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Die
Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor, der am Zylinder einen Abgasauslass
aufweist, mit einem am Abgasauslass angeordneten Schalldämpfer, der
eine erste und eine zweite Kammer umfasst, die mit dem Abgasauslass
verbunden und von einem im Zylinder anfallenden Abgas durchströmbar sind,
wobei die erste Kammer weitgehend geschlossen ausgebildet ist, und
durch die zweite Kammer das Abgas über den Abgasauslass ins Freie
führbar
ist.
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Es
ist allgemein bekannt, dass am Zweitaktmotor Vorrichtungen zum Einsatz
kommen, um einen schädlichen
Nachauslass eines un verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches, der insbesondere
im Hinblick auf die Umweltbelastung bedenklich ist, zu verringern
oder zu vermeiden. Bei einem zu niedrigen Abgasgegendruck entweicht
zu viel Frischgas in die dem Zweitaktmotor nachgeschaltete Auspuffanlage, bei
zu hohem Abgasgegendruck gelangt zu wenig Frischgas in den Zylinder
des Motors. Der Zweitaktmotor kann konstruktiv derart ausgebildet
sein, das bei hohen Drehzahlen ein hoher Abgasgegendruck entsteht,
der aber bei niedrigen Drehzahlen nicht erreicht wird. Es ist hierbei
bekannt, in einem sehr engen Drehzahlbereich (Resonanzdrehzahl)
die Gasschwingungen derart abzustimmen, dass der schädliche Nachauslass
verringert wird und der Füllungsgrad
verbessert wird.
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Nach
der DE-OS 29 27 521 ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einer
im Zylinder angeordneten Hauptauslassöffnung sowie einer Zusatzauslassöffnung oberhalb
der Hauptauslassöffnung
bekannt. Die Zusatzauslassöffnung
ist mittels eines Steuerorgans steuerbar ausgeführt. Dadurch wird eine den
Betriebsbedingungen angepasste Steuerung des Auslassquerschnittes
erreicht, so dass sowohl hohe Spitzenleistungen bei großem Auslassquerschnitt
wie auch ein breiter Drehzahlbereich durch eine drehzahl- und lastabhängige Verringerung
des Auslassquerschnittes möglich
sind. Ferner ist aus der DD-PS 2 28 587 eine Zweitakt-Brennkraftmaschine
bekannt, bei der eine Resonanzkammer dem Auslasskanal zu- oder abgeschaltet
wird. Die Steuerung erfolgt drehzahl- und lastabhängig über einen
durch den Abgasdruck des Auslasskanals beaufschlagten Kolben. Im
unteren Lastbereich ist die Resonanzkammer ständig zugeschaltet, da sie dort
verbesserte Effekte bringt. Dagegen erfolgt im oberen Lastbereich
mit Hilfe des ansteigenden Abgasdruckes die Abschaltung der Resonanzkammer, und
damit werden Leistungseinbußen
verhindert. Nachteiligerweise weisen die beschriebenen Vorrichtungen
einen hohen konstruktiven Aufwand auf.
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Gemäß der
DE 562 560 ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine
beschrieben, die vom Zylinder gesteuerte Auspuffschlitze aufweist.
Die Auspuffschlitze sind hierbei durch den Einbau mehrerer dünner Bleche
in Teilkanäle
unterteilt, wobei die Teilströme
getrennt voneinander mittels Rohre weggeleitet werden. Entstehende
Schwingungen, Druckschwankungen und störende Geräusche können somit verringert werden.
Die Gefahr, dass unverbranntes Kraftstoff-Luftgemisch ins Freie
gelangt, kann nachteiligerweise nicht vermieden werden.
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In
der DE-PS 570 510 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Schalldämpfer offenbart,
bei dem durch die Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders voneinander
getrennte Räume,
von denen der erste geschlossen ist, zum Hubraum des Zylinders zugeschaltet
werden. Hierbei weist der Schalldämpfer einen geschlossenen,
einen gedrosselten und einen ins Freie führenden Raum auf, die dem Hubraum
nacheinander hinzugeschaltet werden, wodurch sich durch entsprechende
Abstimmung der Größenverhältnisse
der Räume
zueinander eine Schalldämpfung
erzielen lässt.
