DE102007054929A1

DE102007054929A1 - Handgeführtes Arbeitsgerät

Info

Publication number: DE102007054929A1
Application number: DE102007054929A
Authority: DE
Inventors: Predag Ostojic; Andreas Dr.-Ing. Lingen; Michael Dipl.-Ing. Schmid; Jörg Dipl.-Ing. Amann
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2007-11-17
Filing date: 2007-11-17
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2027-11-18
Also published as: FR2923860B1; US20090126672A1; FR2923860A1; CN101435401A; CN103061946A; US8662047B2; JP2009121456A; DE102007054929B4; CN103061946B

Abstract

Ein handgeführtes Arbeitsgerät besitzt einen Verbrennungsmotor (9, 9', 9'') und eine Starteinrichtung (8). Der Verbrennungsmotor besitzt einen Kolben (10, 10'), der mindestens einen Kolbenring (37, 38) aufweist. Um beim Starten des Verbrennungsmotors eine Verzögerung zu vermeiden, ist in der Zylinderbohrung (26) mindestens eine Vertiefung vorgesehen, die in mindestens einer Stellung des Kolbens (10, 10') den mindestens einen Kolbenring (37, 38) überbrückt und die zu allen in der Zylinderbohrung (26) ausgebildeten Funktionsöffnungen des Verbrennungsmotors (9, 9', 9'') einen Abstand (n, o, p) aufweist. Um die Kompression im Brennraum (25) zu verringern, kann auch vorgesehen sein, dass der Kolben (10') nur einen Kolbenring (37) besitzt oder dass zwei Kolbenringe (37, 38) vorgesehen sind, deren Kolbenringstöße (39, 40) einen Winkel (beta) einschließen, der bis zu etwa 45° beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Arbeitsgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Handgeführte, von einem Verbrennungsmotor angetriebene Arbeitsgeräte sind allgemein bekannt. Beim Starten des Verbrennungsmotors von handgeführten Arbeitsgeräten mit einer Starteinrichtung mit einer Feder wird zunächst die Starterfeder aufgezogen und in der Starterfeder Energie gespeichert. Dadurch bewegt sich der Kolben in Richtung auf den oberen Totpunkt und baut die Kompression im Brennraum auf. Dabei entsteht ein Gleichgewicht zwischen dem Kompressionsdruck im Brennraum und dem Moment an der Kurbelwelle, das von der Starterfeder erzeugt wird. Der Kompressionsdruck im Brennraum bleibt dadurch konstant. Aufgrund von Undichtigkeiten im Zylinder, beispielsweise an den Kolbenringen, kann sich die Gasmasse im Brennraum langsam verringern. Dies führt dazu, dass der Kolben langsam weiter in Richtung auf den oberen Totpunkt bewegt wird, bis jeweils ein Gleichgewicht zwischen dem Gasdruck im Brennraum und dem von der Feder an der Kurbelwelle erzeugten Moment entsteht. Aufgrund der Hebel verhältnisse an der Kurbelwelle kann der Kolben den oberen Totpunkt dann nach Erreichen einer konstruktiv vorgegebenen Position im Zylinder überwinden und der Motor kann starten.
Die Verzögerung, die durch das langsame Entweichen von Gas aus dem Brennraum entsteht, ist beim Starten von Verbrennungsmotoren unerwünscht.
Aus der DE 689 08 027 T2 und der DE 32 15 169 A1 ist es bekannt, für Motoren ohne Federstarteinrichtung Vorauslassnuten oder Vorauslasskanäle im Zylinder vorzusehen, die den Brennraum mit einem Überströmkanal oder mit dem Auslass des Verbrennungsmotors verbinden. Durch diese Vorauslassnuten kann sich das Gasvolumen im Brennraum beim Starten schnell verringern. Dadurch, dass die Vorauslassnuten direkt mit einer Funktionsöffnung, nämlich mit einem Überströmkanal oder dem Auslass in Verbindung stehen, kann im normalen Betrieb des Verbrennungsmotors unverbrannter Kraftstoff durch den Auslass entweichen. Durch die Verbindung einer Vorauslassnut mit einer Funktionsöffnung wird im Betrieb die Kompression verringert, so dass die Motorleistung verringert sein kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein handgeführtes Arbeitsgerät der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem ein gutes Starten ermöglicht ist und mit dem gute Abgaswerte im Betrieb erreicht werden.
Diese Aufgabe wird durch ein handgeführtes Arbeitsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Es hat sich gezeigt, dass zur Erzielung eines guten Startvorgangs einen Überbrückung der Kolbenringe ausreichend ist. Über die Überbrückung der Kolbenringe und des Kolbenhemds kann das Gasvolumen im Brennraum teilweise zum Kurbelgehäuse hin entweichen. Ein Entweichen von Kraftstoff direkt in den Auslass wird dadurch vermieden. Mindestens eine Vertiefung ist dabei zu allen Funktionsöffnungen des Verbrennungsmotors, also zum Auslass, zum Einlass und zu den Überströmfenstern, beabstandet, so dass keine direkte Verbindung zwischen dieser Vertiefung und den Funktionsöffnungen besteht. Dadurch kann der Startvorgang erleichtert und ein schnelles, verzögerungsfreies Starten erreicht werden, ohne dass Federstarteinrichtungen mit Aufziehfunktion, bei denen die Feder über mehrere Hübe des Anwerfseils aufgezogen wird, zum Einsatz kommen müssen.
