SE501997C2 - Tvåtakts, luftkylt, längdspolad bensinmotor för drivning av ett bärbart redskap - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 501 997 z ningsmotorer i alla kategorier av tillämpning, inklusive bärbara redskap. Förenta Staternas miljövårdsmyndighet har föreslagit avgasnormer att tillämpas vid bärbara redskap.

Olika metoder har föreslagits för att bidra till en för- bättring av tvåtaktsmotorns prestanda och för att minska förore- nande emissioner i tvåtaktsmotorer. Många av dessa metoder för- klaras av Franz J. Laimbock i "The potential of Small Loop- Scavenged Spark-Ignition Single Cylinder Two-Stroke Engines." Dessa ansträngningar till förbättring fokuserar på effektivitet instängning, bränsleinsprutning, och magra vid spolning luft/bränsleblandningar, katalysatorbehandling av avgaser, samt inlopps- och avgassystem. Det är dock inte klart vilka metoder, som kommer att resultera i tillräcklig minskning av emissioner av föroreningar för att klara lagliga gränsvärden och visa sig ändamålsenliga för bärbara motorredskap. Åtskilliga metoder har föreslagits för att förbättra spol- nings- och instängsningseffektiviteten. Vid vändspolning inström- mar ett flöde av luft och bränsle i cylindern i en riktning mot- satt den mot avasporten i cylindern och strömmar i en cirkelbana, vilket tenderar att förtränga avgaserna på ett systematiskt sätt, Ju längre avstånd cirkelbanan Vid tvärströmsutförande är spol- och utloppsportarna belägna på mot- Kolvens överdel är försedd med en så att spolningen förbättras. sträcker sig över, desto effektivare blir instängningen. stående sidor av cylindern. kam, som avböjer färskgasflödet uppåt och bort från avgas- eller utloppsporten.

Vid en längdspolad motor strömmar spolgaserna i endast en riktning i cylindern. Spol- och utloppsportarna är anordnade mitt emot varandra, i huvudsak i cylinderaxelns riktning. Spolförlus- ter reduceras av det långa avståndet mellan spolporten och utloppsporten. Det inses att längdspolning är väl lämpad för motorer med lång slaglängd, såsom stora, överladdade marin- dieselmotorer. Vid sådana motorer består spolförlusterna endast av luft, stängts. Vid dessa långslagiga motorer är utloppsporten vanligen emedan bränslet insprutas, sedan utloppsporten har belägen vid den motsatta änden av cylindern relativt spolporten och styrd av en kampåverkad tallriksventil.

Alternativt kan en längdspolad motor konstrueras genom att cylindern böjs i U-form, vilket i själva verket innebär två 10 15 20 25 30 35 3 501 997 cylindrar förbundna medelst ett gemensamt förbränningsrum. I den ena cylindern finns en spolport styrd av den tidreglerande kanten av en kolv och den andra cylindern har en utloppsport styrd av den tidreglerande kanten av en andra kolv. Spolkolven och avgaskolven är förbundna medelst ett gemensamt förbränningsrum.

Varje kolv har motriktad rörelse i förhållande till den andra.

Längdspolade motorer har emellertid den nackdelen, att de är mera komplicerade än de konventionellt spolade eller vändspolade och därför är mindre motorer, som används i bärbara redskap, önskvärda. En på avstånd belägen avgasventil ökar motorns komplexitet, storlek och kostnad och skapar ett antal tekniska problem, såsom att konstruera en mekanism för att styra avgas- ventilen, samt att smörja denna mekanism, särskilt då motorns läge ofta ändras under användning och förvaring. På liknande sätt tenderar flera kolvar att öka motorns storlek och komplexitet.

