. der Auslasskanal einen Durchmesser von 30 mm hätte, dann hätte der gerade Teil einen Durchmesser von annähernd 60–100 mm, also eine beinahe 10 mal größere Querschnittfläche. Danach müsste ein Absorptionsschalldämpfer angeschlossen sein, um ausreichend niedrige Schallpegel zu erreichen. Ein solcher generischer getunter Schalldämpfer für einen Zweitaktmotor ist beispielsweise bekannt aus US 5,245,824 A . Wie oben festgestellt, basiert ein solcher Schalldämpfer auf reflektierten Druckimpulsen sowie einem niedrigen Gesamtdruckabfall. Was nun Arbeitswerkzeuge betrifft, hat sich herausgestellt, dass ein solcher Schalldämpfer viel zu groß und schwer wäre, auch wenn das Rohrsystem mit zahlreichen Biegungen versehen ist. Der Grund sind die großen Querschnittflächen. Ein Arbeitswerkzeug muss demgegenüber sehr leicht, kompakt und gut handhabbar sein, um seinem Zweck gerecht zu werden. Folglich kommen getunte Abgassysteme normalerweise für Arbeitswerkzeuge nicht zur Anwendung. Stattdessen besitzen sie leichte und kompakte Schalldämpfer, in denen der Schall hauptsächlich durch Drosseln im Schalldämpfer gedämpft wird. Um den bevorzugten Effekt zu erzielen, wird ein größeres Zylindervolumen verwendet. Angesichts der Tatsache, dass große Unterschiede zwischen der Bauweise von Zweitaktmotoren mit getuntem Abgassystem und ohne ein solches System bestehen, ist es schwierig, Erfahrungen von einem Gebiet ins andere zu übertragen.
  • Ein bekanntes Problem bei Zweitaktmotoren ist deren relativ hoher Kraftstoffverbrauch infolge hoher Spülverluste, also Spülgase, die geradewegs in das Abgassystem abströmen. Dies bringt zudem hohe Emissionen mit sich, insbesondere von Kohlenwasserstoffen. Wie oben erwähnt, sind die Schwierigkeiten zur Bewältigung dieses Problems besonders groß bei Zweitaktmotoren mit leichten und kompakten Schalldämpfern, also mit nicht-getunten Abgassystemen. Die hohen Emissionen von Kohlenwasserstoffen bringen auch bestimmte Probleme mit sich, wenn ein Schalldämpfer mit Katalysator verwendet wird. Der sehr hohe Energiegehalt der Abgase führt zu einer sehr hohen Hitzegenerierung im Katalysator sowie im umgebenden Schalldämpfer. Dieses hohe Ausmaß an Hitzegenerierung könnte bedeuten, dass die Konvertierungsrate des Katalysators herabgesetzt werden muss. Folglich erhöhen die hohen Spülverluste den Kraftstoffverbrauch und komplizieren gleichzeitig die Kooperation mit einem Abgaskatalysator.
  • Ziel der Erfindung
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine wesentliche Reduzierung der erwähnten Probleme für eine Zweitakt-Verbrennungsmaschinen, die mit einer Schalldämpfungsvorrichtung ausgestattet ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Das erwähnte Ziel wird erreicht mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, welche die charakteristischen Merkmale der angehängten Patentansprüche aufweist.