Vorteilhaft ist mindestens eine Vertiefung oberhalb des Einlasses angeordnet. Die Anordnung oberhalb des Einlasses bedingt einen großen Abstand zum Auslass, so dass ein Übertreten von unverbranntem Kraftstoff von der Vertiefung am Kolbenhemd entlang zum Auslass aufgrund des langen Wegs zwischen der Vertiefung und dem Auslass und dem daraus resultierenden vergleichsweise großen Strömungswiderstand vermieden ist. Vorteilhaft ist mindestens eine Vertiefung oberhalb eines Überströmkanals angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass bei Anordnung einer Vertiefung oberhalb eines Überströmkanals und in einem Abstand zu einem Überströmkanal ein guter Abbau der Kompression im Brennraum erfolgen kann, ohne dass die Abgaswerte des Verbrennungsmotors sich verschlechtern. Vorteilhaft ist die Vertiefung in einem auf der Seite des Einlasses angeordneten Bereich der Zylinderbohrung angeordnet, der mit der Mittelebene des Zylinders einen Winkel von etwa 45° bis etwa 70° einschließt. Zweckmäßig sind zwei Vertiefungen symmetrisch zur Mittelebene vorgesehen.
Um sicherzustellen, dass die Vertiefung in jeder Stellung des Kolbens vom Auslass getrennt ist, ist vorgesehen, dass die dem Kurbelgehäuse zugewandte Unterkante einer Vertiefung auf einer Höhe angeordnet ist, die gegenüber der dem Brennraum zugewandten Oberkante des Auslasses mindestens um die Breite eines Kolbenrings versetzt ist. Dadurch kann eine direkte Verbindung der Vertiefung mit dem Auslass vermieden werden.
Vorteilhaft ist mindestens eine Vertiefung so in der Zylinderbohrung angeordnet, dass ihre dem Brennraum zugewandte Oberkante bei einem Kurbelwellenwinkel von etwa 90° vor dem oberen Totpunkt bis etwa 55° vor dem oberen Totpunkt von der dem Brennraum zugewandten Oberkante des Kolbens überfahren wird. Zweckmäßig ist mindestens eine Vertiefung so in der Zylinderbohrung angeordnet, dass ihre dem Brennraum abgewandte Unterkante bei einem Kurbelwellenwinkel von etwa 100° vor dem oberen Totpunkt bis etwa 140° vor dem oberen Totpunkt von der Oberkante des Kolbens überfahren wird. Die Vertiefung ist dabei vorteilhaft so ausgelegt, dass ein verzögerungsfreies Starten ermöglicht ist. Zweckmäßig ist die Vertiefung so ausgelegt, dass der Motor nicht startet, wenn sich aufgrund zu geringer Kräfte in der Starterfeder eine Verzögerung beim Startvorgang ergibt.
Um im Betrieb geringe oder keine Beeinträchtigungen durch die Vertiefung zu erreichen, sind vorteilhaft mehrere Vertiefungen vorgesehen, die einen geringen Strömungsquerschnitt aufweisen. Der Strömungsquerschnitt mindestens einer, insbesondere jeder Vertiefung beträgt vorteilhaft weniger als 5 mm² und insbesondere weniger als 1 mm². Eine einfache Gestaltung ergibt sich, wenn mindestens eine Vertiefung als parallel zur Zylinderlängsachse verlaufende Nut in der Zylinderbohrung ausgebildet ist.
Ein eigenständiger erfinderischer Gedanke betrifft die Verringerung des Gasvolumens im Brennraum über die Kolbenringe. Um gezielt Undichtigkeiten zwischen Brennraum und Kurbelgehäuse über die Kolbenringe zu erreichen, ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Kolben nur einen Kolbenring besitzt. Der Kolbenringstoß des Kolbenrings ist dabei vorteilhaft auf der Seite des Kolbens angeordnet, die dem Einlass zugewandt liegt.
Um das Gasvolumen im Brennraum über die Kolbenringe zu verringern, können jedoch auch zwei Kolbenringe vorgesehen sein, deren Kolbenringstöße einen Winkel einschließen, der bis zu etwa 45° beträgt. Durch den vergleichsweise geringen Winkel zwischen den Kolbenringstößen ist ebenfalls eine gezielte Undichtigkeit gegeben. Aufgrund der schnellen Bewegung des Kolbens im Betrieb kommt diese gezielte Undichtigkeit nur beim Startvorgang und nicht beim Betrieb zum Tragen.