Nachteiligerweise benötigt
diese Vorrichtung einen großen
Bauraum und ist ferner im Bereich der Zweitakt-Kraftmaschinen nicht
wirkungsvoll einsetzbar.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zweitaktmotor zu schaffen,
bei dem die genannten Nachteile vermieden werden und insbesondere
eine einfache und kompakte Einheit entsteht, die gleichzeitig wirkungsvoll
einen schädlichen
Nachauslass weitestgehend vermeidet.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein Zweitaktmotor mit den Merkmalen des Anspruches
1 vorgeschlagen. In den abhängigen
Ansprüchen
sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt.
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Dazu
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Abgasauslass mit Befestigungsmittel ausgeführt ist,
an denen eine Trennwand lösbar
angeordnet ist, die das Abgas zum Teil in die erste Kammer und zum Teil
in die zweite Kammer leitet. Im Gegensatz zu den bekannten Zweitaktmotoren
zeichnet sich die vorliegende Erfindung besonders dadurch aus, dass
sie einfach aufgebaut ist und mit einem geringen Aufwand montiert
werden kann. Die Trennwand wird vorzugsweise durch eine form- und/oder
kraftschlüssige Verbindung
im Abgasauslass, durch den das im Zylinder entstehende Abgas in
den Schalldämpfer
geleitet wird, befestigt, ohne dass aufwendige Verbindungselemente
und/oder Verfahren notwendig sind. Ein Lösen der Trennwand – beispielsweise
aufgrund von Wartungsarbeiten am Zweitaktmotor – ist ebenfalls schnell möglich. Ein
weiterer Vorteil ist, dass unterschiedlich ausgestaltete Schalldämpfer am
Zweitaktmotor angeordnet werden können. Die einzig wichtige Vorraussetzung
ist hierbei, dass die am Schalldämpfer
angeordnete Trennwand zuverlässig durch
Befestigungsmittel gehalten werden kann.
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Die
Trennwand kann zum einen einstückig mit
dem Schalldämpfer
verbunden sein. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung
kann die Trennwand an der dem Zylinder zugewandten Seite des Schalldämpfers als
zusätzliches
Bauteil befestigt sein. Während
des Betriebes des Zweitaktmotors gelangt ein Teil des Abgases durch
den Abgasauslass in die erste Kammer, die als Pufferkammer wirkt,
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Durch
das in die Pufferkammer einströmende
Abgas wird der Arbeitstakt des Verbrennungsmotors nicht behindert.
Erreicht der Kol ben während
seiner Abwärtsbewegung
mit der Kolbenoberkante die Trennwand, kann das sich noch im Brennraum
befindliche Abgas in den Schalldämpfer
entweichen und ins Freie abgeführt
werden. Sobald während
des sich anschließenden
Kompressionshubes der Kolben die Pufferkammer zum Zylinder hin wieder
verschließt,
kann das sich noch in der Pufferkammer befindliche restliche Abgas
durch die zwischen Pufferkammer und Schalldämpfer angeordnete Öffnung in den
Schalldämpfer
entweichen und den Druck in der Pufferkammer abbauen.
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Hierbei
ist es besonders vorteilhaft, wenn die zwischen Puffervolumen und
Schalldämpfer
angeordnete Öffnung
im Bereich der Verbindungsleitung zwischen Zylinder und Puffervolumen
angeordnet ist.
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Der
weitere Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die soeben
beschriebene „Abgasnachbehandlung" einfach an bestehende
Zweitaktmotoren nachgerüstet
werden kann, ohne dass hohe Kosten verursacht werden. Es ist lediglich
notwendig, die entsprechenden Befestigungsmittel im Bereich des Abgasauslasses
anzuordnen.
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Der
Schalldämpfer
kann in einer alternativen Ausgestaltung selbstverständlich aus
mehreren Pufferkammern bestehen, wobei das Puffervolumen und das
Hubvolumen beispielsweise ungefähr
gleich groß ausgeführt sein
können.
Ferner ist es möglich, das
Volumenverhältnis
gemäß bestimmter
technischer Anforderungen zu variieren. Es hat sich gezeigt, dass
der erfindungsgemäße Zweitaktmotor
insbesondere bei der Anwendung bei handgeführten Arbeitsgeräten gut
geeignet ist.
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Weiterhin
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
die Befestigungsmittel für
die Trennwand als Nuten ausgeführt
sind, die an der Seitenwand des Abgasauslasses angeordnet sind.
Zweckmäßigerweise
weist der Abgasauslass zwei Nuten auf, die zueinander gegenüberliegend
verlaufen. Die Trennwand wird in die Nuten eingeführt, die
die Seitenbereiche der Trennwand in der eingebauten Position zuverlässig halten.
