EP0997636B1 - Verbrennungsmotor, Motorwerkzeug und Anlasssystem - Google Patents

Verbrennungsmotor, Motorwerkzeug und Anlasssystem Download PDF

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EP0997636B1
EP0997636B1 EP99121014A EP99121014A EP0997636B1 EP 0997636 B1 EP0997636 B1 EP 0997636B1 EP 99121014 A EP99121014 A EP 99121014A EP 99121014 A EP99121014 A EP 99121014A EP 0997636 B1 EP0997636 B1 EP 0997636B1
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EP
European Patent Office
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combustion engine
internal combustion
approximately
ignition
speed
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EP99121014A
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English (en)
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EP0997636A1 (de
Inventor
Patrick A. Mccreery
Jack Eric Campell
Charles Gaymon
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Techtronic Industries Co Ltd
Original Assignee
Techtronic Industries Co Ltd
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Publication date
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Publication of EP0997636B1 publication Critical patent/EP0997636B1/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N3/00—Other muscle-operated starting apparatus
    • F02N3/02—Other muscle-operated starting apparatus having pull-cords
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/02—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for hand-held tools
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
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    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a Starter disk with an actuating means notch and a Actuating means, which in the Betuschistsschkerbe to the Starter pulley is wound, and an ignition module that with at least one spark plug can cooperate, a Power tool and a starting system.
  • the invention relates to a starting system for an internal combustion engine a starter disk with an actuating means notch, a Actuator, which around the starter disk in the An actuator notch is wound, a rotor, the is selectively connectable to the starter disk, and a Ignition module, which is adjacent to the rotor and arranged with a Spark plug of the internal combustion engine is connected.
  • the Ignition module is adapted to generate an ignition voltage, which is big enough to ignite the spark plug of about 8 degrees at a rotor speed of about 500 To ignite rpm.
  • the actuating means notch has a Diameter between about 6,35 cm (2.5 inches) and about 8,64 cm (3.4 inches).
  • a starting system for a Internal combustion engine a starter disk, an actuating means, which is looped around the starter disk, one selectively with the rotor disk connectable rotor, and an ignition module, the arranged adjacent to the rotor and with a spark plug of the Internal combustion engine is connected.
  • the starting system points In addition, funds for reducing the Actuator speed for starting the Internal combustion engine without a setback To increase the internal combustion engine, which has a starter disk an actuating means notch with an enlarged diameter and the ignition module adapted thereto To generate ignition voltage that is large enough to the spark plug of the internal combustion engine at a low rotor speed of to ignite about 500 rpm.
  • a method for starting a Internal combustion engine proposed the steps for pulling a Actuating means of the internal combustion engine with a Speed of about 1.6764 m / s (5.5 ft / s) and for turning the rotor of the internal combustion engine at a speed of about 500 U / min, while the actuating means with about 1.6764 m / s (5.5 ft / s) is pulled.
  • the internal combustion engine points an ignition module adapted to supply an ignition voltage Generate a spark plug that is big enough Internal combustion engine at the minimum starting speed of the rotor to ignite.
  • Internal combustion engines according to the invention can be used on implements as well as being used on vehicles.
  • the tools For example, devices for garden, lawn and Property maintenance, such as thread trimmers, Brushcutters, hedge trimmers, chainsaws, leaf vacuum or Blowers or hand-held or hand-pushed devices such as Lawn mowers, snow blowers etc, be.
  • Fig. 1 a partially in Exploded view drawn, perspective view of an internal combustion engine 10, the features of present invention.
  • Fig. 1 a partially in Exploded view drawn, perspective view of an internal combustion engine 10, the features of present invention.
  • the present Invention with reference to the shown in the drawings Embodiments will be described, it should be clear be that the present invention in many different Types of embodiments may be embodied. About that In addition, any suitable size, shape or type of Components or materials are used.
  • the internal combustion engine 10 generally comprises a frame 11 with a cylinder 12 and a crankshaft housing 14, a crankshaft 16, a spark plug 18, a rotor 20, an ignition module 22 and a starter disk 24.
  • the internal combustion engine 10 is a traction starter motor that can only be started manually with a starter cable or a starter cable an actuator 26 adapted to be pulled by an operator.
  • the engine 10 is a two-stroke, single-cylinder engine as used on a string trimmer, a brushcutter, a leaf blower or other type of power tool.
  • the ignition module 22 is attached to the frame 11 via fasteners 28.
  • An electrical cable connection terminal or cover 30 extends from the ignition module 22 to the outer end of the spark plug 18.
  • the rotor 20 is fixedly mounted on a shaft portion of the crankshaft 16.
  • the rotor 20 has a keyway 32 and a magnet 34 with two pole pieces 36, 37.
  • the shaft portion of the crankshaft 16 has a spring 38 which engages with the keyway 32.
  • the rotor 20 and the crankshaft 16 rotate together, as shown by the arrow A.
  • a connecting element 40 which is screwed onto the crankshaft 16, sets the rotor 20 on the crankshaft 16.
  • the center line C of the keyway 32 is arranged at an angle B with respect to the following edge 42 of the leading pole piece 36, 37 at an angle.
  • the centerline C of the keyway 32 is aligned with the piston head at its top dead center.
