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Die Erfindung betrifft ein tragbares, handgeführtes Arbeitsgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Verbrennungsmotoren saugen über einen Ansaugkanal Kraftstoff/Luft-Gemisch und über einen Luftkanal zusätzliche Verbrennungsluft an. Der Ansaugkanal ist dabei zum Verbrennungsmotor hin nur über einen bestimmten Bereich einer Kurbelwellenumdrehung geöffnet. Insbesondere bei Zweitaktmotoren wird der Ansaugkanal ansonsten vom Kolben verschlossen. Durch das periodische Öffnen und Verschließen des Ansaugkanals zum Kurbelgehäuse entsteht eine Druckwelle im Ansaugkanal, die periodisch wechselnd auf das Kurbelgehäuse und auf den Luftfilter hin gerichtet ist. Die Druckwelle kann sich bis zum Luftfilter ausbreiten und Kraftstofftröpfchen aus dem Ansaugkanal mit in den Luftfilter reißen. Aus dem Luftfilter können so Kraftstofftröpfchen auch in den Luftkanal gelangen.
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Aus der
DE 44 27 739 A1 ist bekannt, am Luftfilter in Richtung auf den Ansaugkanal einen Pralltopf anzuordnen, der aus dem Ansaugkanal zurückgeschleuderte Kraftstofftröpfchen auffangen soll. Der dort gesammelte Kraftstoff soll vom Luftstrom zurück in den Ansaugkanal getragen werden. Ein solcher Pralltopf überdeckt jedoch teilweise die Öffnung des Ansaugkanals, so daß dadurch der Ansaugwiderstand steigt. Der Pralltopf stellt ein zusätzliches Bauteil dar, das den Aufwand bei Produktion, Montage und Lagerhaltung vergrößert.
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Aus der
DE 100 09 793 A1 ist es bekannt, daß Luftkanal und Ansaugkanal in separaten Kammern auf der Reinseite des Luftfilters münden. In den Kammern können unterschiedliche Drücke herrschen, wodurch das Mischungsverhältnis von Kraftstoff und Luft verändert und die Verbrennung behindert werden kann.
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Aus der
DE 44 07 124 A1 ist es bekannt, zwischen der Ansaugöffnung und dem Gehäuseinnenraum zwei mit Abstand zueinander liegende Reihen aus Luftwiderstandselementen anzuordnen, an denen sich Kraftstoff und Öl absetzen sollen. Die Luftwiderstandselemente führen ebenfalls zu unterschiedlichen Drücken am Ansaugkanal und am Luftkanal.
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Die
DE 41 34 640 C1 zeigt eine Motorsäge mit einem Verbrennungsmotor, nämlich einem Zweitaktmotor. Der Verbrennungsmotor besitzt einen Ansaugkanal zur Zufuhr von Kraftstoff/Luft-Gemisch, der an der Reinseite eines Luftfilters mündet. Ein Luftkanal zur Zufuhr von Spülvorlagenluft ist nicht vorgesehen.
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Die
JP 2000-320338 A zeigt einen Zweitaktmotor, der mit Spülvorlage arbeitet. In den auslassnahen Überströmkanälen wird Spülvorlagenluft aus einem Luftkanal vorgelagert. Der Luftkanal und der Gemischkanal münden benachbart zueinander an einem Luftfilter.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein tragbares, handgeführtes Arbeitsgerät der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem auf einfache Weise vermieden wird, daß Kraftstoff in den Luftkanal gelangen kann. Diese Aufgabe wird durch ein Arbeitsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Anordnung von Luftkanalöffnung und Ansaugöffnung mit einem Höhenversatz verhindert weitgehend das Eindringen von Kraftstoff in den Luftkanal. Die Ansaugöffnung ist insbesondere unterhalb der Luftkanalöffnung angeordnet. Durch die geodätische Trennung wird gewährleistet, daß die Kraftstofftröpfchen in normaler Arbeitsposition aufgrund der Schwerkraft nicht in den Bereich der Luftkanalöffnung gelangen können. Vorteilhaft sind Ansaugöffnung und Luftkanalöffnung in der Breite des Luftfiltergehäuses um einen Breitenversatz gegeneinander versetzt und weisen insbesondere einen Abstand voneinander auf.