Ett alternativt sätt att angripa problemet att förbättra avgasemissionerna hos små förbränningskolvmotorer för drivning av bärbara redskap är att överge tvåtaktsmotorn och använda en fyrtaktsmotor. En sådan motor har betydligt lägre effekt än en tvåtaktsmotor av jämförbar storlek, är mera mekaniskt komplicerad på grund av behovet av ventiler, samt är svårare att smörja, särskilt då den hålls i olika lägen under användning och för- varing. Inte desto mindre är, såsom nämnts, fyrtaktsmotorn över- lägsen tvåtaktsmotorn genom att den har relativt rena avgaser, bullrar mindre och har bättre bränsleekomomi. I det nyligen utfärdade US 5.213.074 föreslås en fyrtaktsmotor med förbättrat smörjsystem för drivning av ett bärbart redskap.

Föreliggande uppfinning hänför sig allmänt till en förbättrad förbränningsmotor för drivning av sådana bärbara redskap, som exempelvis används i skogsbruk och trädgårdsskötsel. Ett av upp- finningens primära ändamål är att förbättra avgasemissionerna hos tvåtaktsmotorer, men också att anpassa motorerna så att de får egenskaper mera lämpade för drivning av bärbara arbetsredskap.

En lämplig utföringsform av motorn har flera, nämligen tre, upp- finningsmässiga aspekter. Den första är längdspolning i en fler- kolvs tvåtaktsmotor anpassad för drivning av bärbara redskap.

Avgasemissioner, särskilt kolväte- och partikelemissioner, mins- medan de önskvärda egen- tillförlitlighet och Vikt, kas och bränsleekonomin förbättras, skaperna enkelhet, kostnad, effekt, 10 15 20 25 30 35 501 997 4 som vanligen hör samman med konventionella tvåtaktsmotorer, i huvudsak bibehålles. bärande vevaxelutformning, lätt flerkolvsmotorpaket (dock ej begränsat till den längdspolade Den andra är en dubbel, motstående, fri- som möjliggör ett relativt kompakt, typen), vilket tillåter önskvärd placering av motortillbehör och har goda antivibrationsegenskaper. Den tredje är en längdspolad motor med dubbla, motstående, ensidigt lagrade vevaxlar.

Följande översikt avser den föredragna utföringsformen och är endast avsedd att i korthet ange olika uppfinningsmässiga aspek- ter hos denna utföringsform och fördelarna med dessa. Den bör inte på något sätt tolkas såsom en begränsning av omfattningen av den patentsökta uppfinningen.

Enligt den föredragna utföringsformen innefattar en längd- spolad motor två cylindrar, var och en med en kolv, förbundna medelst ett gemensamt förbränningsrum. Den ena cylindern fungerar Tid- styrningen av spolcylinderns kolv är fördröjd i förhållande till såsom spolcylinder och den andra såsom utloppscylinder. utloppscylinderns kolv. Inlopps- eller spolporten öppnar efter Till skillnad från konventionella, symmetriskt utloppsporten. tidstyrda tvåtaktsmotorer stänger dock spolporten efter utlopps- portens stängning, vilket ökar varaktigheten av överströmningen av bränsleblandning och därmed fyllnadsgraden, vilket resulterar i högre effekt. Med den förlängda varaktigheten av spolports- öppningarna följer att utloppsportens öppningstid kan minskas utan effektförlust. Den korta utloppsportsöppningen ökar instäng- ningseffektiviteten,reducerarkolväteemissionernacxfliutsträcker den effektiva vilket tillåter ökning av det per cykel nyttiggjorda arbetet. längden av kolvarnas expansionsslag, Placering av en vevhusinloppsport för luft/bränsleblandning på utloppscylindern medger symmetrisk tidstyrning av utlopps- och inloppsportarna. Fördröjning av spolportsöppningen ökar kompres- sionen av luft/bränsleblandningen i vevhuset. Högre vevhuskom- pression ökar fyllnadsgraden och följaktligen även effekten.

Dessutom frigör placeringen av inloppsporten på utloppscylindern utrymme för optimal placering av ett flertal spolportar med överströmningskanaler i spolcylindern för att åstadkomma för- bättrad spolning. Den relativt kalla, tillförda färskgasen bidrar till att kyla utloppscylindern, som ibland kan bli mycket varm, så att motorfel uppstår, särskilt då varma och smutsiga förhål- 10 15 20 25 30 35 501 997 landen, i vilka bärbara redskap ofta används, stör luftkylningen 5 av motorn.