  • the angle B is about 42 degrees.
  • other angles may be provided, such as 35 degrees.
  • the ignition module 22 is attached to the frame 11 adjacent to the rotor 20.
  • the ignition module 22 has a central core portion 44 for magnetically cooperating with the pole pieces 36, 37.
  • the ignition module 22 is a Walbro Module MA-12 manufactured by Walbro Engine Manufacturing Corp. in Cass City, Mich., US.
  • the MA-12 module has the following characteristics at 25 ° C: mimimum TYPICAL Rotor speed (rpm) unloaded circle (kV) 0.5 M ⁇ load (kV) unloaded circle (kV) 0.5 M ⁇ load (kV) Entladungedauer ignition timing discharge energy 500 7.5 6.0 9.5 7.8 -8.0 700 11.0 9.5 15.0 12.3 -5.0 1000 15.5 12.3 19.0 15.5 -4.0 1500 18.0 15.0 22.0 18.3 85 -2.5 1.7 2000 19.5 16.5 24.0 19.4 87 -1.0 1.7 3000 20.0 17.0 24.0 20.0 88 -0.5 1.7 6000 19.5 16.0 22.0 18.5 89 0.0 1.7 8000 18.0 15.0 21.0 17.5 89 0.0 1.7 10000 17.0 14.0 20.0 16.0 87 -0.5 1.6 12000 16.5 13.5 19.0 16.0 87 -1.5 1.5
  • the turn-on speed of the rotor for the discharge is between about 400-700 rpm with a typical rise time of about 3 milliseconds.
  • the edge distance D between the following edge 42 of the leading pole piece 36 and the following Edge 46 of the core at 44 is about 6.25 mm at 8000 rpm.
  • the Walbro module MA-12 is powered by an electric Motor of a thread cutter, manufactured by John Deere Consumer Products Inc., Charlotte, North Carolina, US used, but not yet on a manual only started hand-cranked engine used.
  • the engine 10 has a housing part 50, which on the frame 11 above the Rotor 20 is mounted.
  • the housing part 50 has a Mounting device 52 on.
  • the mounting device 52 has a Recess 54, which allows the connecting member 40, to get through the housing part 50.
  • the mounting device 52 also carries the starter disk 24 rotatably.
  • the starting system also has a spring-receiver assembly 56, the between the starter disk 24 and the housing part 50 is inserted.
  • the spring-picker assembly 56 biases the Starter disk 24 in a starting position relative to the Housing part 50 before.
  • the starter disk 24 has a Starter cable or Betuschistskarkerbe 58 and a Starter left locking tooth 60 on.
  • the actuating means 26 is around the starter disk 24 in the actuator groove 58 wound and extends from a recess (not shown) in the housing part 50, where it on a pull handle (not shown) is mounted.
  • the actuating means notch 58 has an outer diameter E and an inner diameter F. In In a preferred embodiment, the diameter is E about 8.57 cm (3.375 inches) and the diameter F about 6.35 cm (2.5 inches). In comparison, the diameter E is only about 6.6 cm (2.6 inches) and the diameter F is only about 3,81 cm (1.5 inches) in a known belonging to the prior art Starting pulley. Therefore, the starter disk 24 has a Actuator notch 58 with an enlarged diameter based on the prior art.
  • Actuator notch with enlarged diameter is intended to be that including a outer diameter or circumference of the actuating means notch 58 which is larger than 6,86 cm (2,7 inches).
  • the Starting link locking teeth 60 are adapted to be selectively in spring-loaded starter latches on the rotor 20 engage. Such a rotor 20 is described in US 5,600,195, which are hereby incorporated by reference in their entirety is. If the pull handle (not shown) by a Operator is pulled to the internal combustion engine 10th to start, this pulls on the actuating means 26. Since the Actuator 26 is attached to the starter disk 24, the starter disk 24 is on the mounting device 52nd turned.
  • the starter left-hand locking teeth 60 are starting to jolt engage the rotor 20, the rotor 20 with the Starter disk 24 is rotated (at least until the engine 10 starts and starters jerk by centrifugal force moved outside).
  • the actuating means notch 58 with increased diameter reduces the effort of one Operator essential if this is the actuating means 26 pulls to start the engine 10, since the Starter disk 24 enlarged diameter larger mechanical advantage provides to the To rotate internal combustion engine 10, as with the state of the Titan belonging smaller diameter starter disk.
  • starter disk 24 with a larger diameter there is a problem with using a Starter disk 24 with a larger diameter.
  • a Starter disk 24 with a larger diameter if They belong to a state of the art Internal combustion engine is used, the internal combustion engine is not turn fast enough to cause a usual to The prior art Anlagenstartzündmodul ignites, and As a result, the engine will not start. Even if such belongs to the prior art, manual Train start ignition module would ignite at low speed, would almost certainly be a big setback occur.
  • the ignition module 22, which adapted thereto is the spark plug 18 at low rotor speeds, such as 400-700 rpm, to ignite, and which one ignition delay at low speeds to prevent a setback.
  • the use of the ignition module 22 alone does not contribute much in, the starting capability of the internal combustion engine 10 to improve. Instead, it is the combination of the ignition module 22 with the larger diameter starter disk 24, which the starting of the internal combustion engine 10 substantially improved.