  • Die Zweitakt-Verbrennungsmaschine gemäß der Erfindung ist folglich im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr, das entweder gerade oder gebogen ist und eine adaptierte oder getunte Länge und ein geschlossenes äußeres Ende aufweist, in Verbindung mit dem Auslasskanal der Maschine an geordnet ist, sowie mit einem Auslass, welche die Abgase in die Umgebungsluft abführen. Wenn der Auslasskanal geöffnet wird, wird ein starker Druckimpuls geschaffen, der in das Rohr hinein geht und von dessen geschlossenem äußeren Ende zurückgeworfen wird. Wenn das Rohr eine korrekt getunte Länge für eine bestimmte Drehzahl erhält, beispielsweise die Höchstleistungs-Drehzahl, erhöht der reflektierende Druckimpuls vom Rohr den Abgasdruck außerhalb des Auslasskanals, bevor er geschlossen wird, so dass der Druck höher wird als der Druck innerhalb des Zylinders. Damit wird das Ausströmen weiterer Spülgase verhindert, und einige Spülgase könnten sogar zurück in den Zylinder gedrückt werden. Deshalb sind die Spülverluste reduziert, und die Leistung der Maschine kann gesteigert werden, und ihr spezifischer Kraftstoffverbrauch gesenkt.
  • Die Abgasemissionen, insbesondere Kohlenwasserstoffe, werden erheblich reduziert, was zur Folge hat, dass auch die Hitzebelastung auf einen eventuell folgenden Abgaskatalysator reduziert wird, so dass dessen Kooperation mit der Maschine vereinfacht wird.
  • Auch wenn die Erfindung in erster Linie für die Maschine eines Arbeitswerkzeugs vorgesehen ist, so kann diese doch ebenso für andere Arten von Motoranwendungen benützt werden.
  • Weitere charakteristische Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und anhand der ergänzenden Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand unterschiedlicher Ausführungsbeispiele derselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen detaillierter beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen in den unterschiedlichen Figuren entsprechende Teile.
  • 1 ist eine schematische Querschnittdarstellung einer Zweitakt-Verbrennungsmaschine gemäß der Erfindung. Sie zeigt eine Schalldämpfervorrichtung, die ein Rohr und einen Auslass gemäß der Erfindung umfasst. Der Auslass findet durch einen herkömmlichen Schalldämpfer statt.
  • 2 zeigt eine Querschnittdarstellung des oberen Teils der Maschine gemäß 1, doch nur mit einer etwas unterschiedlichen Schalldämpfervorrichtung ausgerüstet, die nur aus einem Rohr und einem Auslass besteht. Die Teile des Rohrs, die oberhalb der Papierebene liegen, sind in Strichpunktlinien dargestellt.
  • 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Schalldämpfervorrichtung, wo der Auslass durch einen Schalldämpfer mit Katalysator stattfindet.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der schematischen 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Zweitakt-Verbrennungsmaschine. Diese hat einen Zylinder 9 mit einem Kolben 10, einem Kurbelgehäuse 11, einem Einlass 12 mit einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung, wie etwa einem Vergaser 13, und des weiteren Spülkanälen 14 und einer Zündkerze 15. All dies ist konventionell und wird deshalb nicht näher beschrieben. Ein Auspuffrohr 16 ist an seiner Innenseite mit dem Auslasskanal 5 der Maschine verbunden, und an seinem äußeren Ende mit einem Schalldämpfer 7. Typisch ist, dass ein Rohr 3 mit adaptierter oder getunter Länge und einem geschlossenen äußeren Ende 4 in Verbindung mit dem Auslasskanal 5 der Maschine angeordnet ist. Da das äußere Ende 4 geschlossen ist, können die Abgase nicht durch das Rohr 3 strömen. Stattdessen strömen sie