Vorteilhaft sind die Kolbenringstöße der beiden Kolbenringe im Bereich des Einlasses angeordnet. Aufgrund der Hebelverhältnisse an der Kurbelwelle legt sich der Kolben bei der Kompression, also beim Aufwärtshub des Kolbens, auf der Auslassseite an der Zylinderbohrung an und bei der Expansion, also beim Abwärtshub des Kolben, auf der Einlassseite. Bei Anordnung der beiden Kolbenringstöße annähernd gegenüberliegend am Zylinder, also ein Kolbenringstoß im Bereich des Auslasses und der andere Kolbenringstoß im Bereich des Einlasses, liegt der Kolben immer im Bereich eines Kolbenringstoßes an der Zylinderbohrung an. Dadurch, dass nun beide Kolbenringstöße in einem geringen Winkelbereich und insbesondere im Bereich des Einlasses angeordnet sind, kann erreicht werden, dass beim Aufwärtshub des Kolbens, also wenn sich der Kolben im Bereich des Auslasses an der Zylinderbohrung anlegt, im Bereich der Kolbenringstöße eine gezielte Undichtigkeit zwischen Brennraum und Kurbelgehäuse gegeben ist. Diese Undichtigkeit kommt nur bei den langsamen Kolbenbewegungen beim Startvorgang zum Tragen. Im Betrieb ist diese Undichtigkeit aufgrund der schnellen Vorgänge ohne Einfluss.
Es ist vorgesehen, dass die Starteinrichtung eine Feder umfasst, die in Wirkrichtung zwischen einer Anwerfeinrichtung und einem Gesperre zur Verbindung der Starteinrichtung mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Zweckmäßig ist die Anwerfeinrichtung eine über ein Anwerfseil in Rotation zu versetzende Seilrolle. Es kann jedoch auch eine elektrisch betriebene Anwerfeinrichtung vorteilhaft sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Motorsäge,
2 eine schematische Schnittdarstellung durch die Motorsäge aus 1,
3 eine schematische Schnittdarstellung durch die Starteinrichtung der Motorsäge aus 1,
4 eine schematische Schnittdarstellung durch den Verbrennungsmotor der Motorsäge aus 1,
5 eine perspektivische Darstellung des Kolbens des Verbrennungsmotors,
6 eine Draufsicht auf den Kolben aus 5,
7 eine Seitenansicht des Kolbens aus 5,
8 eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel des Zylinders des Verbrennungsmotors der Motorsäge,
9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in 8,
10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in 9,
11 bis 14 Schnittdarstellungen des Verbrennungsmotors aus 8 in unterschiedlichen Stellungen des Kolbens,
15 ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders eines Verbrennungsmotors,
16 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie XVI-XVI in 15,
17 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kolbens,
18 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors beim Aufwärtshub des Kolbens.
In 1 ist als Ausführungsbeispiel für ein handgeführtes Arbeitsgerät eine Motorsäge 1 gezeigt. Die Erfindung kann jedoch vorteilhaft auch bei anderen handgeführten Arbeitsgeräten wie beispielsweise Trennschleifern, Freischneidern oder dgl. zum Einsatz kommen. Die Motorsäge 1 besitzt ein Gehäuse 2, an dem ein hinterer Handgriff 3 festgelegt ist. An der dem hinteren Handgriff 3 gegenüberliegenden Seite ragt eine Führungsschiene 6 vom Gehäuse 2 nach vorn, an der eine Sägekette 7 umlaufend angetrieben ist. An der der Führungs schiene 6 zugewandten Seite ist das Gehäuse 2 von einem Griffrohr 4 überragt, das ebenfalls zum Führen der Motorsäge 1 dient. Aus dem Gehäuse 2 ragt ein Anwerfgriff 5 einer im Folgenden noch näher beschriebenen Starteinrichtung.
Zum Antrieb der Sägekette 7 um die Führungsschiene 6 ist der in 2 gezeigte Verbrennungsmotor 9 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor 9 als Zweitaktmotor ausgebildet. Der Verbrennungsmotor 9 kann jedoch auch ein Viertaktmotor, insbesondere ein gemischgeschmierter Viertaktmotor sein. Der Verbrennungsmotor 9 besitzt einen Kolben 10, der über ein Pleuel 11 eine Kurbelwelle 12 um eine Drehachse 17 rotierend antreibt. Die Kurbelwelle 12 ist mit einer Starteinrichtung 8 verbunden. Zwischen der Starteinrichtung 8 und dem Verbrennungsmotor 9 ist ein Lüfterrad 13 mit der Kurbelwelle 12 verbunden. An der dem Lüfterrad 13 abgewandten Seite des Verbrennungsmotors 9 ist eine Fliehkraftkupplung 14 vorgesehen, die mit einem Antriebsritzel 15 für die Sägekette 7 in Verbindung steht.