  • the combination allows dragging the Actuating means 26 for starting the internal combustion engine 10th less force is spent.
  • the combination allows that the actuating means 26 at a lower speed is drawn, as in the prior art, to the To start combustion engine 10.
  • the combination causes the pulling of the actuating means 26 for the Operator feels softer and virtually none Setback.
  • the ignition module has 22 two desirable features. For one thing, it will be one Ignition voltage that is high enough to the spark plug 18th to ignite when the rotor 20 with a relatively small Speed (about 500 rpm) turns. Second, the Ignition module 22 an ignition delay at low speed (about 8 degrees at 500 rpm), which is the spark plug 18 closer to the top dead center (TDC) ignites; thereby the setback is minimized.
  • the two features mentioned above make use of a starter disk 24 with a larger diameter possible.
  • the actuating means 26 can only be pulled with about 1.8288 m / s (6 ft / sec) to the To start combustion engine 10.
  • an outer diameter of the actuating means notch of about 6.6 cm (2.6 inches) and a starting speed of about 640 rpm, which is necessary to start the engine, that must Actuator pulled at about 7.2128 m / s (7.26 ft / sec) become. Therefore, the actuating means 26 with the present invention over 0.3048 m (1 foot) per second be pulled slower to the internal combustion engine 10 to start, as in the prior art.
  • FIG. 4 there is shown a graph of the output of the ignition module 22 relative to the starting speed of the rotor 20, for both the output voltage OC in kilovolts represented by the line G and a slave output over a zero , 5 M ⁇ load, represented by the line H from test measurements.
  • the keyway 32 can be offset on the rotor 20.
  • the keyway angle B (see FIG. 2) is about 35 degrees. Referring also to the test results of Fig. 5 for ignition timing of such a prior art rotor, this is shown in line I at the ignition of the 10 kV spacing.
  • the ignition delay is at low speed much larger, creating a Backlash at low speed is reduced, and a lower ignition delay or a lead at high Speed is achieved.
  • the rotor 20 with the keyway angle B of 42 degrees allows the rotor and ignition module setting, a comparable ignition timing of 0 degrees at 7000rpm and about -8 degrees at 500rpm relative to 0 degrees at 7000rpm to have.
  • the state of the art, as shown in line K, is 0 degrees at 7000 rpm and about 0 degrees at about 600 rpm based on the 0 degree at 7000 rpm.
  • the ignition module 22nd allows a slower handstart and it is, indifferent how slowly the actuator 26 is pulled, no Setback possible.
  • the ignition module 22 an ignition delay of about 8 degrees at the minimum starting speed of the rotor 20 to Make available.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer Anlasserscheibe mit einer Betätigungsmittelkerbe und einem Betätigungsmittel, das in der Betätigungsmittelkerbe um die Anlasserscheibe geschlungen ist, und einem Zündmodul, das mit zumindest einer Zündkerze zusammenwirken kann, ein Motorwerkzeug und ein Anlaßsystem.
Verbrennungsmotoren mit einem handbetätigten Zuganlasser sind allgemein bekannt. Diese Art von Verbrennungsmotoren weisen eine Anlasserscheibe und ein Betätigungsmittel auf, das in einer Betätigungsmittelkerbe um die Anlasserscheibe geschlungen ist. In der Broschüre Homelite, Parts List, Part No. PS00085, 1/13/98, veröffentlicht von John Deere Consumer Products, Inc. werden beispielsweise Fadenschneider mit solchen Verbrennungsmotoren gezeigt.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, daß zum Anlassen des Verbrennungsmotors durch eine Bedienungsperson eine verhältnismäßig große Kraft aufgebracht werden muß.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1, 2, 11 bzw. 12 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickelnde Merkmale aufgeführt sind.
In Entsprechung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Anlaßsystem für einen Verbrennungsmotor eine Anlasserscheibe mit einer Betätigungsmittelkerbe, ein Betätigungsmittel, das um die Anlasserscheibe in der Betätigungsmittelkerbe geschlungen ist, einen Rotor, der selektiv mit der Anlasserscheibe verbindbar ist, und ein Zündmodul, das dem Rotor benachbart angeordnet und mit einer Zündkerze des Verbrennungsmotors verbunden ist, auf. Das Zündmodul ist daran angepaßt, eine Zündspannung zu erzeugen, die groß genug ist, um die Zündkerze mit einer Zündverzögerung von etwa 8 Grad bei einer Drehzahl des Rotors von etwa 500 U/min zu zünden. Die Betätigungsmittelkerbe weist einen Durchmesser zwischen etwa 6,35 cm (2,5 inch) und etwa 8,64 cm (3,4 inch) auf.
In Entsprechung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Anlaßsystem für einen Verbrennungsmotor eine Anlasserscheibe, ein Betätigungsmittel, das um die Anlasserscheibe geschlungen ist, einen selektiv mit der Anlasserscheibe verbindbaren Rotor, und ein Zündmodul, das dem Rotor benachbar angeordnet und mit einer Zündkerze des Verbrennungsmotors verbunden ist, auf. Das Anlaßsystem weist darüber hinaus Mittel zur Verringerung der Betätigungsmittelgeschwindigkeit zum Anlassen des Verbrennungsmotors auf, ohne einen Rückschlag des Verbrennungsmotors zu erhöhen, die eine Anlasserscheibe mit einer Betätigungsmittelkerbe mit einem vergrößerten Durchmesser und das Zündmodul umfassen, das daran angepaßt ist, eine Zündspannung zu erzeugen, die groß genug ist, um die Zündkerze des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Rotordrehzahl von etwa 500 U/min zu zünden.