durch einen Auslass 6 aus, der über den herkömmlichen Schalldämpfer 7 angeordnet ist. Der Auslass 6 kann auch einen Katalysator 8 enthalten, der in 3 dargestellt ist, oder könnte auch nur ein Auslass in die Luft sein, ohne umgebenden Schalldämpfer, wie in 2 dargestellt. Das Rohr könnte so angeordnet sein, dass es direkt an den Auslasskanal 5 angeschlossen ist, ohne Zwischenteil, wie in 2 und 3 dargestellt. Möglich ist jedoch auch ein Abgasrohr 16 oder dergleichen, wie in 1 dargestellt. Wesentlich für die Funktion ist, dass das Rohr 3 sowie der Auslass 6 in Verbindung mit dem Auslasskanal 5 der Maschine angeordnet sind. Hierdurch wird im Rohr ein starker zurückgeworfener Druckimpuls erzeugt. Die Druckwelle, die beim Öffnen des Auslasskanals erzeugt wird, wandert nämlich im Rohr hin und her. Mit einer korrekt getunten Rohrlänge kehrt die Druckwelle mit einer geeigneten Rotationsgeschwindigkeit exakt bevor dieser geschlossen wird zum Auslasskanal zurück und hält das Ausströmen der Spülgase zurück und drückt diese – also das Luft/Kraftstoffgemisch – sogar in den Zylinder zurück. Die Anordnung kann als dreischenkelige Kreuzung betrachtet werden, die in Verbindung mit dem Auslasskanal 5 der Maschine geschaffen wird, wobei ein Zweig zum Kanal; ein Zweig zum Rohr 3 hinaus und ein Zweig durch den Auslass 6 geht. Die Winkel zwischen den Zweigen können sehr deutlich variieren, z. B. kann das Rohr gerade vom Kanal wegführen, d. h. in einem Winkel von 180°, aber auch quer, d. h. in einem Winkel von 90°. Folglich muss bei der Berechnung der Rohrlänge auch der Abstand vom Auslasskanal zur Rohröffnung berücksichtigt werden. Wenn dieser Teil eine andere Querschnittfläche als das Rohr haben sollte, muss er als eins mit dem Rohr-kooperierenden Schwingungsrohr berechnet werden. Auch kann die Länge des Auslasses 6 sich etwas auf die Schwingung auswirken, und dies kann ebenfalls als Bestandteil der Gesamtschwingung gezählt werden. Der Auslass kann auch aus mehreren Folgeteilen bestehen, die in gewissem Ausmaß Einfluss auf die Schwingung im Rohr haben.
  • Der Auslass 6 hat eine kleinere Querschnittfläche als das Rohr 3, und zwar vorzugsweise 0,1–0,7 mal die Querschnittfläche des Rohres. Das ist wichtig, um einen zufriedenstellenden Druckimpuls in das Rohr 3 zu erreichen. Der Auslass kann als Kavität oder als Röhre ausgeführt sein, die mit der Luft oder einem Schalldämpfer verbunden ist. Das Rohr 3 ändert die Strömungsbedingungen, so dass eine Kavität oder eine Röhre mit kleiner Querschnittfläche verwendet werden kann, ohne den Druckabfall über die Schalldämpfervorrichtung zu erhöhen. Man kann sagen, dass das Rohr eine Pufferfunktion hat, die einerseits den Abgasstrom über die Zeitperiode ändert und anderseits das Ausströmen der Spülgase verringert. Es ist vorteilhaft, wenn die kleinste Querschnittfläche im Auslass 6 früh im Auslass angeordnet ist. Die drei Drosseln im Auslass 6, wie in 1 dargestellt, sollten vorzugsweise annähernd gleich groß sein. Es ist für die Funktion auch wichtig, dass der Auslass 6 angrenzend an den Auslasskanal 5 angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Auslass in einem Abstand vom Auslasskanal angeordnet, der weniger als der Hälfte der Länge des Rohres 3 entspricht, und vorzugsweise weniger als ein Viertel dieser Länge. Mit einer Anordnung nahe dem Auslasskanal ist das Risiko geringer, dass der zurückkehrende Druckimpuls vor dem Erreichen des Auslasskanals abgeschwächt ist. Es ist auch ein Vorteil, dass alle Abgasströme im Rohr auf einen kürzeren Teil des Rohres reduziert werden, der dem Auslasskanal zunächst liegt.