In 3 ist die Starteinrichtung 8 vergrößert gezeigt. Die Starteinrichtung 8 besitzt als Anwerfeinrichtung eine Seilrolle 44, auf der ein Anwerfseil 45 aufgewickelt ist, das mit dem aus dem Gehäuse 2 ragenden Anwerfgriff 5 verbunden ist. Über den Anwerfgriff 5 kann die Seilrolle 44 vom Bediener in Rotation versetzt werden. Auf der der Kurbelwelle 12 abgewandten Seite ist an der Seilrolle 44 eine Rückholfeder 46 vorgesehen, die das Anwerfseil 45 nach dem Anwerfen wieder aufwickelt. Zur Verbindung mit der Kurbelwelle 12 besitzt die Starteinrichtung 8 ein Gesperre 49, das mit der Seilrolle 44 über eine Feder 47 verbunden ist. Die Feder 47 ist mit einem Ende an der Seilrolle 44 und mit ihrem anderen Ende an einem Mitnehmer 48 festgelegt. Am Mitnehmer 48 greift eine Klinke 50 des Gesperres 49 ein, die an dem drehfest an der Kurbelwelle 12 gehaltenen Lüfterrad 13 gelagert ist.
4 zeigt den Aufbau des Verbrennungsmotors 9. Der Verbrennungsmotor 9 besitzt einen Zylinder 16, der eine Zylinderbohrung 26 aufweist. In der Zylinderbohrung 26 ist ein Brennraum 25 ausgebildet, der von dem Kolben 10 begrenzt ist. In dem in 4 gezeigten unteren Totpunkt des Kolbens 10 ist ein Kurbelgehäuse 18, in dem die Kurbelwelle 12 gelagert ist, über insgesamt vier Überströmkanäle 28 und 30 mit dem Brennraum 25 verbunden. Jeweils zwei Überströmkanäle 28 und 30 sind symmetrisch zu einer Mittelebene 52 angeordnet, die in 2 schematisch gezeigt ist und die die Schnittebene in 4 darstellt. Wie 4 zeigt, münden die Überströmkanäle 28 mit Überströmfenstern 29 in den Brennraum 25 und die Überströmkanäle 30 mit Überströmfenstern 31.
Aus dem Brennraum 25 führt ein Auslass 24 für Abgase. Die beiden Überströmkanäle 30 sind auslassnah angeordnet. An der dem Auslass 24 gegenüberliegenden Seite der Zylinderbohrung 26 mündet ein Gemischkanal 20 mit einem Einlass 22. Der Gemischkanal 20 ist über einen Vergaser 21 mit einem Luftfilter 27 verbunden. Im Vergaser 21 wird der über den Luftfilter 27 angesaugten Verbrennungsluft Kraftstoff zugeführt, so dass ins Kurbelgehäuse 18 ein Kraftstoff/Luft-Gemisch zugeführt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, über den Einlass 22 weitgehend kraftstofffreie Verbrennungsluft zuzuführen und den Kraftstoff separat zuzudosieren.
Der Luftfilter 27 ist außerdem mit einem Zuführkanal 19 verbunden, der an der Zylinderbohrung 26 mit zwei symmetrisch zur Mittelebene 52 angeordneten Zuführkanaleinlässen 23 mündet. Die Zuführkanaleinlässe 23 sind in einem Bereich der Zylinderbohrung 26 angeordnet, die in jeder Stellung des Kolbens 10 vom Kolben 10 verschlossen sind. Die Zuführkanaleinlässe 23 sind auf der dem Kurbelgehäuse 18 zugewandten Seite der einlassnahen Überströmfenster 29 angeordnet. Zur Verbindung der Zuführkanaleinlässe 23 mit den Überströmfenstern 29 und 31 ist im Kolben 10 auf jeder Seite der Mittelebene 52 eine Kolbentasche 32 vorgesehen, die im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 10 eine Verbindung zwischen den Zuführkanaleinlässen 23 und den Überströmfenstern 29 und 31 herstellt. Die Stellung des Kolbens 10 kann über den Kurbelwellenwinkel α angegeben werden. In der in 4 gezeigten Stellung des Kolbens 10 im unteren Totpunkt beträgt der Kurbelwellenwinkel α 0°. Im oberen Totpunkt beträgt der Kurbelwellenwinkel α 180°. Der Kolben 10 bewegt sich in der Zylinderbohrung 26 in Richtung einer Zylinderlängsachse 56. Die Zylinderlängsachse 56 ist die Längsmittelachse der Zylinderbohrung 26.
Beim Starten des Verbrennungsmotors 9 muss von der Starteinrichtung 8 der Gasdruck im Brennraum 25 überwunden werden. Um das Gasvolumen im Brennraum 25 beim Startvorgang abzubauen, ist die in den 5 bis 7 gezeigte Gestaltung des Kolbens 10 vorgesehen. Wie 5 zeigt, besitzt der Kolben 10 oberhalb der Kolbentaschen 32 jeweils eine Kavität 43, die zur Gewichtseinsparung dient. Der Kolben 10 besitzt eine erste Kolbenringnut 33 und eine zweite Kolbenringnut 34. Jede Kolbenringnut 33, 34 besitzt eine Bohrung 35, 36 zur Aufnahme eines in 7 gezeigten Sicherungsstifts 41, 42 zur Sicherung der ebenfalls in 7 gezeigten Kolbenringe 37 und 38. Die Kolbenringe 37 und 38 sind jeweils als offene Ringe ausgebildet, deren beiden Enden an einem Kolbenringstoß 39, 40 im Bereich der Sicherungsstifte 41 und 42 benachbart zueinander liegen. Der Abstand der beiden Enden kann dabei vorteilhaft vergleichsweise groß gewählt werden, um das Gasvolumen im Brennraum 25 beim Startvorgang zu verringern. Als vorteilhaft hat sich ein Kolbenringstoß 39, 40 von etwa 0,1 mm bis etwa 2 mm herausgestellt. Beide Kolbenringe 37, 38 besitzen eine Breite q, die parallel zur Zylinderlängsachse 56 (4) gemessen ist.