In Entsprechung mit einer Methode entprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Methode zum Anlassen eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, die Schritte zum Ziehen eines Betätigungsmittels des Verbrennungsmotors mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,6764 m/s (5,5 ft/s) und zum Drehen des Rotors des Verbrennungsmotors mit einer Drehzahl von etwa 500 U/min aufweist, während das Betätigungsmittel mit etwa 1,6764 m/s (5,5 ft/s) gezogen wird. Der Verbrennungsmotor weist ein Zündmodul auf, das daran angepaßt ist, eine Zündspannung zu erzeugen, die groß genug ist, eine Zündkerze des Verbrennungsmotors bei der minimalen Anlaßdrehzahl des Rotors zu zünden.
Erfindungsgemäße Verbrennungsmotoren können an Arbeitsgeräten wie auch an Fahrzeugen eingesetzt werden. Die Arbeitsgeräte können beispielsweise Geräte zur Garten-, Rasen- und Grundstückspflege, wie beispielsweise Fadenschneider, Motorsensen, Heckenscheren, Motorsägen, Laubsauger- oder Gebläse oder auch handgeführte oder handgeschobene Geräte wie Rasenmäher, Schneefräsen etc, sein.
In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1
eine Explosionsdarstellung eines Verbrennungsmotors, der die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist,
Fig. 2
eine teilweise schematische Ansicht eines Rotors und eines Zündmoduls des in Fig. 1 dargestellten Verbrennungsmotors,
Fig. 2A
eine vergrößerte Ansicht des Bereichs 2A aus Fig. 2,
Fig. 3
ein Schnittdarstellung einer Anlasserscheibe und eines Federzusammenbaus, der auf einen Gehäuseteil für den in Fig. 1 gezeigten Verbrennungsmotor aufgesetzt ist,
Fig. 4
ein Schaubild der Ausgabe des Zündmoduls bezogen auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors für den in Fig. 1 gezeigten Verbrennungsmotor und
Fig. 5
ein Schaubild für den Zündmodulzündzeitpunkt für verschiedene Zündmodule.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine teilweise in Explosionsdarstellung gezeichnete, perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors 10 gezeigt wird, der Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist. Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschrieben werden wird, sollte es deutlich sein, daß die vorliegende Erfindung in vielen abweichenden Arten von Ausführungsformen ausgeführt sein kann. Darüber hinaus könnte jede passende Größe, Form oder Art von Bauelementen oder Materialien verwendet werden.
Der Verbrennungsmotor 10 umfaßt allgemein einen Rahmen 11 mit einem Zylinder 12 und einem Kurbelwellengehäuse 14, eine Kurbelwelle 16, eine Zündkerze 18, einen Rotor 20, ein Zündmodul 22 und eine Anlasserscheibe 24. Der Verbrennungsmotor 10 ist ein nur manuell startbarer Zuganlassermotor mit einem Anlasserseil bzw. einem Betätigungsmittel 26, das daran angepaßt ist, von einer Bedienungsperson gezogen zu werden. In dieser Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 10 ein Zweitakt-Einzylindermotor wie er an einem Fadenschneider, einer Motorsense, einem Laubgebläse oder einer anderen Art von Motorwerkzeug verwendet wird. Jedoch können die Merkmale der vorliegenden Erfindung an anderen Arten von Motoren, wie an Viertakt-Motoren oder Mehrzylinder-Motoren, verwendet werden. Das Zündmodul 22 ist an dem Rahmen 11 über Befestigungsmittel 28 angebracht. Ein Anschlußterminal für elektrische Kabel bzw. eine Abdeckung 30 erstreckt sich von dem Zündmodul 22 zu dem äußeren Ende der Zündkerze 18. Ebenfalls Bezug nehmend auf Fig. 2 ist der Rotor 20 fest auf einem Schaftbereich der Kurbelwelle 16 angebracht. Der Rotor 20 weist eine Keilnut 32 und einen Magneten 34 mit zwei Polschuhen 36, 37 auf. Der Schaftbereich der Kurbelwelle 16 weist eine Feder 38 auf, die mit der Keilnut 32 in Eingriff steht. Der Rotor 20 und die Kurbelwelle 16 rotieren gemeinsam, wie es durch den Pfeil A gezeigt wird. Ein Verbindungselement 40, das auf die Kurbelwelle 16 aufgeschraubt ist, legt den Rotor 20 auf der Kurbelwelle 16 fest. Die Mittellinie C der Keilnut 32 ist bezogen auf die folgende Kante 42 des führenden Polschuhs 36, 37 um einen Winkel B winklig angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Mittellinie C der Keilnut 32 mit dem Kolbenkopf an seinem oberen Totpunkt ausgerichtet. Vorzugsweise beträgt der Winkel B etwa 42 Grad. Jedoch können in abweichenden Ausführungsformen andere Winkel vorgesehen werden, wie etwa 35 Grad. Das Zündmodul 22 ist an dem Rahmen 11 dem Rotor 20 benachbart angebracht. Das Zündmodul 22 weist einen zentralen Kernbereich 44 auf, um magnetisch mit den Polschuhen 36, 37 zusammenzuwirken. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zündmodul 22 ein Walbro Modul MA-12 hergestellt von Walbro Engine Manufacturing Corp. in Cass City, Michigan, US. Das MA-12 Modul hat die folgenden Kennwerte bei 25°C:
MIMIMUM TYPISCH
Rotordrehzahl (U/MIN) unbelasteter Kreis (kV) 0,5 MΩ Belastung (kV) unbelasteter Kreis (kV) 0,5 MΩ Belastung (kV) Entladungedauer Zündzeitpunkt Entladungsenergie
500 7,5 6,0 9,5 7,8 -8,0
700 11,0 9,5 15,0 12,3 -5,0
1000 15,5 12,3 19,0 15,5 -4,0
1500 18,0 15,0 22,0 18,3 85 -2,5 1,7
2000 19,5 16,5 24,0 19,4 87 -1,0 1,7
3000 20,0 17,0 24,0 20,0 88 -0,5 1,7
6000 19,5 16,0 22,0 18,5 89 0,0 1,7
8000 18,0 15,0 21,0 17,5 89 0,0 1,7
10000 17,0 14,0 20,0 16,0 87 -0,5 1,6
12000 16,5 13,5 19,0 16,0 87 -1,5 1,5
Die Einschaltdrehzahl des Rotors für die Entladung liegt zwischen etwa 400-700 U/min mit einer typischen Anstiegszeit von etwa 3 Millisekunden. Der Kantenabstand D zwischen der folgenden Kante 42 des führenden Polschuhs 36 und der folgenden Kante 46 des Kerns bei 44 beträgt etwa 6,25 mm bei 8000 U/min. Das Walbro Modul MA-12 wird an einem elektrisch gestarteten Motor eines Fadenschneiders, hergestellt von John Deere Consumer Products Inc., Charlotte, North Carolina, US eingesetzt, wurde aber noch nicht an einem nur manuell gestarteten Handanlassermotor verwendet.
Ebenfalls Bezug nehmend auf Fig. 3 hat der Verbrennungsmotor 10 einen Gehäuseteil 50, welcher an dem Rahmen 11 oberhalb des Rotors 20 angebracht ist. Der Gehäuseteil 50 weist eine Einbauvorrichtung 52 auf. Die Einbauvorrichtung 52 weist eine Ausnehmung 54 auf, welche es dem Verbindungselement 40 erlaubt, durch den Gehäuseteil 50 zu gelangen. Die Einbauvorrichtung 52 trägt auch die Anlasserscheibe 24 drehbar. Das Anlaßsystem weist auch einen Feder-Aufnehmer-Zusammenbau 56 auf, der zwischen der Anlasserscheibe 24 und dem Gehäuseteil 50 eingelegt ist. Der Feder-Aufnehmer-Zusammenbau 56 spannt die Anlasserscheibe 24 in einer Ausgangsstellung bezogen auf den Gehäuseteil 50 vor. Die Anlasserscheibe 24 weist eine Anlasserseil- bzw. Betätigungsmittelkerbe 58 und einen Anlasserklinkensperrzahn 60 auf. Das Betätigungsmittel 26 ist um die Anlasserscheibe 24 in der Betätigungsmittelkerbe 58 gewunden und erstreckt sich aus einer Ausnehmung (nicht gezeigt) in dem Gehäuseteil 50, wo es an einem Zuggriff (nicht gezeigt) angebracht ist. Die Betätigungsmittelkerbe 58 hat einen äußeren Durchmesser E und einen inneren Durchmesser F. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Durchmesser E etwa 8,57 cm (3,375 inch) und der Durchmesser F etwa 6,35 cm (2,5 inch). Im Vergleich beträgt der Durchmesser E nur etwa 6,6 cm (2,6 inch) und der Durchmesser F nur etwa 3,81 cm (1,5 inch) bei einer bekannten zum Stand der Technik gehörenden Anlasserscheibe. Daher hat die Anlasserscheibe 24 eine Betätigungsmittelkerbe 58 mit einem vergrößerten Durchmesser bezogen auf den Stand der Technik. So wie der Begriff "Betätigungsmittelkerbe mit vergrößertem Durchmesser" hier beschrieben wird, wird damit beabsichtigt, daß darunter ein äußerer Durchmesser oder Umfang der Betätigungsmittelkerbe 58 verstanden wird, der größer ist als 6,86 cm (2,7 inch). Die Anlasserklinkensperrzähne 60 sind daran angepaßt, selektiv in federbelastete Anlasserklinken an dem Rotor 20 einzugreifen. Ein solcher Rotor 20 wird in der US 5,600,195 beschrieben, welche hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen ist. Wenn der Zuggriff (nicht gezeigt) durch eine Bedienungsperson gezogen wird, um den Verbrennungsmotor 10 anzulassen, zieht dieser an dem Betätigungsmittel 26. Da das Betätigungsmittel 26 an der Anlasserscheibe 24 angebracht ist, wird die Anlasserscheibe 24 auf der Einbauvorrichtung 52 gedreht. Da die Anlasserklinkensperrzähne 60 in Anlasserklinken an dem Rotor 20 eingreifen, wird der Rotor 20 mit der Anlasserscheibe 24 gedreht (zumindest bis der Verbrennungsmotor 10 startet und die Anlasserklinken durch Zentrifugalkraft nach außen bewegt werden). Die Betätigungsmittelkerbe 58 mit vergrößertem Durchmesser vermindert die Anstrengung einer Bedienungsperson wesentlich, wenn diese das Betätigungsmittel 26 zieht, um den Verbrennungsmotor 10 anzulassen, da die Anlasserscheibe 24 mit vergrößertem Durchmesser einen größeren mechanischen Vorteil zur Verfügung stellt, um den Verbrennungsmotor 10 zu drehen, als mit der zum Stand der Technik gehörenden Anlasserscheibe mit kleinerem Durchmesser.