De dubbla, motriktade, ensidigt lagrade vevaxlarna är inbör- des kraftöverförande förbundna. Var och en drivs av en separat kolv, dock inte nödvändigtvis i en längdspolad motor. Ensidigt lagrade vevaxlar är billigare att tillverka och montera än exem- pelvis en konventionell, balanserad vevaxel. Motorvibrationerna minskar jämfört med en enkel, ensidigt lagrad vevaxel eller två som sträcker sig i samma riktning, att ensidigt lagrade vevaxlar, eftersom den vevaxelns svängningskrafter tenderar eliminera motsvarande krafter hos den andra vevaxeln. Genom att ena förbinda den ena vevaxelns ände med en svänghjulsfläkt och den andras ände med en startapparat erhålls en utformning, som är jämförelsevis enkel att montera och medger placering' av en lättåtkomlig startapparat och en fläktspiral för optimerad kylning. Genom att tillverka cylindrarna för kolvarna i "siame- sisk" form, i ett enda block utan något öppet utrymme mellan cylindrarna, blir cylindrarna vid sin överdel förskjutna eller snedställda mot varandra, så att motorns bredd minskar vid cylindrarnas överdel. Detta tillåter optimering av placeringen av motortillbehör, såsom ljuddämpare, förgasare, startapparat och kylfläkt/svänghjul, samtidigt som ett relativt kompakt motor- utförande bibehålles. Vid en längdspolad motor minskar snedställ- ningen volymen av det gemensamma förbränningsrummet, vilket förbättrar kompressionen och ökar effekten. Den förenklar också tillverkningen. Vevaxlarnas förbindelse åstadkommes genom att motvikten utformas integrerad med ett kugghjul. Denna kuggväxel resulterar i en enkel och kompakt förbindelse mellan kolvarna i de båda cylindrarna. De fribärande och centrifugala krafterna förenade med de roterande motvikterna balanseras i huvudsak genom motrotarion i fas. Vevaxlarna blir självbalanserande genom att tyngd-, rotations- och svängande krafter hos vardera vevaxeln balanserar motsvarande krafter hos den andra, vibrationerna. Dessutom kan tidsförskjutning mellan cylindrarna lätt åstadkommas vid tillverkningen. Genom att inrikta centrum- axeln hos vardera cylindern så, att den skär respektive vevaxels vilket reducerar rotationsaxel, elimineras behovet att modifiera cylindrarna för vevstaksspel och dessutom minskar kolvfriktionen, vilket ger högre tillförlitlighet. 10 15 20 25 30 35 501 997 6 En längdspolad motor med utlopps- och inloppsportar anordnade i samma cylinder och motriktade, ensidigt lagrade vevaxlar har inte bara de ovannämnda, därmed förbundna fördelarna, utan även ytterligare fördelar. Genom att övervaka varje vevaxel i ett gemensamt vevhus eller i två rum förbundna med en passage kommer införsel av en färskgassats i utloppscylindern att skapa ett gas- flöde tvärs genom vevhuset, vilket förbättrar smörjning och kyl- ning av vevaxelförbindelsen. Snedställningen av de två identiska att motorutförandet bibehålles relativt cylindrarna medger kompakt, när förgasaren och ljuddämparen monteras vid samma cylinder. Dessutom minskas volymen hos det gemensamma förbrän- ningsrummet, medan cylinderlängden ökar och medger att rummet utformas mera sfäriskt. Den större tryckytan och placeringen av färskgasinloppsporten på utloppscylindern frigör mer väggyta i spolcylindern för bästa placering av överströmningskanaler för att befrämja spolningen. Överströmningskanalerna placeras och anordnas för att åstadkomma en ökande virvel av färskgas i linje med centrumlinjen i det gemensamma förbränningsrummet för att befrämja effektiv överströmning till utloppscylindern.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar. Andra aspekter och fördelar kommer att beskrivas eller på annat sätt framgå av beskrivningen.