4 zeigt die Lage der Bohrungen 35 und 36 und damit die Lage der Kolbenringstöße 39, 40 bezogen auf die Mittelebene 52 des Verbrennungsmotors 9. Wie 6 zeigt, sind die beiden Bohrungen 35 und 36 symmetrisch zur Mittelebene 52 auf der dem Einlass 22 zugewandten Seite der Zylinderbohrung 26 angeordnet. Die beiden Bohrungen 35 und 36 liegen radial zur Zylinderlängsachse 56 und schließen einen Winkel β ein, der vorteilhaft weniger als 45° beträgt. Der Winkel β beträgt vorteilhaft etwa 10° bis etwa 30°. Der Kolbenringstoß 39 besitzt zur Mittelebene 52 einen in Umfangsrichtung des Kolbens 10 gemessenen Abstand h und der Kolbenringstoß 40, der auf der gegenüberliegenden Seite der Mittelebene 52 angeordnet ist, besitzt zur Mittelebene 52 einen in Umfangsrichtung gemessenen Abstand i. Die Abstände h, i sind vorteilhaft gleich groß. Dadurch, dass die beiden Kolbenringstöße 39 und 40 in einem geringen Abstand in Umfangsrichtung des Kolbens 10 zueinander liegen, kann eine gezielte Undichtigkeit zwischen dem Brennraum 25 und dem Kurbelgehäuse 18 beim Starten des Verbrennungsmotors 9 erreicht werden. Im Betrieb kommt diese Undichtigkeit aufgrund der dynamischen, schnellen Vorgänge nicht zum Tragen.
Aufgrund der Anordnung der Kolbenringstöße 39 und 40 auf der dem Einlass 22 zugewandten Seite der Zylinderbohrung 26 ist im Aufwärtshub des Kolbens 10 ein definierter Spalt zwischen der Wand der Zylinderbohrung 26 und dem Kolben 10 gegeben, durch den Gas aus dem Brennraum 25 ins Kurbelgehäuse 18 übertreten kann. Der Spalt entsteht durch die Anlage des Kolbens 10 an der dem Auslass 24 zugewandten Seite der Zylinderbohrung 26. Dies ist in 18 schematisch gezeigt. Wie 18 zeigt, legt sich der Kolben an der auslassseitigen Wand der Zylinderbohrung 26 aufgrund der von dem Pleuel 11 auf den Kolben 10 senkrecht zur Zylinderlängsachse 56 ausgeübten Kraft an.
In 8 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors 9' gezeigt, dessen Zylinder 16 dargestellt ist. Der Verbrennungsmotors 9' entspricht im Wesentlichen dem Verbrennungsmotor 9 aus 4. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen einander entsprechende Elemente. Wie 8 zeigt, besitzt die Zylinderbohrung 26 des Verbrennungsmotors 9' Nuten 53, 54 und 55, die parallel zur Zylinderlängsachse 56 verlaufen und die als Vertiefungen in der Zylinderbohrung 26 ausgebildet sind. Eine Nut 53 ist oberhalb, also auf der dem Brennraum 25 zugewandten Seite des Einlasses 22 angeordnet. Die Nut 53 wird damit von der Mittelebene 52, die die Schnittebene in 8 ist, geschnitten. Zwei Nuten 54 sind symmetrisch zur Mittelebene 52 oberhalb der einlassnahen Überströmkanäle 28 angeordnet. Die Nuten 54 sind dabei oberhalb des Bereichs der einlassnahen Überströmkanäle 28 angeordnet, die den auslassnahen Überströmkanälen 30 zugewandt liegen. Der Verbrennungsmotor 9' besitzt außerdem zwei Nuten 55, die ebenfalls symmetrisch zur Mittelebene 52 angeordnet sind und die mit den Überströmfenstern 31 der auslassnahen Überströmkanäle 30 verbunden sind. Die Nuten 54 und 55 sind benachbart zu einer Querebene 71 des Zylinders 16 angeordnet, die die Mittelebene 52 senkrecht schneidet und die die Zylinderlängsachse 56 enthält. Zu der Querebene 71 besitzen die Nuten 54 einen Abstand α, der beispielsweise etwa 1 mm bis etwa 5 mm betragen kann. Die Nuten 55 sind auf der dem Auslass zugewandten Seite der Querebene 71 angeordnet und besitzen zur Querebene 71 einen Abstand b, der ebenfalls beispielsweise etwa 1 mm bis etwa 5 mm betragen kann.