Jedoch gibt es ein Problem bei der Verwendung einer Anlasserscheibe 24 mit einem größeren Durchmesser. Eine Anlasserscheibe 24 mit einem größeren Durchmesser wird, wenn sie auf einem zum Stand der Technik gehörenden Verbrennungsmotor benutzt wird, den Verbrennungsmotor nicht schnell genug drehen, um zu verursachen, daß ein übliches zum Stand der Technik gehörendes Zugstartzündmodul zündet, und infolgedessen wird der Verbrennungsmotor nicht starten. Selbst wenn ein solches zum Stand der Technik gehörendes, manuelles Zugstartzündmodul bei geringer Geschwindigkeit zünden würde, würde mit ziemlicher Sicherheit ein großer Rückschlag auftreten. Um dieses Problem zu überwinden, nutzt die vorliegende Erfindung das Zündmodul 22, welches daran angepaßt ist, die Zündkerze 18 bei niedrigen Rotordrehzahlen, wie etwa 400-700 U/min, zu zünden, und welches eine Zündverzögerung bei niedrigen Drehzahlen aufweist, um einem Rückschlag vorzubeugen. Die Benutzung des Zündmoduls 22 alleine trägt nicht viel dazu bei, die Anlaßfähigkeit des Verbrennungsmotors 10 zu verbessern. Statt dessen ist es die Kombination des Zündmoduls 22 mit der Anlasserscheibe 24 mit vergrößertem Durchmesser, welche das Starten des Verbrennungsmotors 10 wesentlich verbessert. Die Kombination erlaubt es, daß bei dem Ziehen des Betätigungsmittels 26 zum Starten des Verbrennungsmotors 10 weniger Kraft aufgewendet wird. Die Kombination erlaubt es, daß das Betätigungsmittel 26 mit einer geringeren Geschwindigkeit gezogen wird, als in dem Stand der Technik, um den Verbrennungsmotor 10 zu starten. Die Kombination bewirkt, daß das Ziehen des Betätigungsmittels 26 sich für die Bedienungsperson weicher anfühlt und praktisch keinen Rückschlag aufweist.
Diese verbesserten Anlaßeigenschaften sind das Ergebnis mehrerer Dinge, die zusammenarbeiten. Zuerst hat das Zündmodul 22 zwei wünschenswerte Merkmale. Zum einen wird es eine Zündspannung erzeugen, die hoch genug ist, um die Zündkerze 18 zu zünden, wenn der Rotor 20 mit einer verhältnismäßig geringen Drehzahl (ungefähr 500 U/min) dreht. Zum zweiten weist das Zündmodul 22 eine Zündungsverzögerung bei geringer Drehzahl (ungefähr 8 Grad bei 500 U/min) auf, welches die Zündkerze 18 dichter an dem oberen Totpunktzentrum (TDC) zündet; dadurch wird der Rückschlag minimiert. Die zwei oben genannten Merkmale machen die Benutzung einer Anlasserscheibe 24 mit einem größeren Durchmesser möglich. Mit einem äußeren Durchmesser E der Betätigungsmittelkerbe von etwa 8,57 cm (3,375 inch) und einer Anlaßdrehzahl von etwa 410 U/min, die notwendig ist, um den Verbrennungsmotor 10 zu starten, muß das Betätigungsmittel 26 nur mit etwa 1,8288 m/s (6 ft/sec) gezogen werden, um den Verbrennungsmotor 10 anzulassen. Bei einem zum Stand der Technik gehörenden Verbrennungsmotor auf der anderen Seite, mit einem äußeren Durchmesser der Betätigungsmittelkerbe von etwa 6,6 cm (2,6 inch) und einer Anlaßdrehzahl von etwa 640 U/min, die notwendig ist, um den Verbrennungsmotor zu starten, muß das Betätigungsmittel mit etwa 2,2128 m/s (7,26 ft/sec) gezogen werden. Daher kann das Betätigungsmittel 26 mit der vorliegenden Erfindung über 0,3048 m (1 foot) pro Sekunde langsamer gezogen werden, um den Verbrennungsmotor 10 zu starten, als bei dem Stand der Technik.