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Luftkanalöffnung und Ansaugöffnung sind durch mindestens eine Einstellwand im Luftfiltergehäuse räumlich voneinander getrennt, wobei die Einstellwand vorteilhaft an mindestens einer Seite einen Abstand zum Luftfiltergehäuse aufweist. Die durch den Abstand realisierte fluidische Verbindung gewährleistet den Druckausgleich zwischen Luftkanal und Ansaugkanal. Auf der Reinseite des Luftfilters ist somit ein kommunizierender Reinraum gebildet. Die Einstellwand gewährleistet auch beim Schwenken des Arbeitsgeräts, daß kein Kraftstoff in den Luftkanal gelangen kann. Damit wird eine absolute Trennung von Reinluftpfad und Gemischpfad realisiert, ohne daß sich unterschiedliche Druckniveaus ausbilden können. Um den Strömungswiderstand nicht zu erhöhen, ist die Einstellwand zweckmäßig etwa parallel zur Strömungsrichtung im Ansaugkanal angeordnet. Vorteilhaft erstreckt sich die Einstellwand über die gesamte Tiefe und über einen Großteil der Höhe des Luftfiltergehäuses, insbesondere vom Boden des Luftfiltergehäuses bis unterhalb des Daches. So ist ein freier Gasaustausch bei gleichzeitiger Schwerkrafttrennung gewährleistet, so daß keine Kraftstofftröpfchen aus dem Ansaugkanal in den Luftkanal gelangen können.
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Zur Realisierung eines geringen Strömungswiderstandes des Luftfiltergehäuses ist vorgesehen, daß dieses von Rippen getrennte Luftöffnungen aufweist, wobei die Luftöffnungen mit Filtermaterial abgedeckt sind. Eine vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn Ansaugöffnung und Luftkanalöffnung in die Vorderwand des Luftfiltergehäuses münden, wobei die Vorderwand die dem Verbrennungsmotor zugewandte Wand des Luftfiltergehäuses ist. Die der Vorderwand gegenüberliegende Rückwand des Luftfiltergehäuses ist zweckmäßig mindestens in einem Bereich zur Vorderwand geneigt ausgebildet. Zweckmäßig erstreckt sich der geneigte Bereich ausgehend vom Dach des Luftfiltergehäuses bis etwa in die Mitte der Rückwand. Um die Verschmutzung des Luftfilters mit Kraftstoff zu vermeiden, ist vorgesehen, daß der der Ansaugöffnung gegenüberliegende Bereich des Luftfiltergehäuses keine Luftöffnung und vorteilhaft kein Filtermaterial aufweist. Eine kompakte Bauweise wird erreicht, wenn der Kompensationskanal des als Membranvergaser ausgebildeten Vergasers von der Ansaugöffnung beabstandet und insbesondere entgegen der Wirkrichtung der Schwerkraft an der Reinseite des Luftfilters, vorteilhaft an der Vorderwand des Luftfilters, mündet. Am Kompensationsanschluß herrscht somit das gleiche Druckniveau wie an Luftkanal und Ansaugkanal. Dadurch wird ein konstantes Mischungsverhältnis von Kraftstoff und Luft unabhängig vom Verschmutzungsgrad des Luftfilters realisiert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden in allen Merkmalen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines handgeführten Arbeitsgeräts mit darin angeordnetem Vergaser, Luftfilter sowie Ansaugkanal und Luftkanal,
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2 eine schematische Darstellung eines Zweitaktmotors,
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3 einen Schnitt der Linie III-III in 2,
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4 eine perspektivische Ansicht eines Luftfiltergehäuses mit einer Ansaugöffnung und zwei Luftkanalöffnungen,
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5 eine perspektivische Darstellung eines Luftfilters und der zum Zylinder eines Verbrennungsmotors führenden Kanäle.
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In 1 ist ein handgeführtes, tragbares Arbeitsgerät 1, hier eine Motorkettensäge mit einer Führungsschiene 34 und einer Sägekette 35, in normaler Arbeitsposition schematisch dargestellt. Das Arbeitsgerät 1 besitzt einen Handgriff 31, der gemeinsam mit der Führungsschiene 34 die Längsrichtung des Arbeitsgeräts festlegt. Quer zur Längsrichtung erstreckt sich das Griffrohr 32, das über das Gehäuse 33 des Arbeitsgeräts 1 ragt. In normaler Arbeitsposition des Arbeitsgeräts 1 ist die Längsrichtung des Arbeitsgeräts etwa horizontal ausgerichtet und das Griffrohr 32 erstreckt sich oberhalb und seitlich des Arbeitsgerätes 1, wobei die Wirkrichtung 17 der Schwerkraft in der in 1 dargestellten Richtung verläuft. Im Gehäuse 33 des Arbeitsgerätes 1 ist ein Verbrennungsmotor angeordnet, dessen Zylinder 3 dargestellt ist. Die Zylinderlängsachse 42 des Zylinders 3 verläuft im wesentlichen in der Wirkrichtung 17 der Schwerkraft in normaler Arbeitsposition des Arbeitsgerätes 1.