Wie 9 zeigt, besitzt die Nut 53 eine dem Brennraum 25 zugewandte Oberkante 60 und eine dem Kurbelgehäuse 18 zugewandte Unterkante 61. Die Unterkante 61 besitzt zum Einlass 22 einen Abstand o, so dass die Nut 53 nicht mit dem Einlass 22 in direkter Verbindung steht.
Wie 8 zeigt, ist die Unterkante 61 der Nut 53 auf einer Höhe c angeordnet und die Oberkante 60 auf einer Höhe d. Die Nut 54 besitzt eine dem Brennraum 25 zugewandte Oberkante 62 und eine dem Kurbelgehäuse 18 zugewandte Unterkante 63. Die Oberkante 52 der Nut 54 ist ebenfalls auf der Höhe d angeordnet und die Unterkante 63 der Nut 54 ist ebenfalls auf der Höhe c angeordnet. Auch eine dem Brennraum 25 zugewandte Oberkante 64 der Nut 55 ist auf der Höhe d angeordnet. Die Höhe c ist so angeordnet, dass sie bei einem Kurbelwellenwinkel α von etwa 100° vor dem oberen Totpunkt bis etwa 140° vor dem oberen Totpunkt von der in 7 gezeigten Oberkante 58 des Kolbens 10 überfahren wird. Die Nuten 53 und 54 werden demnach ab einem Kurbelwellenwinkel α von etwa 100° vor dem oberen Totpunkt bis etwa 140° vor dem oberen Totpunkt vom Kolben 10 verschlossen. Vorteilhaft liegt die Höhe c bei einem Kurbelwellenwinkel α von etwa 120° vor dem oberen Totpunkt. Die Höhe d ist so gewählt, dass die auf der Höhe d angeordneten Oberkanten 60, 62 und 64 der Nuten 53, 54 und 55 bei einem Kurbelwellenwinkel α von etwa 90° vor dem oberen Totpunkt bis etwa 55° vor dem oberen Totpunkt von der dem Brennraum 25 zugewandten Oberkante 58 des Kolbens 10 überfahren werden. Bei diesem Kurbelwellenwinkel α werden die Nuten 53, 54 und 55 demnach geschlossen. Vorteilhaft beträgt die Höhe d etwa 80° vor dem oberen Totpunkt. Wie 8 zeigt, besitzt die Unterkante 63 der Nut 54 zum Überströmfenster 29 einen in Richtung der Zylinderlängsachse 56 gemessenen Abstand n. Die Nuten 53 und 54 sind zu allen Funktionsöffnungen des Verbrennungsmotors 9', die an der Zylinderbohrung 26 münden, verschlossen. Nur die Nut 55 ist mit dem Überströmfenster 31 verbunden.
10 zeigt die Gestalt der Nut 53 im Querschnitt. Die Nuten 54 und 55 besitzen einen entsprechenden Querschnitt. Die Nut 53 ist als kreisbogenförmige Vertiefung in der Zylinderbohrung 26 ausgebildet. Die Nut 53 besitzt eine Breite e, die beispielsweise von etwa 1,5 mm bis etwa 10 mm betragen kann. Die Nut 53 besitzt eine Tiefe f, die von etwa 0,1 mm bis etwa 1 mm betragen kann. Vorteilhaft ist die Nut 53 kreisbogenförmig ausgebildet, wobei der die Nut 53 bildende Kreis einen Radius g von vorteilhaft etwa 3 mm bis etwa 20 mm besitzt. Bei der Anordnung von fünf Nuten 53, 54 und 55 ist vorgesehen, dass die Breite e beispielsweise etwa 2 mm, die Tiefe f etwa 0,2 mm und der Radius g etwa 5 mm beträgt. Dadurch, dass die Nut 55 nur einen sehr geringen Strömungsquerschnitt besitzt, ergibt sich im Betrieb keine Verschlechterung der Leistung oder der Abgaswerte. Aufgrund des geringen Strömungsquerschnitts hat die Nut 55 im Betrieb keinen Einfluss auf den Verbrennungsmotor 9'. Eine Breite e von etwa 7,5 mm, eine Tiefe f von etwa 0,7 mm und ein Radius g von etwa 14 mm ist bei einem Zylinder 16 vorgesehen, der insgesamt eine oder zwei Nuten aufweist, wie der in 15 und 16 gezeigte Zylinder 16, der im Folgenden noch näher beschrieben wird.
In den 11 bis 14 ist ein Ausführungsbeispiel des Verbrennungsmotors 9' mit dem Kolben 10 in unterschiedlichen Stellungen gezeigt. Bei dem in den 11 bis 14 gezeigten Ausführungsbeispiel des Verbrennungsmotors 9' sind lediglich insgesamt vier Nuten 54 und 55 vorgesehen. Eine Nut 53 oberhalb des Einlasses 22 ist nicht vorgesehen.