Fig. 1 är en sidovy av en trimmare med böjlig tråd och en längdspolad motor enligt uppfinningen, fig. 2 är en vy underifrån av den i fig. 1 visade, längd- spolade motorn, fig. 3A är en vy bakifrån av motorn i fig. 1, fig. 3B är en vy bakifrån av vevhuset, ett cylinderblock och ett fläkthus av motorn i fig. 1, fig. 4 är en sidovy av motorn i fig. 1, delvis visad i sektion längs linjen 4-4 i fig. 3A, fig. 5 är en tvärsektion längs linjen 5-5 i fig. 4, längs linjen 6-6 i fig. 5, 1 med ljud- fig. 6 är en tvärsektion fig. 7 är en vy underifrån av motorn i fig. dämparen borttagen och i sektion genom cylinderblocket, fig. 8 är en schematisk vy underifrån av cylinderblocket av motorn i fig. 1 med kylflänsarna borttagna, fig. 9 är en sidovy av den i fig. 8 schematiskt visade anord- 10 15 20 25 30 35 7 501 997 ningen, fig. 10A och 1OB visar i schematiska sektioner lägena för de båda kolvarna i motorn i fig. 1, fig. 10C är en schematisk sektion av en förut känd, konven- tionell, vändspolad tvåtakts förbränningsmotor, fig. 11A är ett tiddiagram för utblåsning, insugning, spol- ning och överströmning i motorn i fig. 1, baserat på rotationsläget för utloppscylinderns vevaxel, och fig. 11B är ett tiddiagram för en förut känd, konventionell, tvåtakts, vändspolad motor.

I den följande beskrivningen används samma hänvisningsbeteck- ningar för samma delar.

I fig. 1, grästrimmare 100 med böjlig tråd. Denna trimmare är avsedd att 2 och 3A beskrivs uppfinningen i samband med en representera bärbara arbetsverktyg, särskilt sådana som används i skogsbruk och trädgårdsskötsel, såsom motorsågar, lövblåsare, kantskärare, häcksaxar och trimmare av alla slag, snöslungor, liknande.

På konventionellt. sätt fungerar' en förbränningsmotor 102 såsom kraftkälla för att rotera en ej visad drivaxel anordnad i ett styvt rör 104. En klämanordning 105 är åtdragen runt röret 104 för att hålla fast motorn vid rörets ände. Bakom klämanord- ningen finns en koppling för att förbinda drivaxeln med en centrifugalstyrd friktionskoppling, vilken i sin tur är förbunden med motorns vevaxel. Vid sin undre ände är drivaxeln kopplad till ett skärhuvud 106, eller alternativt till något annat skär- eller arbetsredskap, för att överföra rotationsrörelsen från motorn till redskapet. varvid en längd av en böjlig lina 108, bringas att svänga Rotationsrörelsen roterar skärhuvudet runt en axel, som sträcker sig vinkelrätt mot skärhuvudets rotationsaxel, runt. Vinkeln mellan huvudets axel och röret 104 tillåter en person att med vardera handen bekvämt gripa ett bakre handtag 110 och ett främre hjälphandtag 110A och manövrera trimmaren att skära vegetation med den böjliga tråden. Trimmaren är företrädes- vis balanserad runt en punkt i närheten av handtagen.

Förbränningsmotorn 102 innefattar ett i ett stycke utfört cylinderblock 112, ett tändstift 113 och ett vevhus 114. Cylin- derblocket innefattar ett flertal kylflänsar anordnade runt dess omkrets på konventionellt sätt för att kyla motorn. En förgasare 10 15 20 25 30 35 501 997 8 109 fastsatt vid cylinderblocket med fästorgan 111 blandar genom ett luftfilter 121 insugen luft med oljeblandat bränsle och åstadkommer den resulterande blandningen, som tillföres en inloppsport anordnad genom cylinderblockets vägg. En ljuddämpare 116 är ansluten till en utloppsport på cylinderblocket 112 för att mottaga avgaser och därefter utdriva gaserna till ett lägre tryck, i huvudsak bakåt och bort från personen som håller trimmaren. I normalt arbetsläge hänger cylinderblocket ned under vevhuset för att åstadkomma bättre balans och kontroll av trimmaren.