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Dem Zylinder 3 wird über einen Ansaugkanal 7 Kraftstoff/Luft-Gemisch und über einen Luftkanal 8 Frischluft zugeführt. Luftkanal und Ansaugkanal münden auf der Reinseite eines Luftfilters 10, der ein Luftfiltergehäuse 11 aufweist. Die Höhe h des Luftfiltergehäuses 11 erstreckt sich parallel zur Wirkrichtung 17 der Schwerkraft in normaler Arbeitsposition des Arbeitsgerätes 1, also etwa in Richtung der Zylinderlängsachse 42, und senkrecht zur Längserstreckung des Arbeitsgeräts, die Tiefe t erstreckt sich parallel zur Längserstreckung und senkrecht zur Wirkrichtung 17 der Schwerkraft. Der Ansaugkanal 7 mündet mit einer Ansaugöffnung 12 und der Luftkanal 8 mit einer Luftkanalöffnung 13 auf der Reinseite des Luftfilters 10 am Luftfiltergehäuse 11. Parallel zur Wirkrichtung 17 der Schwerkraft weist die Ansaugöffnung 12 einen Höhenversatz a zur Luftkanalöffnung 13 auf, Ansaugöffnung 12 und Luftkanalöffnung 13 sind also geodätisch getrennt. Luftkanal 8 und Ansaugkanal 7 münden an der Vorderwand 21 des Luftfiltergehäuses 11, die die dem Zylinder 3 des Verbrennungsmotors 2 zugewandte Wand ist. Die Rückwand 22 des Luftfiltergehäuses 11 ist in einem Bereich 23 zur Vorderwand 21 des Luftfiltergehäuses 11 geneigt. Der geneigte Bereich 23 erstreckt sich vom Dach 20 über etwa die Hälfte der Höhe h. Der Ansaugkanal 7 ist teilweise im Vergaser 9 ausgebildet, der zur Gemischaufbereitung dient.
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Die Anordnung von Luftkanalöffnung 13 und Ansaugöffnung 12 mit einem Höhenversatz a auf der Reinseite des Luftfilters 10 ist insbesondere vorteilhaft für Zweitaktmotoren mit Spülvorlage. Die Arbeitsweise eines Zweitaktmotors mit Spülvorlage wird im folgenden anhand der schematischen Darstellung in den 2 und 3 erläutert. Der Verbrennungsmotor 2 besitzt einen Zylinder 3 mit einem darin ausgebildeten Brennraum 16, der von einem auf und ab bewegten Kolben 4 begrenzt wird. Der Kolben 4 treibt über das Pleuel 5 die Kurbelwelle an, deren Achse 6 dargestellt ist. Bei aufwärts bewegtem Kolben 4 wird aus dem Ansaugkanal 7 im Vergaser 9 aufbereitetes Kraftstoff/Luft-Gemisch über den Einlaß 30 ins Kurbelgehäuse 14 gesaugt. Durch die Abbewegung des Kolbens 4 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Kurbelgehäuse 14 verdichtet. Das Kurbelgehäuse 14 ist über insgesamt vier symmetrisch angeordnete Überströmkanäle 15 fluidisch mit dem Brennraum 16 verbunden. Gegen Ende des Verdichtungshubs werden die Überströmkanäle 15 zum Brennraum 16 hin geöffnet und Kraftstoff/Luft-Gemisch strömt vom Kurbelgehäuse 14 in den Brennraum 16. Dort wird es vom Kolben 4 in Aufwärtsbewegung verdichtet und von der Zündkerze 36 gezündet. Nach der Expansion werden die Abgase durch den Auslaß 37 aus dem Brennraum 16 abgelassen, während frisches Kraftstoff/Luft-Gemisch durch die Überströmkanäle 15 in den Brennraum 16 nachströmt.