Die Nuten gewährleisten
hierbei, dass die Trennwand aufgrund von etwaigen Schwingungen nicht
zerstört
werden und eine definierte Einbaulage erreicht werden kann. Damit
die Trennwand zuverlässig
in den Nuten gehalten wird, ist die Nutenbreite der Dicke der Trennwand
entsprechend angepasst.
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Eine
weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass die
Trennwand in einem Abstand zum Verbrennungsraum des Zylinders endet.
Hierfür
können
beispielsweise Anschlagelemente an der Nut vorgesehen sein. In einer
möglichen Ausgestaltung
verläuft
die Nut ausgehend von der dem Schalldämpfer zugewandten Seite entlang
der Seitenwandung des Abgasauslasses, der vorteilhafterweise als
Kanal ausgeführt
ist, und endet in einem Abstand zum Verbrennungsraum des Zylinders.
Diese Ausführungsform
schützt
den Zylinder mit Kolben vor eventuell entstehenden Beschädigungen
durch eine zu weit in den Verbrennungsraum hineinragende Trennwand.
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Aus
konstruktiven Gründen
kann es vorteilhaft sein, wenn die Befestigungsmittel als Vorsprünge ausgebildet
sind, die in den Abgasauslasskanal hineinragen, auf die die Trennwand
beispielsweise aufgeschoben werden kann. Zweckmäßigerweise besteht die Trennwand
aus einem Metall, wobei vorzugsweise die Trennwand als elastisches,
dünnes Blech
ausgeführt
ist. Um eine gute Fixierung des Bleches zu erhalten, ist das Blech
an seinen Seitenbereichen der Form der Vorsprünge angepasst. In einer möglichen
Ausführungsform
ist der Seitenbereich des Bleches U-förmig ausgeführt. Selbstverständ lich sind
auch andere geometrische Ausgestaltungsalternativen für den Vorsprung
und den Seitenbereich des Bleches denkbar.
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Nach
einer möglichen
Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Befestigungsmittel
als Bohrung ausgeführt
ist, in die die Trennwand durch ein Verdrehen oder Verschnappen
befestigbar ist. Die Bohrung alleine ist in dieser Ausführungsform
gleichzeitig der Abgasauslasskanal, der durch seine Geometrie einen
zufrieden stellenden Halt der Trennwand bewirkt. Nachdem die Trennwand
in der Bohrung in einem entsprechenden Winkel eingesetzt ist, ist
ein ledigliches Verdrehen der Trennwand um die Längsachse des Abgasauslasskanals
notwendig, bis die Trennwand mit ihrem Seitenbereich an der Bohrungswandung
klemmend anliegt. Vorzugsweise weist die Bohrung Anschlagflächen auf,
mit denen die Trennwand im befestigten Zustand in Kontakt steht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass für
ein zuverlässigen
Halt das Blech unter einer bestimmten Vorspannung innerhalb des
Abgasauslasses steht, um zum Beispiel ein Schwingen des Bleches
während des
Betriebes des Zweitaktmotors zu vermeiden.
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Weiterhin
kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass zwei Trennbleche in den Nuten aufgenommen sind, wobei
die Trennbleche gegeneinander verspannt, leicht bogenförmig aufeinander
liegen.
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In
einer weiteren möglichen
Ausführungsform
der Erfindung kann eine entsprechende Vorspannung auch dadurch bewirkt
werden, dass die Nuten einen leicht bogenförmigen Verlauf entlang der Erstreckung
des Abgasauslasses einnehmen. Wird die Trennwand in die bogenförmige Nut
eingeschoben, wird gleichzeitig die Trennwand gebogen und somit
unter eine Vorspannung gebracht. Alterna tive geometrische Nutenverläufe, wie
beispielsweise eine wellenförmige
Ausgestaltung sind ebenfalls möglich.
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Eine
weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass in der
ersten und/oder zweiten Kammer ein Katalysator zur Abgasbehandlung
angeordnet ist, wodurch die entstehenden Schadstoffe des Zweitaktmotors
wesentlich reduziert werden können.