Framför motorns vevhus och cylinderblock finns ett i ett stycke utformat fläkthus med motorkåpa 117. En ej visad fläkt är anordnad att rotera i ett spiralhus bildat av en fläkthussektion 117A och en därtill anpassad, förlängd spiralformad sektion 119 av vevhuset 114, vilken fläkt suger in kylluft och blåser den över cylinderblockets 112 kylflänsar. Sektionen 1178 av fläkt- huset bidrar till att rikta kylluften bakåt och bort från handhavaren, över kylflänsarna och mot ljuddämparen för att avleda vid förbränningen alstrad värme från kylflänsarna och ljuddämparen.

Såsom skall beskrivas närmare, innefattar cylinderblocket 112 två "siamesiska" cylindrar med gemensamt förbränningsrum för att bilda en längdspolad motor. Cylinderblocket är format såsom en enda, integrerad del genom gjutning av stycket med två kärnor för att bilda cylinderloppen och delar av förbränningsrummet. Efter borttagande av kärnorna under gjutningsprocessen fullbordas formningen av förbränningsrummet genom borrning och gängning av tändstiftshålet. två förbränningsrumsdelarna, Genom borrningen avlägsnas material mellan de så att en kontinuerlig bana för längdspolning av gaser bildas.

De båda cylinderloppens längdaxlar är förskjutna inbördes, både längs med och tvärs drivaxelns längdaxel och är dessutom snedställda mot varandra. Denna utformning tenderar att öka den area av cylindrarnas utsida, som är utsatt för kylluft tillförd från kylning av motorn. Den minskar också förbränningsrummets volym, svänghjulsfläkten, och åstadkommer därmed effektivare så att kompressionsförhållandet ökar.

Vid vevhusets 114 bakre ände finns ett hus 118 för en start- drar apparat. Sedan tändningskontakten 120 har tillkopplats, 10 15 20 25 30 35 9 501 997 handhavaren på konventionellt sätt starthandtaget 122 uppåt för att starta motorn, under det att apparatens vikt stöds på ett balanserat sätt med den andra handen runt röret 104. Genom drag- ningen i handtaget kommer en linskiva i startapparathuset 118 att roteras och kopplas till en vevaxel i motorn. En gashävarm 124 är förbunden med gasspjället i förgasaren 109 för att reglera motorns varvtal.

Det bör noteras att en ej visad bränsletank är monterad ovanpå vevhuset. Fig. 3B visar en vy bakifrån av motorn i fig. 2 demonterad, så att endast vevhuset 114, cylinderblocket 112 och fläkthuset 1178 återstår. Cylinderblocket 112 är förbundet med vevhuset 114 medelst skruvar 300, som sträcker sig genom hål i en fläns 302 i cylinderblocket.

Vevhuset är utformat för att upptaga två ej visade, ensidigt lagrade vevaxlar och betecknas därför såsom gemensamt vevhus för vevaxlarna. En öppning 303 i änden av vevhuset medger införande av en första, framåtriktad vevaxel. Vevaxeln är roterbart upp- buren av lager i en cylindriskt utformad lagerhållare 304. En andra, ej visad vevaxel sträcker sig bakåt och är roterbart upp- buren av lager monterade i en andra, cylindriskt utformad lager- hållare 306. Ett flertal ekrar 308 sträcker sig radiellt utåt längs en ändvägg 310 av vevhuset omkring öppningen av lager- hållaren 306. uppbär lagerhållaren 306. Bakom och på sidan av cylinderblocket Ekrarna utgör en konstruktiv förstärkning och är anordnad en utloppsportfläns 312, vid vilken en ej visad ljuddämpare 116 är fastsatt. 3A, delvis i 1-3A visade, 4 är en sidovy längs linjen 4-4 i fig, tvärsektion, till den i längdspolade motorn. Ljuddämparen 116 och dess fäste är borttagna som är utförd i sidoväggen av Fig. av vevhuset 114 fig, för att visa utloppsporten 312, cylinderblocket 112. 4 är i huvudsak en tvärsektion av den del av det gemensamma vevhuset 114, riktad, ensidigt lagrad vevaxel 402 är roterbart uppburen av en Fig. i vilken en första framåt- sats lagringar 404. Lagersatsen är monterad med en tätning 405 i en cylinderformad lagerhållare 304, som är integrerad med vevhuset 114. En ände av den ensidigt lagrade Vevaxeln 402, för enkelhets skull benämnd den centrala änden, är fastsatt vid en kuggförsedd motvikt 406. En med vevaxelns rotationsaxel excent- risk vevtapp 408 är fastsatt vid motvikten och sträcker sig 10 15 20 25 30 35 10 501 997 bakåt, vevstake 410 är roterbart förbunden med vevtappen 408 på konven- parallellt med vevaxelns rotationsaxel. En ände av en tionellt sätt. Vevstakens andra ände är på konventionellt sätt förbunden med en första, ej visad kolv, så att kolvens fram- och återgående rörelse omvandlas och driver vevtappen excentriskt runt vevaxeln, varvid vevtappen i sin tur roterar vevaxeln.