Es wird nun auch auf Fig. 4 Bezug genommen, in der ein Schaubild der Ausgabe des Zündmoduls 22 bezogen auf die Anlaßdrehzahl des Rotors 20 gezeigt wird, für sowohl die Ausgangsspannung OC in Kilovolt, dargestellt durch die Linie G, und eine Nebenausgabe über eine 0,5 MΩ Last, dargestellt durch die Linie H aus Testmessungen. Um das Anlaßverhalten weiter zu verbessern, kann die Keilnut 32 an dem Rotor 20 versetzt werden. An einem aus dem Stand der Technik bekannten Standardrotor beträgt der Keilnutwinkel B (siehe Fig. 2) etwa 35 Grad. Bezug nehmend auch auf die Testergebnisse aus Fig. 5 zur Zündungseinstellung eines solchen Stand-der-Technik Rotors wird dies in Linie I bei der Zündung des Abstands mit 10 kV gezeigt. Die 7 Grad Zündvoreilen bei 7000 U/min erlauben immer noch, daß eine Explosion des Kraftstoffs in dem Zylinder und eine Zündverzögerung und eine Einschaltgeschwindigkeit niedriger sind als bei einem Stand-der-Technik Verbrennungsmotor mit demselben Rotor, wie er in Linie K gezeigt wird. Auf der anderen Seite weist Linie J einen Rotor mit einem Keilnutwinkel B von etwas 42 Grad auf. Dieses Schaubild wurde aufgrund der folgenden Testmessungen erstellt:
Anlaßdrehzahl (U/min) Zündzeitpunkt für Stand-der-Technik Rotor und Stand-der-Technik Zündmodul Zündzeitpunkt für Zündmodul (22) und Stand-der-Technik Rotor (Keilnutwinkel B 35 Grad) Zündzeitpunkt für Zündmodul (22) und Rotor (20) (Keilnutwinkel B 42 Grad)
410 N/A -3 -9,5
500 N/A -1,5 -8,5
640 -1,0 -- --
750 -0,5 1,0 -6,5
1000 -0,5 2,0 -5,0
1500 -0,5 4,0 -3,0
2000 -0,5 5,0 -2,0
2500 -0,5 5,5 -1,5
3000 -0,5 6,0 -1,0
4000 -1,0 6,0 -1,0
5000 -1,0 6,5 -0,5
6000 -1,0 7,0 0,0
7000 0,0 7,0 0,0
8000 0,0 7,0 0,0
9000 -2,0 7,0 0,0
10000 -3,5 7,0 0,0
11000 -5,0 8,0 1,0
12000 -6,0 8,0 1,0
Wie es aus Linie J ersehen werden kann, ist die Zündverzögerung bei niedriger Geschwindigkeit viel größer, wodurch ein Rückschlag bei niedriger Geschwindigkeit verringert wird, und eine geringere Zündverzögerung oder ein Voreilen bei hoher Drehzahl erzielt wird. Der Rotor 20 mit dem Keilnutwinkel B von 42 Grad erlaubt es der Rotor- und Zündmodul-Einstellung, einen vergleichbaren Zündzeitpunkt von 0 Grad bei 7000 U/min und etwa -8 Grad bei 500 U/min bezogen auf die 0 Grad bei 7000 U/min zu haben. Der Stand der Technik, wie er in Linie K gezeigt wird, weist 0 Grad bei 7000 U/min und etwa 0 Grad bei etwa 600 U/min bezogen auf die 0 Grad bei 7000 U/min auf. Das Zündmodul 22 erlaubt einen langsameren Handstart und es ist, gleichgültig wie langsam das Betätigungsmittel 26 gezogen wird, kein Rückschlag möglich. Der Leerlauf war sanft bis herunter zu 2000 U/min, wobei der Verbrennungsmotor 10 bei etwa 1600 U/min abstarb (der Geschwindigkeit, bei der die Anlasserklauen beginnen, wieder in die Anlasserscheibe einzugreifen). Ein weiterer Vorteil trat dadurch zu Tage, indem ein Auslaßschlitzverdichtungsminderer bzw. eine Druckminderungseinrichtung, wie sie in der US 5,377,642 offenbart wird, welche hierdurch durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist, hinzugefügt wurde. Verdichtungsminderung erlaubt es dem Verbrennungsmotor 10, bei einem besonders sanften und langsamen Zug des Betätigungsmittels 26 ohne Rückschlag zu starten. Tatsächlich könnte der Verbrennungsmotor 10 durch ein Ziehen des Betätigungsmittels mit dem kleinen Finger der Hand einer Bedienungsperson gestartet werden. Der Leerlauf war sanft bis herunter zu 1800 U/min, wobei die Einheit bei etwa 1200 U/min abstarb. Da die Leerlaufgeschwindigkeit bzw. Leerlaufdrehzahl mit der vorliegenden Erfindung so niedrig wie 1800 U/min im Vergleich zu 2500-3000 U/min Leerlaufgeschwindigkeit bei dem Stand der Technik sein kann, sind die Geräuschpegel bei Leerlaufgeschwindigkeit gegenüber dem Stand-der-Technik-Motor reduziert.