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Der
Abgaseinlassquerschnitt an der ersten Kammer kann in Abhängigkeit
von den Motorbetriebspunkten veränderbar
ausgestaltet sein, um die Pufferwirkung in bestimmten Betriebspunkten
zu verbessern. Hierbei kann der Querschnitt der Öffnung der ersten Kammer über eine
mit einem Stellmotor in Wirkverbindung stehende Drosselklappe erzielt
werden, der beispielsweise als Bezugsgröße die Motordrehzahl oder die
Motorlast verwendet.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
Ausführungsbeispiele
der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die
in den Ansprüchen
und in der Beschreibung erwähnten Merkmale
jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es
zeigen:
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1 eine
dreidimensionale Darstellung eines Zweitaktmotors mit einem emissionsmindernden Schalldämpfer kurz
vor seinem Einbau,
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2 einen
Zweitaktmotor, an dem ein Schalldämpfer befestigt ist,
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3 eine
alternative Ausführungsform
eines Zweitaktmotors mit einem Schalldämpfer,
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4 der
Zweitaktmotor gemäß 3,
wobei der Schalldämpfer
am Zweitaktmotor angeordnet ist,
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5 eine
Seitenansicht auf den Abgasauslass mit eingesetztem Trennblech,
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6 eine
alternative Ausführungsform
des Abgasauslasses mit eingesetztem Trennblech,
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7 eine
weitere Alternative des Abgasauslasses mit eingesetztem Trennblech,
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8 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Abgasauslasses, in dem zwei Trennbleche befestigt sind,
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9 eine
alternative Ausführungsform
eines Abgasauslasses mit befestigtem Trennblech,
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10 eine
weitere Ausgestaltungsmöglichkeit
eines Abgasauslasses mit Schalldämpfer,
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11 eine
zusätzliche
Ausführungsalternative
eines Abgasauslasses mit Schalldämpfer,
und
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12 eine
weitere Ausgestaltungsmöglichkeit
eines Abgasauslasses mit Schalldämpfer.
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In 1 ist
ein Zylinder 10 eines Zweitaktmotors 100 dargestellt
mit einem Hubraum 23, in dem sich der Kolben bewegt, sowie
mit einem Abgasauslass 11, der die Form eines Kanals aufweist.
Die Kanalseitenwandung weist Befestigungsmittel 16 in Form
zweier Nuten 16 (nur eine Nut 16 ist aufgrund der
Schnittdarstellung dargestellt) auf, wobei die Nut 16 in
einem Abstand zum Hubraum 23 endet. An den Zylinder 10 ist
ein Schalldämpfer 12 anbringbar,
der eine erste Kammer 13 und eine zweite Kammer 14 aufweist,
die durch eine gemeinsame Gehäusewandung 24 umfasst
sind. Die erste Kammer 13 und die zweite Kammer 14 sind
durch eine nicht sichtbare Wandung, die innerhalb der Gehäusewandung 24 liegt,
voneinander getrennt. Hier kann ein ebenfalls nicht dargestellter
Bypass zwischen beiden Kammern vorgesehen sein. Der Schalldämpfer 12 weist eine
Eintrittsöffnung
auf, die durch eine Trennwand 15 geteilt ist, wodurch sich
eine obere Öffnung 21 und
eine untere Öffnung 22 bildet.
Die obere Öffnung 21 ist
mit der ersten als Pufferkammer wirkenden Kammer 13 und
die untere Öffnung 22 mit
der zweiten Kammer 14 verbunden. Bei der Trennwand 15 handelt
es sich um ein metallisches Blech 15.
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Gemäß der in 1 dargestellten
Pfeilrichtung wird die Trennwand 15 zur Befestigung am Zweitaktmotor 100 in
die Nut 16 des Abgasauslasses 11 hineingeschoben.
Während
des Betriebes des Zweitaktmotors 100 strömt das im
Hubraum 23 entstehende Abgas durch den Abgasauslass 11 entlang der
Trennwand 15 durch die obere Öffnung 21 und gelangt
in die Pufferkammer 13. Da die Pufferkammer 13 geschlossen
ausgeführt
ist, strömt
das Abgas wieder über
die obere Öffnung 21 in
den Zylinder 10 hinein und erzeugt somit eine Strömung, die
weitestgehend verhindert, dass unverbrannte Frischgase über den
Schalldämpfer 12 in
die Umgebung gelangen. Das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch gelangt über die
untere Öffnung 22 in
die zweite Kammer 14 des Schalldämpfers 12 und wird
anschließend
ins Freie geleitet.
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Die
in den 2 bis 4 dargestellten Zweitaktmotoren 100 entsprechen
im Wesentlichen dem Zweitaktmotor 100 aus 1,
wes halb im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird.
In 2 ist die Trennwand 15 bereits in der
Nut 16 des Abgasauslasses 11 eingeführt, wobei
sich die Trennwand 15 bis zum Hubraum 23 erstreckt.