11 zeigt den Kolben 10 im unteren Totpunkt. Die Überströmöffnungen 31 und 29 sind in dieser Stellung des Kolbens vollständig geöffnet. In 12 ist der Kolben 10 nach dem Schließen des Auslasses 24 gezeigt. In dieser Stellung des Kolbens 10 stellt die Nut 55 eine Verbindung zwischen dem Brennraum 25 und dem Überströmfenster 31 her. Die Unterkante der Nut 54 ist vom zweiten Kolbenring 38 noch verschlossen. Bei der in 13 gezeigten Stellung des Kolbens 10 stellen beide Nuten 54 und 55 eine Verbindung zwischen dem Brennraum 25 und dem Kurbelgehäuse 18 her, da beide Nuten 54 und 55 beide Kolbenringe 37 und 38 überbrücken. Bei der in 14 gezeigten Stellung des Kolbens 10 sind die Nuten 54 und 55 vom Koben 10 verschlossen. Der erste Kolbenring 37 ist im Bereich der Oberkante der Nuten 54 und 55 angeordnet. In dieser Stellung des Kolbens 10 findet keine weitere Kompressionsreduzierung statt.
Aufgrund der Lage der Nuten 54 und 55 kann die Lage des Kolbens 10 beim Starten des Verbrennungsmotors und damit die noch zu überwindende Kompression zum Starten des Verbrennungsmotors eingestellt werden. Bei Starteinrichtungen, die die über das Anwerfseil eingebrachte Energie über mehrere Hübe des Anwerfseils in einer Starterfeder speichern, legt die Lage der Nuten 54 und 55 die Lage des Kolbens 10 bei nicht vollständig entspannter Starterfeder fest.
Die 15 und 16 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors 9''. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen auch hier die gleichen Elemente. Der Zylinder 16 des Verbrennungsmotors 9'' besitzt zwei symmetrisch zur Mittelebene 52 angeordnete Nuten 57. Die Mittelebene 52 stellt auch in 15 die Schnittebene dar. Die Nuten 57 besitzen eine dem Brennraum 25 zugewandte Oberkante 66 und eine dem Kurbelgehäuse 18 zugewandte Unterkante 67. Die Oberkante 66 ist auf einer Höhe l angeordnet und die Unterkante 67 auf einer Höhe m. Auch die Oberkante 66 ist so angeordnet, dass sie bei einem Kurbelwellenwinkel von etwa 90° vor dem oberen Totpunkt bis etwa 55° vor dem oberen Totpunkt von der dem Brennraum zugewandten Oberkante 58 des Kolbens 10 überfahren wird. Die Unterkante 67 ist so angeordnet, dass sie bei einem Kurbelwellenwinkel α von etwa 100° vor dem oberen Totpunkt bis etwa 140° vor dem oberen Totpunkt von der oberen Kante 58 des Kolbens 10 überfahren wird. Die Unterkante 67 der Nut 57 ist auf einer Höhe der Zylinderbohrung 26 angeordnet, die zu der dem Brennraum 25 zugewandten Oberkante 70 des Auslasses 24 einen in Richtung der Zylinderlängsachse 56 gemessenen Abstand k aufweist. Der Abstand k entspricht vorteilhaft mindestens der in 7 gezeigten Breite q eines Kolbenrings 37, 38. Wie 15 zeigt, besitzt die Unterkante 67 zum Überströmfenster 29 des einlassnahen Überströmkanals 28 einen Abstand p. Jede Nut 57 ist dabei oberhalb einer einlassnahen Überströmöffnung 29 angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich zu den Nuten 57 kann eine Nut 59 vorgesehen sein, die oberhalb des Einlasses 22 angeordnet ist und die eine Oberkante 68 und eine Unterkante 69 besitzt. Die Oberkante 68 ist vorteilhaft auf der Höhe l angeordnet und die Unterkante 69 auf der Höhe m.
16 zeigt die Anordnung der beiden Nuten 57. Wie 16 zeigt, sind beide Nuten 57 in einem Winkel γ zur Mittelebene 52 angeordnet, der vorteilhaft etwa 50° bis etwa 75° beträgt. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Winkel γ von etwa 55° bis etwa 60° herausgestellt.
Vorteilhaft besitzen alle Nuten 53, 54, 55, 57 und 59 einen Strömungsquerschnitt, der weniger als 5 mm² beträgt. Zweckmäßig beträgt der Strömungsquerschnitt der Nuten 53, 54, 55, 57 und 59 weniger als 1 mm².