Eine erfindungsgemäße Methode zum Anlassen des Verbrennungsmotors 10 umfaßt die folgenden Schritte:
  • ein Ziehen des Betätigungsmittels 26 des Verbrennungsmotors 10 mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,8288 m/s (6 ft/s) und
  • ein Drehen des Rotors 20 des Verbrennungsmotors 10 mit einer minimalen Anlaßdrehzahl von etwa 410 U/min, wobei das Betätigungsmittel 26 mit etwa 1,8288 m/s (6ft/s) gezogen wird,
    wobei der Verbrennungsmotor 10 ein Zündmodul 22 aufweist, das daran angepaßt ist, eine Zündspannung zu erzeugen, die groß genug ist, um die Zündkerze 18 des Verbrennungsmotors 18 mit der minimalen Anlaßdrehzahl des Rotors 20 zu zünden.
Darüber hinaus kann das Zündmodul 22 eine Zündverzögerung von etwa 8 Grad bei der minimalen Anlaßdrehzahl des Rotors 20 zur Verfügung stellen.
Es sollte deutlich sein, daß die vorstehende Beschreibung nur beispielhaft für die Erfindung ist. Verschiedene Alternativen und Modifikationen können von einem Fachmann konstruiert werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist es beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung alle solchen Alternativen, Modifikationen und Varianten umfaßt, die in den Bereich der angefügten Ansprüche fallen.

Claims (13)

  1. Verbrennungsmotor (10) mit einer Anlasserscheibe (24) mit einer Betätigungsmittelkerbe (58) und einem Betätigungsmittel (26), das in der Betätigungsmittelkerbe (58) um die Anlasserscheibe (24) geschlungen ist, und einem Zündmodul (22), das mit zumindest einer Zündkerze (18) zusammenwirken kann, gekennzeichnet durch Mittel zur Verringerung der Geschwindigkeit des Betätigungsmittels (26), die notwendig ist, um den Verbrennungsmotor (10) ohne erhöhte Rückschlagsneigung anzulassen, die eine Anlasserscheibe (24) mit einer vergrößerten Betätigungsmittelkerbe (58), deren äußerer Durchmesser (E) größer als 6,86 cm (2,7 Zoll) ist, und ein Zündmodul (22) umfassen, das daran angepasst ist, eine Zündspannung zu liefern, die ausreicht, um die Zündkerze (18) bei einer Motordrehzahl von etwa 500 U/min oder weniger zu zünden.
  2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittelkerbe (58) einen inneren Durchmesser (F) von etwa 6,35 cm und einen äußern Durchmesser (E) bis etwa 8,64 cm aufweist.
  3. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündmodul (22) bei einer Motordrehzahl von etwa 500 U/min eine Zündverzögerung von etwa 9 Grad bewirkt.
  4. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündmodul (22) die Zündkerze (18) bei einer Motordrehzahl von 7000 U/min ohne Zündverzögerung zünden kann.
  5. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündspannung etwa 7 kV beträgt.
  6. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer seiner Zylinder (12) eine Druckminderungseinrichtung aufweist.
  7. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündmodul (22) eine Zündverzögerung von wenigstens etwa 8 Grad bei einer Drehzahl von 500 U/min bewirken kann.
  8. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rotor (20), der selektiv mit der Anlasserscheibe (24) zusammenwirken kann und der eine Keilnut (32) aufweist, deren Mitte mit der folgenden Kante (42) eines führenden Polschuhs (36) des Rotors (20) einen Winkel (B) von vorzugsweise etwa 42 Grad einschließt.
  9. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigen des Betätigungsmittels (56) mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,8288 m/s zumindest eine minimale Motordrehzahl von etwa 410 U/min bewirkt und dass das Zündmodul (22) die Zündkerze (18) bei dieser minimalen Motordrehzahl zünden kann.
  10. Verbrennungsmotor (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche mit einer Anlasserscheibe (24) mit einer Betätigungsmittelkerbe (58) und einem Betätigungsmittel ( 26), das in der Betätigungsmittelkerbe (58) und die Anlasserscheibe (24) geschlungen ist, und einem Zündmodul (22), das mit zumindest einer Zündkerze (18) zusammenwirken kann, wobei das Zündmodul (22) so ausgebildet ist, dass es eine Zündspannung liefern kann, die ausreicht, um die Zündkerze (18) bei einer Motordrehzahl von etwa 500 U/min mit einer Zündverzögerung von etwa 8 Grad zu betätigen, und dass die Betätigungsmittelkerbe (58) einen inneren Durchmesser (F) von etwa 6,35 cm und einen äußeren Durchmesser (E) bis etwa 8,64 cm aufweist.
  11. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Durchmesser (E) etwa 8,57 cm beträgt.
  12. Motorwerkzeug mit einem Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, vorzugsweise ein Fadenschneider, eine Motorsense, ein Laubgebläse, eine Heckenschere oder eine Kettensäge.
  13. Anlasssystem, zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 oder in einem Motorwerkzeug nach Anspruch 12, mit einer Anlasserscheibe (24) mit einer Betätigungsmittelkerbe (58) mit einem inneren Durchmesser (F) von etwa 6,35 cm und einem äußeren Durchmesser (E) größer als 6,86 cm (2,7 Zoll) und bis etwa 8,64 cm und einem Zündmodul (22), das daran angepasst ist, zumindest eine Zündkerze (18) eines Verbrennungsmotors bei einer minimalen Motordrehzahl von etwa 500 U/min zu zünden.
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