Die Trennwand 15 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
an der dem Hubraum 23 zugewandten Seite eine teilkreisförmige Aussparung
auf, so dass der im Zylinder 10 sich bewegende Kolben nicht
gegen die Trennwand 15 stoßen kann.
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Im
Unterschied zu den 1 und 2 ist die
Trennwand 15 gemäß 3 und 4 an
der dem Hubraum 23 zugewandten Seite gerade ausgeführt, wobei
in dieser Ausführung
es wichtig ist, dass die Nut 16 in einem bestimmten Abstand
zum Hubraum 23 endet, um eine freie Beweglichkeit des Kolbens
innerhalb des Zylinders 10 gewährleisten zu können.
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In 5 ist
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung dargestellt, bei der die Befestigungsmittel 17 als
Vorsprünge 17 ausgestaltet
sind, die in die Öffnung
des Abgasauslasses 11 hineinragen. Um eine zuverlässige Befestigung
des Trennbleches 15 an den Vorsprüngen 17 zu erreichen,
sind die Seitenbereiche 20 des Trennbleches 15 der
Form der Vorsprünge 17 angepasst.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Seitenbereiche 20 U-förmig ausgestaltet.
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Bei
einer anderen möglichen
Ausführungsform
ist der Abgasauslass 11 mit einer Bohrung 18 versehen,
welche exemplarisch in 6 dargestellt ist. Das Trennblech 15 wird
zunächst
in einem bestimmten Winkel in die Bohrung 18 vom Werker
hineingeführt
und anschließend
gemäß der in 6 andeuteten
Pfeilrichtung verdreht, bis das Trennblech 15 an den Anschlagflächen 19 der
Bohrung 18 anliegt, wobei in dieser Position das Trennblech 15 mit einer
bestimmten Spannung im Abgasauslass 11 gehalten wird.
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In 7 wird
das Trennblech 15 durch Verformung in seine Endposition
gebracht, in der – wie
in 6 – das
Trennblech 15 eine bestimmte Vorspannung einnimmt.
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Gemäß 8 sind
zwei Trennbleche 15 in den Nuten 16 des Abgasauslasses 11 angeordnet, die
gegeneinander verspannt aufeinander liegen. Ferner ist die obere Öffnung 21 für die erste
Kammer 13 und die untere Öffnung 22 für die zweite
Kammer 14 gezeigt.
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In
dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Nuten 16 entlang
der Ersteckung des Abgasauslasses 16 leicht bogenförmig ausgeführt, wodurch
das Trennblech 15 im eingesetzten Zustand ebenfalls eine
Vorspannung erfährt.
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In 10 ist
die Nut 16 entlang der Erstreckung des Abgasauslasses 11 wellenförmig ausgeführt, so
dass das Trennblech 15 in befestigter Position zuverlässig am
Zweitaktmotor 100 gehalten wird. Wie 10 verdeutlicht,
wird der Schalldämpfer 12 beim
Montieren nach links in Richtung des kanalförmigen Abgasauslasses 11 geführt.
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In 11 wird
eine Verspannung des Trennbleches 15 durch eine nicht fluchtende
Nut 16 erzielt.
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Bei
der in 12 dargestellten Ausführungsform
handelt es sich um eine besondere wirksame Kombination zwischen
Abgasauslass und Schalldämpfergestaltung.
Hierbei ist zwischen der das Puffervolumen beinhaltenden Pufferkammer 13 und
der zweiten Kammer 14 in der Trennwand 15 im Schalldämpfer 12 eine
Bypassöffnung 25 angeordnet, durch
die beim Kompressionshub und Verschließen der Pufferkammer das sich
noch in der Pufferkammer befindliche restli che Abgas in den Schalldämpfer entweichen
und den Druck in der Pufferkammer abbauen kann.
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- 100
- Motor
- 10
- Zylinder
- 11
- Abgasauslass
- 12
- Schalldämpfer
- 13
- Erste
Kammer (Pufferkammer)
- 14
- Zweite
Kammer
- 15
- Trennwand,
Trennblech
- 16
- Befestigungsmittel,
Nut
- 17
- Befestigungsmittel,
Vorsprung
- 18
- Befestigungsmittel,
Bohrung
- 19
- Anschlagflächen
- 20
- Seitenbereich
der Trennwand
- 21
- Obere Öffnung
- 22
- Untere Öffnung
- 23
- Hubraum
- 24
- Gehäusewandung
- 25
- Bypaßöffnung