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Um zu verhindern, daß unverbranntes Kraftstoff/Luft-Gemisch durch den Auslaß 37 entweicht, münden in die Überströmkanäle 15, insbesondere in die auslaßnah angeordneten Überströmkanäle, Luftkanäle 8, die die Überströmkanäle 15 vorteilhaft vollständig mit Frischluft füllen. Zur Steuerung der Verbindung der Überströmkanäle 15 mit den Luftkanälen 8 sind Ventile 38 vorgesehen. Die Verbindung kann jedoch auch über den Kolben 4 gesteuert sein, beispielsweise durch Verbindung von Überströmkanal 15 und Luftkanal 8 über ein Kolbenfenster. Die in den Überströmkanälen 15 vorgelagerte Luft trennt die Abgase vom nachströmenden Kraftstoff/Luft-Gemisch und verhindert so, daß unverbranntes Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Auslaß 37 gelangt. Der Vergaser 9 ist zweckmäßig als Membranvergaser ausgebildet, der einen Kompensationskanal 28 besitzt. Das Druckniveau am Kompensationskanal 28 bestimmt dabei die dem Ansaugkanal 7 zugeführte Kraftstoffmenge über das Druckniveau im Kraftstoffreservoir des Vergasers 9.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht auf die Vorderwand 21 eines Luftfiltergehäuses 11 dargestellt. In das Luftfiltergehäuse 11 münden der Ansaugkanal 7 über die Ansaugöffnung 12, zwei Luftkanäle 8 über Luftkanalöffnungen 13' und 13'' sowie der Kompensationskanal 28 eines Membranvergasers 9 über die Mündungsöffnung 29. Alle Kanäle münden hierbei in die Vorderwand 21 des Luftfiltergehäuses 11. Die Vorderwand 21 und die der Vorderwand 21 gegenüber angeordnete Rückwand 22 sind aus Rippen 24 gebildet, die Luftöffnungen 25 voneinander trennen. Die Luftöffnungen 25 sind zweckmäßig mit Filtermaterial 26 bedeckt. Dieses kann sich zwischen den Rippen 24 erstrecken oder die gesamte Wand bedecken, wobei es von den Rippen 24 abgestützt ist.
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Das Luftfiltergehäuse 11 weist eine Breite b auf, die sich senkrecht zur in 1 dargestellten Höhe h und Tiefe t erstreckt. Die Breite b erstreckt sich insbesondere etwa senkrecht zur Strömungsrichtung in dem am Luftfiltergehäuse 11 angeordneten Ansaugkanal 7. Wie in 4 dargestellt, ist der Boden 19 über die Breite b des Luftfiltergehäuses 11 in Abschnitte 19', 19'' unterteilt, wobei der Abschnitt 19'' in Wirkrichtung 17 der Schwerkraft bzw. in Richtung der Zylinderlängsachse 42 gesehen unterhalb des Abschnitts 19' liegt. Der Boden 19 ist dabei wie in 1 dargestellt der in Wirkrichtung 17 liegende Bereich des Luftfiltergehäuses 11, also der in normaler Arbeitsposition des Arbeitsgerätes 1 untenliegende Bereich, während das Dach 20 der gegenüberliegende, obenliegende Bereich des Luftfiltergehäuses 11 ist. Bezogen auf den Verbrennungsmotor 2 ist das Dach 20 in Richtung der Zylinderlängsachse 42 gesehen somit der dem Zylinder 3 zugewandte Bereich und der Boden 19 ist der dem Kurbelgehäuse 14 zugewandte Bereich. Die Ansaugöffnung 12 ist bezogen auf die Breite b des Luftfiltergehäuses 11 etwa mittig und im Bereich des Bodens 19'' des Luftfiltergehäuses angeordnet.
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In Richtung der Breite b gesehen sind seitlich von der Ansaugöffnung 12 Luftkanalöffnungen 13' und 13'' angeordnet. Diese weisen zur Ansaugöffnung 12 einen seitlichen Versatz c' bzw. c'' auf. Der Versatz c' bzw. c'' ist dabei so groß, daß die Öffnungen einen seitlichen Abschnitt d' bzw. d'' besitzen. Zwischen den Öffnungen ist jeweils eine Einstellwand 18 angeordnet, die sich über die gesamte Tiefe t des Luftfiltergehäuses erstreckt. Die Einstellwand 18 erstreckt sich dabei vom Baden 19' bzw. 19'' bis unterhalb des Daches 20 des Luftfiltergehäuses 11, wobei sie zum Dach 20 einen Abstand aufweist. Durch die Einstellwände 18 sind Reinluftpfad und Gemischpfad absolut voneinander getrennt. Durch den Abstand der Einstellwände 18 zum Dach 20 ist die Reinseite des Luftfilters 10 als ein kommunizierender Reinraum ausgebildet, der in mehrere Kammern aufgeteilt ist. Weiterhin weisen die Öffnungen 12, 13', 13'' einen Höhenversatz a' bzw. a'' auf. Die Luftkanalöffnung 13'' ist unterhalb der Ansaugöffnung 12, also in Wirkrichtung 17 der Schwerkraft, in einem Höhenversatz a'' angeordnet und die Luftkanalöffnung 13' in Richtung der Breite b gesehen auf der gegenüberliegenden Seite oberhalb der Ansaugöffnung 12, also entgegen der Wirkrichtung 17 der Schwerkraft, in einem Höhenversatz a'.