Vid bakänden av motorn är en öppning 302 (fig. 4) i vevhuset tillsluten med ett ändstycke 412. Startapparathuset 118 är fast- skruvat vid ändplattan.

En svänghjulsfläkt 414 är roterbart förbunden med den främre eller distala änden av den första vevaxeln. Svänghjulsfläkten har konventionell konstruktion och innefattar ett flertal centri- fugalfläktvingar. Vid svänghjulsfläktens rotation sugs kylluft in längs rotationsaxeln genom öppningar 416 bildade mellan vev- huset 114 och vevhusets förlängda sektion 119. Slitsarna är i huvudsak anordnade på motorns översída, så långt från marken och trimmerhuvudet som möjligt för att minska den med luften medförda dammängden. Svänghjulsfläkten blåser luften radiellt utåt till ett spiralhus bildat mellan förlängningen 119 och fläkthus- sektionen 117A. Spiralhuset samlar och riktar luften mot cylin- derblocket och motorhöljet 117B riktar luftströmmen bakåt, mot och runt cylinderblocket 112, i en riktning i huvudsak parallell med cylinderblockets kylflänsar. Cylinderblocket har en lång- sträckt dimension, som bäst framgår av andra figurer, på grund av sina dubbla identiska cylindrar. För att göra den för luft- strömmen utsatta profilen av cylinderblocket ännu smalare är cylindrarna snedställda eller lutande mot varandra. Denna smala profil, som är orienterad att riktas mot det förhärskande luft- flödet, har en maximal, kylande area av kylflänsar exponerad för luftflödet och ökar därmed kyleffekten.

Framför svänghjulsfläkten är en konventionell centrifugal- Kopp- lingen innefattar en backanordning 418 fastsatt vid svänghjuls- fläkten 414. Backarna hålls av fjädrar i ett indraget läge och rör sig radiellt utåt under inverkan av de centrifugalkrafter, kopplingsanordning 417 förbunden med vevaxelns 402 ände. som alstras genom vevaxelns rotation. Vid ett vevaxelvarvtal högre än tomgångsvarvtalet (exempelvis 1000 rpm över tomgångs- varvtalet), kommer backarna att röra sig så långt, att de ingri- per med och roterar trumman 420. Trumman är roterbart uppburen 10 15 20 25 30 35 n 501 997 av lager 422 monterade på en vevaxelsförlängning av en fästmutter 424 för svänghjulet. Trumman 420 innefattar en kopplingssektion 426 för anslutning till en ej visad drivaxel anordnad i röret 104 (fig. 1).