  • Vorzugsweise besitzt das Rohr eine im Wesentlichen konstante Querschnittfläche über seine gesamte Länge. Es könnte aber auch lokale Flächenänderungen über seine Länge aufweisen, beispielsweise einen konischen Abschnitt, oder über die gesamte Länge einen leicht konischen Verlauf nehmen. Es ist auch vorstellbar, dass das Rohr mit einem an seinem äußeren Ende angeschlossenen Volumen verbunden ist und dass die Länge des Rohres und die Größe des Volumens für das korrekte Tuning angepasst sind. Die Querschnittfläche des Rohres ist vorzugsweise in der selben Größenordnung wie die Fläche des Auslasskanals, also 0,3 bis 3,0 mal die Querschnittfläche des Auslasskanals. Die Fläche des Rohres könnte folglich ziemlich weitgehend variiert werden, und seine Querschnittfläche ist wichtig für die Stärke des zurückkenrenden Druckimpulses. Eine sehr kleine Querschnittfläche würde einen vernachlässigbaren Effekt haben, und dieser würde mit einer steigenden Fläche bis zu einem Maximum zunehmen. Es ist somit kein Vorteil, eine sehr große Querschnittfläche zu haben, und das Rohr unterscheidet sich in zwei entscheidenden Arten von einem sogenannten getunten Rohr in einem getunten Abgassystem. Im getunten Abgassystem findet eine Strömung durch das Rohr statt, und dieses Rohr hat eine sehr große Querschnittfläche, um einen starken reflektierenden Druckimpuls vom äußeren Ende des Rohres zu ermöglichen, auch wenn dieses mit einer Durchflussöffnung versehen ist. Natürlich darf die Durchflussöffnung nicht so klein sein, dass der Schalldämpfer einen inakzeptabel großen Durchflusswiderstand bietet. Das bedeutet folglich, dass das Rohr 3 im Wesentlichen keinen Durchfluss und beträchtlich kleinere Querschnittflächen als ein Rohr in einem getunten Abgassystem hat. Das Konzept und die Funktionsweise sind somit sehr unterschiedlich.
  • Grundsätzlich ist es wünschenswert, die Länge des Rohres 3 so anzupassen, dass ein beträchtlicher Kraftstoffeinspareffekt bei maximaler Leistung erzielt wird. Dies gilt besonders für eine Kettensäge oder ähnliche Werkzeuge, die einen großen Teil ihrer Betriebszeit auf maximaler Leistungsdrehzahl laufen. Für eine solche Hochgeschwindigkeitsmaschine wird auch das Rohr kürzer als für Maschinen mit geringeren Geschwindigkeiten, denn der Zeitraum zwischen dem Öffnen und Schließen des Auslasskanals ist bei höherer Drehzahl kürzer. In einer solchen Hochgeschwindigkeitsmaschine ist das Rohr annähernd 4–5 Dezimeter lang und hat eine Querschnittfläche, die annähernd so groß ist wie die Querschnittfläche des Auslasskanals. Das bedeutet, dass das Gesamtvolumen im Rohr 3 relativ beschränkt ist und das Rohr deshalb aufgerollt werden kann, so dass es einen ziemlich beschränkten Raum beansprucht; so könnte beispielsweise das Rohr gemäß 1 zu einer Spule rund um das Auspuffrohr 16 aufgerollt werden. Diese Spule könnte auch innerhalb des Schalldämpfers 7 untergebracht sein, z. B. indem dieser näher am Motorzylinder angeordnet wird als in der Figur dargestellt. Die Spule könnte entweder in eine Ebene aufgerollt werden oder eine Steigung haben, wie ein Gewinde, wie in 2 und 3 dargestellt. Aus Deutlich keitsgründen ist die Steigung hier etwas übertrieben. Der entscheidende Faktor ist, dass das Rohr die korrekte Länge erhält.
  • Die mit der Erfindung erzielten Testergebnisse sind sehr interessant. Mit der Reduzierung des Spülgasausströmens wurden auch der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen reduziert und gleichzeitig der Leistungsausgang der Maschine erhöht. Das ist gültig für den Drehzahlbereich, für den die Rohrlänge getunt ist, z. B. den Drehzahlbereich für die Maximalleistung der Maschine. Testläufe mit einer solchen Maschine haben gezeigt, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch um annähernd 10% reduziert werden konnte, und der Ausgang der Maschine um annähernd 10% erhöht, während die Emissionen von Kohlenwasserstoffen annähernd halbiert und gleichzeitig die Emissionen von Stickoxiden erheblich reduziert wurden.