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Oberhalb der Ansaugöffnung 12, jedoch mit geringem seitlichen Versatz ist die Mündungsöffnung 29 des Kompensationskanals 28 angeordnet. Am Kompensationskanal 28 herrscht somit der gleiche Druck wie an der Ansaugöffnung 12 und den Luftkanalöffnungen 13', 13''. Die Rückwand 22 des Luftfiltergehäuses 11 ist in einem Bereich 23, der sich vom Dach 20 bis etwa auf die Höhe der Ansaugöffnung 12 erstreckt, zur Vorderwand 21 geneigt. Hierdurch ergeben sich günstige Strömungsverhältnisse sowie günstige Einbauverhältnisse. Dach 20, Boden 19 und die sich in Höhe h und Tiefe t erstreckenden Seitenwände 40, 41 sind vorteilhaft massiv ausgebildet, d. h. sie weisen keine Luftöffnungen 25 auf.
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In 5 ist eine Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt. Zum Zylinder 3 eines Verbrennungsmotors führt ein Luftkanal 8 sowie ein Ansaugkanal 7. Im Gegensatz zu dem in 4 dargestellten dreiflutigen Verbrennungsmotor, d. h. mit zwei Luftkanälen und einem Gemischkanal, ist der in 5 dargestellte Verbrennungsmotor zweiflutig ausgebildet, d. h. er weist einen Gemischkanal und einen Luftkanal auf. Der Luftkanal 8 teilt sich in der Wand des Zylinders 3. Der Ansaugkanal 7 ist teilweise durch einen Membranvergaser 9 gebildet. An der Vorderwand 21 des Luftfiltergehäuses 11, d. h. an der dem Zylinder 3 des Verbrennungsmotors zugewandten Seite, mündet der Luftkanal 8 über die Luftkanalöffnung 13 und der Ansaugkanal 7 über die Ansaugöffnung 12 ins Luftfiltergehäuse 11. Die Ansaugöffnung 12 und die Luftkanalöffnung 13 weisen in Richtung der Höhe h des Luftfiltergehäuses einen Höhenversatz a sowie senkrecht zur Höhe h einen Breitenversatz c auf. Der Breitenversatz c ist dabei so groß, daß zwischen Luftkanalöffnung 13 und Ansaugöffnung 12 ein horizontaler Abstand d gebildet ist. Die Ansaugöffnung 12 mündet im Bereich des Bodens 19 in das Luftfiltergehäuse. Der der Ansaugöffnung 12 gegenüberliegende Bereich 27 der Rückwand 22 des Luftfiltergehäuses 11 weist keine Luftöffnungen 25 auf, sondern ist weitgehend aus Vollmaterial gebildet. Lediglich zwei Öffnungen 39 zur Fixierung des Luftfiltergehäuses 11 am Vergaser 9 mittels das Luftfiltergehäuse 11 durchragender Befestigungsmittel sind in diesem Bereich vorgesehen. Luftöffnungen 25 sind vorzugsweise in der Vorderwand 21 und der Rückwand 22 vorgesehen. Dach 20, Boden 19 und die Seitenwände 40 und 41, die sich in Richtung der Höhe h und in Längsrichtung des Arbeitsgeräts erstrecken, sind als Vollwände ausgebildet.
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Zusätzlich zum Höhenversatz zwischen der Ansaugöffnung 12 und der Luftkanalöffnung 13 kann es zweckmäßig sein, eine Einstellwand zwischen diesen Öffnungen vorzusehen. Zweckmäßig ist die Luftkanalöffnung 13 oberhalb einer Ansaugkanalöffnung 12 angeordnet, es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die Luftkanalöffnung unterhalb der Ansaugöffnung 12 anzuordnen.
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Die geodätische Trennung von Ansaugöffnung 12 und Luftkanalöffnung 13 kann zweckmäßig mit bekannten Lösungen wie Pralltöpfen oder Luftwiderstandselementen kombiniert werden.