In 17 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Kolben 10' gezeigt. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen auch hier die gleichen Elemente. Der Kolben 10' besitzt lediglich einen Kolbenring 37 mit einem Kolbenringstoß 39, der oberhalb des Einlasses 22 angeordnet ist. Der Kolbenringstoß 39 ist dabei in einem Abstand h zur Mittelebene 52 angeordnet. Der Abstand h, der am Umfang des Kolbens 10' gemessen ist, entspricht vorteilhaft der Anordnung des Sicherungsstifts 41 im halben Winkel β (6) zur Mittelebene 52.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele für Gestaltungen des Kolbens 10, 10' und für die Gestaltung des Verbrennungsmotors 9, 9', 9'' können miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 68908027 T2 [0004]
- DE 3215169 A1 [0004]

Claims

Handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Verbrennungsmotor (9, 9', 9''), und mit einer Starteinrichtung (8) für den Verbrennungsmotor (9, 9', 9''), wobei der Verbrennungsmotor (9, 9', 9'') einen Zylinder (16) umfasst, in dem ein hin- und hergehend angetriebener Kolben (10, 10') angeordnet ist, wobei der Kolben (10, 10') einen in dem Zylinder (16) ausgebildeten Brennraum (25) begrenzt und eine in einem Kurbelgehäuse (18) drehbar gelagerte Kurbelwelle (12) antreibt, wobei der Verbrennungsmotor (9, 9', 9'') mindestens einen Überströmkanal (28, 30) besitzt, der das Kurbelgehäuse (18) in konstruktiv vorgegebenen Stellungen des Kolbens (10, 10') mit dem Brennraum (25) verbindet, mit einem Einlass (22) für Verbrennungsluft ins Kurbelgehäuse (18), mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Kraftstoff, und mit einem Auslass (24) aus dem Brennraum (25), wobei der Zylinder (16) eine gedachte Mittelebene (52) besitzt, die den Einlass (22) mittig teilt und die die Zylinderlängsachse (56) enthält, wobei der Kolben (10, 10') mindestens einen Kolbenring (37, 38) aufweist, der als offener Ring ausgebildet ist und dessen benachbart zu einander liegende Enden einen Kolbenringstoß (39, 40) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zylinderbohrung (26) mindestens eine Vertiefung vorgesehen ist, die in mindestens einer Stellung des Kolbens (10, 10') den mindestens einen Kolbenring (37, 38) überbrückt und die zu allen in den Zylinderbohrung (26) ausgebildeten Funktionsöffnungen des Verbrennungsmotors (9, 9', 9'') einen Abstand (n, o, p) aufweist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vertiefung oberhalb des Einlasses (22) angeordnet ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vertiefung oberhalb eines Überströmkanals (28, 30) angeordnet ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung in einem auf der Seite des Einlasses (22) angeordneten Bereich der Zylinderbohrung (26) angeordnet ist, der mit der Mittelebene (52) des Zylinders (16) einen Winkel (γ) von etwa 45° bis etwa 70° einschließt.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Vertiefungen symmetrisch zur Mittelebene (52) vorgesehen sind.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Kurbelgehäuse (18) zugewandte Unterkante (67, 69) einer Vertiefung auf einer Höhe (m) angeordnet ist, die gegenüber der dem Brennraum (25) zugewandten Oberkante (70) des Auslasses (24) mindestens um die Breite (q) eines Kolbenrings (37, 38) versetzt ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vertiefung so in der Zylinderbohrung (26) angeordnet ist, dass ihre dem Brennraum (25) zugewandte Oberkante (60, 62, 64, 66, 68) bei einem Kurbelwellenwinkel (α) von etwa 90° vor dem oberen Totpunkt bis etwa 45° vor dem oberen Totpunkt von der dem Brennraum (25) zugewandten Oberkante (58) des Kolbens (10, 10') überfahren wird.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vertiefung so in der Zylinderbohrung (26) angeordnet ist, dass ihre dem Brennraum (25) abgewandte Unterkante (61, 63, 67, 69) bei einem Kurbelwellenwinkel (α) von etwa 100° vor dem oberen Totpunkt bis etwa 140° vor dem oberen Totpunkt von der Oberkante (58) des Kolbens (10, 10') überfahren wird.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen vorgesehen sind, die jeweils einen Strömungsquerschnitt von weniger als 5 mm² aufweisen.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vertiefung als parallel zur Zylinderlängsachse (56) verlaufende Nut (53, 54, 55, 57, 59) in der Zylinderbohrung (26) ausgebildet ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10') nur einen Kolbenring (37) besitzt.
Arbeitsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenringstoß (39) des Kolbenrings (37) auf der Seite des Kolbens (10') angeordnet ist, die dem Einlass (22) zugewandt liegt.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kolbenringe (37, 38) vorgesehen sind, und dass die Kolbenringstöße (39, 40) der beiden Kolbenringe (37, 38) einen Winkel (β) einschließen, der weniger als etwa 45° beträgt.
Arbeitsgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenringstöße (39, 40) der beiden Kolbenringe (37, 38) im Bereich des Einlasses (22) angeordnet sind.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Starteinrichtung (8) eine Feder (47) umfasst, die in Wirkrichtung zwischen einer Anwerfeinrichtung und einem Gesperre (49) zur Verbindung der Starteinrichtung (8) mit der Kurbelwelle (12) des Verbrennungsmotors (9, 9', 9'') vorgesehen ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwerfeinrichtung eine über ein Anwerfseil (45) in Rotation zu versetzende Seilrolle (44) ist.