  • Überdies wird eine beträchtliche Reduzierung des Schallpegels der Maschine erreicht. Das Rohr 3 trägt erheblich zur Lärmdämpfung der Maschine bei. Das Volumen im Rohr 3 dient als Puffervolumen, das sich hinsichtlich Schalldämpfung als vorteilhaft herausstellt. Dies kann auf viele unterschiedliche Arten nutzbar gemacht werden. Eine Möglichkeit ist die beträchtliche Reduzierung des Schallpegels der Maschine unter Beibehaltung des selben Schalldämpfers 7 wie der einer entsprechenden Maschine ohne Rohr 3. Eine andere Möglichkeit ist die Reduzierung des Volumens des Schalldämpfers 7, wobei damit immer noch ein Schallpegel erreicht wird, der gleich oder tiefer als jener einer entsprechenden Maschine mit einem konventionellen Schalldämpfer ist. Ein Beispiel einer solchen Lösung ist in 3 dargestellt. Der Schalldämpfer 7 erhält hier ein sehr eingeschränktes Volumen. 2 zeigt das weitestreichende Beispiel, in dem der Schalldämpfer 7 völlig fehlt, so dass das Rohr 3 alleine als Schalldämpfervorrichtung 2 dient. Es ist wichtig, festzuhalten, dass im Rohr 3 im Wesentlichen keine Strömung stattfindet, da sich der Auslass 6 weit stromaufwärts in der Nähe des Auslasskanals 5 befindet. Das bedeutet, dass das Rohr 3 wesentlich kühler wird als der Auslass 6 oder der Schalldämpfer 7. Durch Aufwickeln des Rohres 3 um die heißen Teile schützt es vor dem Kontakt mit diesen. Aus Deutlichkeitsgründen ist das Rohr 3 in 2 und 3 mit sehr wenigen Wicklungen dargestellt.
  • Folglich können mittels des Rohres 3 die Emissionen insbesondere unverbrannter Kohlenwasserstoffe erheblich reduziert werden. Dies findet vorzugsweise bei der Maximalleistungsdrehzahl der Maschine statt. Dadurch wird die Hitzebelastung auf ein Katalysatorelement 8 und auf den Schalldämpfer 7, in dem das Element montiert ist, beträchtlich reduziert. Das bedeutet, dass eine wirksamere Konvertierung bei nicht zu hohen Temperaturen stattfinden kann. Die Erfindung kann somit. die Arbeitsbedingungen für einen Katalysator verbessern. Ein Katalysatorelement könnte auch im Rohr 3 untergebracht sein, so dass es alleine oder in Kombination mit mindestens einem Katalysatorelement im Auslass 6 die Abgasemissionen reinigt.
  • Infolge der rückkehrenden Druckimpulse vom Rohr 3 wird im Auspuffrohr 16 zudem ein Rühreffekt erzeugt. Dies ist wertvoll für alle Zweitaktmotoren, besonders vorteilhaft jedoch, wenn die Maschine 1 vom sogenannten Air-Head-Typ (Luftkopftyp) ist. In einer solchen Maschine wird der Spülkanal 14 mit Frischluft gefüllt, die zunächst in die Brennkammer gespült wird und dann die Abgase vorwärts durch den Auslasskanal hinaustreibt. Das bedeutet, dass in das Auspuffrohr 16 zuerst Abgase, dann Luft und anschließend das Luft-/Kraftstoffgemisch kommen, das durch den Auslasskanal abgeht. Die Erfindung könnte folglich einerseits den Verlust des Luft-/Kraftstoffgemischs durch den Auslasskanal reduzieren, anderseits aber auch eine gleichmäßigere Verteilung des Luft-/Kraftstoffgemischs und der Luft in den Abgasen im Schalldämpfer schaffen, so dass ein nachfolgender Katalysator besser funktionieren könnte.
  • Im Übrigen ist es eine Tatsache, dass das Rohr die Abgase ein wenig abkühlt. Dies bedeutet, dass das Abgasgemisch kühler wird. Das ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit einer Air-Head-Maschine, da sowohl der Bedarf an Abgashomogenisierung wie nach kühleren und schlankeren Abgasen in einer solchen Maschine höher sind als in einer herkömmlichen Zweitaktmaschine. Der erhöhte Sauerstoffüberschuss in den Abgasen führt nämlich in solch einer Maschine zu einem höheren Risiko der Nachoxidation im Schalldämpfer als bei herkömmlichen Zweitaktmaschinen. Das Risiko ist besonders hoch, wenn für den gesamten oder einen Teil des Abgasstroms im Schalldämpfer ein Katalysator verwendet wird. Eine Nachoxidation im Schalldämpfer führt dazu, dass alle brennbaren Abgaskomponenten oxidieren und es zu einer inakzeptablen Hitzegenerierung kommt.
  • Wie oben erwähnt, kann das Rohr auf eine geeignete Drehzahl der Maschine getunt werden, in der Regel ist dies die Drehzahl für maximale Maschinenleistung. In Kombination mit einer Air-Head-Maschine könnte es jedoch auch interessant sein, gegen eine niedrigere Drehzahl hin zu tunen. Der Zweck des Air-Head-Systems besteht nämlich darin, die Emissionen der Maschine zu reduzieren, und das Tuning wird vorzugsweise so ausgeführt, dass die Emissionen der Maschine besonders stark bei der Höchstleistungsdrehzahl der Maschine reduziert werden. Ein Tuning mit der Absicht, eine maximale Reduzierung der Emissionen bei einer erheblich niedrigeren Drehzahl zu erreichen, würde eine Verschlechterung der Maschinenleistung bedeuten. In dieser Hinsicht ist das Rohr flexibler, und in Kombination mit dem Luftkopf könnte es gegen eine niedrigere Drehzahl hin getunt werden als die Höchstleistungsdrehzahl der Maschine. Das bedeutet, dass die Maschine bei dieser niedrigeren Drehzahl einen beträchtlich reduzierten Emissionspegel aufweist. Beispielsweise könnten die Emissionen bei einer Drehzahl von 100 Umdrehungen pro Sekunde mit Hilfe eines Rohrs, das für diese Drehzahl in einer Air-Head-Maschine mit einer Maximalleistungsdrehzahl von annähernd 160 UpS getunt ist, mehr als halbiert werden. Bei der höheren Drehzahl hat das Rohr eine sehr geringe Wirkung auf das Emissionsausmaß, vielleicht sogar einen negativen Effekt, weil sein Druckimpuls zu spät stattfindet, auf der niedrigeren Drehzahl hat es aber folglich eine signifikante Wirkung. Demgemäß verbessern sich hiermit die Merkmale der Maschine in einem breiteren Drehzahlbereich, zumal die Air-Head-Technologie eine Verbesserung schafft, die bei hohen Drehzahlen am größten ist, während das Rohr weitere Verbesserungen bei niedrigen Drehzahlen schafft. Beide Techniken schaffen natürlich auch Verbesserungen abgesehen von der getunten Drehzahl, allerdings in geringer werdendem Ausmaß. Auf diese Weise könnte die Maschine hinsichtlich Abgasemissionen einen breiteren Drehzahlbereich abdecken.
  • Es wäre aber auch möglich, diesen Effekt von einer Art Koordinationsstandpunkt aus zu nützen. Eine Kettensägenmaschine vom Air-Head-Typ, die beispielsweise für die höhere Drehzahl von 160 UpS getunt ist, könnte mit einem Rohr versehen sein, das z. B. für 100 UpS getunt ist, zur Verwendung als Gebläsemotor, der mit einer sehr konstanten niedrigeren Drehzahl läuft. Damit lässt sich ein sehr niedriges Abgasemissionsniveau bei dieser niedrigeren Drehzahl erreichen, auch wenn die Maschine in anderer Hinsicht nicht vollständig dafür getunt ist. Die Länge des Rohres ist in diesem Fall vorzugsweise für eine Drehzahl getunt, die wesentlich niedriger ist als die Höchstleistungsdrehzahl der Maschine, d. h. 50–90% dieses Werts, und vorzugsweise 55–75% desselben.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass es bei den meisten tragbaren Arbeitswerkzeugen extrem schwierig oder beinahe unmöglich ist, Platz für ein vielleicht 40–70 cm langes Rohr zu schaffen. Am einfachsten scheint dies noch in einem Gebläse der Fall zu sein.

Claims (10)

  1. Zweitakt-Verbrennungsmaschine (1), die hauptsächlich für ein Arbeitswerkzeug vorgesehen ist, vorzugsweise für eine Kettensäge oder einen Trimmer, und die mit einer Schalldämpfervorrichtung (2) versehen ist, ein Rohr (3), umfassend, das entweder gerade oder gebogen ist und eine adaptierte oder getunte Länge und ein geschlossenes äußeres Ende (4) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (3) in Verbindung mit dem Auslasskanal (5) der Maschine angeordnet ist, sowie mit einem Auslass (6), der die Abgase in die Umgebungsluft abführt und eine kleinere Querschnittfläche als das Rohr (3) aufweist, und wobei der Auslass (6) in einem Abstand vom Auslasskanal angeordnet ist, der weniger als der Hälfte der Länge des Rohrs (3) entspricht, oder vorzugsweise weniger als einem Viertel dieser Länge.
  2. Verbrennungsmaschine (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (6) in Form eines Schalldämpfers (7) angeordnet ist.
  3. Verbrennungsmaschine (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr über seine gesamte Länge eine im Wesentlichen konstante Querschnittfläche aufweist.
  4. Verbrennungsmaschine (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitt fläche des Rohres (3) 0,3–3,0 mal der Querschnittfläche des Auslasskanals entspricht.
  5. Verbrennungsmaschine (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (6) eine Querschnittfläche von 0,1–0,7 mal der Querschnittfläche des Rohres aufweist.
  6. Verbrennungsmaschine (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (3) in Form einer Spule angeordnet ist, die sich rund um den Auslass (6) oder den Schalldämpfer (7) erstreckt.
  7. Verbrennungsmaschine (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr in Form einer Spule angeordnet und in einem adaptierten Schalldämpfer (7) untergebracht ist.
  8. Verbrennungsmaschine (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (6) oder der Schalldämpfer (7) mit mindestens einem Katalysatorelement (8) versehen ist.
  9. Verbrennungsmaschine (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine von einem sogenannten Air-Head-Typ (Luftkopftyp) ist.
  10. Verbrennungsmaschinen (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Rohrs für eine Drehzahl getunt ist, die 50–90% der Maximaldrehzahl der Maschine ausmacht, oder vorzugsweise 55–75% der Maximaldrehzahl der Maschine.
DE60026339T 1999-09-22 2000-09-22 Zweitakt-brennkraftmaschine Expired - Lifetime DE60026339T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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SE9903403A SE9903403L (sv) 1999-09-22 1999-09-22 Tvåtakts förbränningsmotor
PCT/SE2000/001844 WO2001021941A1 (en) 1999-09-22 2000-09-22 Two-stroke internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60026339D1 DE60026339D1 (de) 2006-04-27
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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60026339T Expired - Lifetime DE60026339T2 (de) 1999-09-22 2000-09-22 Zweitakt-brennkraftmaschine

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US (1) US6698194B2 (de)
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