I fig. 5, som är en tvärsektion längs linjen 5-5 i fig. 4, en andra, ensidigt lagrad vevaxel 502, som sträcker sig och parallellt med den första, ensidigt lagrade vevaxeln ensidigt visas bakåt 402. lagrad medelst lager 504 monterade i en lagerhållaren 306 med en tätning 505. Vid dess ena ände är en kugghjulsförsedd motvikt 506 fastsatt, vilken är identisk med den kugghjulsförsedda motvikten 406. En vevstake 510 förbinder vevtappen 508 med en andra, ej visad kolv på konventionellt sätt, såsom beskrivits i samband med vevaxeln 402. Den kugghjulsförsedda motvikten 506 är' i kugg- ingrepp med den kugghjulsförsedda motvikten 406, så att de från vardera motviktens omkrets utåtriktade kuggarna ingriper med varandra. Båda vevaxlarna roterar med samma hastighet och effek- ten från den andra kolven överföres till den första vevaxeln 402.

Att låta de ensidigt lagrade vevaxlarna sträcka sig i mot- satta riktningar har ett flertal fördelar. Svängningskrafter hos ensidigt lagrade vevaxeln balanseras av svängnings- På samma sätt som vevaxeln 402 är den roterbart, den ena, krafter hos den andra. Tröghets- och rotationskrafter hos den ena vevaxeln balanseras av motsvarande krafter hos den andra tack vare vevaxlarnas motrotation. Vibrationer reduceras därigenom betydligt. De kugghjulsförsedda motvikterna minskar vikten och förenklar monteringen. De dubbla vevaxlarna kan lätt anpassas till asymmetrisk tidreglering, om så önskas, mellan den första och den andra kolven, genom att förskjuta det relativa läget för den ena kugghjulsförsedda motvikten i för- hållande till den andra. Motorpaketets allmänna geometri har gjorts mera kompakt genom att förskjuta de plan, i samma riktning som vevaxlarnas sparar utrymme, i vilka vev- tapparna 408 och 508 roterar, rotationsaxlar sträcker sig.

En startapparat 514 monterad vid den andra vevaxelns 502 fria eller distala ände tillåter dessutom att startanordningen place- ras vid den bakre delen av motorn. Därigenom förenklas monte- ringen av motorn, eftersom en enkel vevaxel inte behöver uppbära startapparat, svänghjulsfläkt och koppling. Startapparaten inne- fattar en konventionell, återgående linskiva 516, som är fritt 10 15 20 25 30 35 501 997 roterbart monterad på en axel, vilken utgör del av det ej visade startapparathöljet 118. Ett startkugghjul 517 är direkt förbundet med vevaxeln för att rotera med denna. En startlina 518 är lindad 12 runt startlinskivan, som kopplas till startkugghjulet medelst en konventionell, fjäderpåverkad spärrmekanism, så att startkugg- hjulet vrids runt, då startlinskivan roteras medelst startlinan, när motorn står stilla, medan däremot linskivan frikopplas från startkugghjulet, då motorn är igång. En fjäder på startlinskivan lindar upp linan på linskivan.

På framsidan av vevhuset 114 är fastsatt en ändkåpa 512, genom vilken den andra ensidigt lagrade vevaxeln är införd. En konventionell tändmodul 520 är monterad intill svänghjulsfläkten 414. en elektrisk laddning, ett ej visat tändstift monterat i det för de båda cylindrarna En magnet på svänghjulet aktiverar tändmodulen att alstra som överföres genom en ledning 522 till gemensamma förbränningsrummet för att antända en luft/bränsle- blandning.

I fig. 6 visas en vevstake 408, som förbinder en första kolv 602 med den första, ensidigt lagrade vevaxeln 402 på det ovan beskrivna sättet. Den första kolven är monterad i ett cylinderlopp i. en första cylinder 604. Den första cylindern benämnes utloppscylinder. Cylinderloppets centrumlinje skär vevaxelns 402 rotationsaxel för att åstadkomma maximal tryckyta längs cylinderloppets innerdiameter. På samma sätt är en andra kolv 606 monterad för fram- och återgående rörelse i ett cylin- derlopp av en cylinder 608. Cylinderloppets centrumlinje i den andra cylindern skär den andra, ensidigt lagrade vevaxelns 502 rotationsaxel. Den andra kolven är förbunden med vevtappen 508 medelst den ej visade vevstaken 510. Den andra cylindern benämns spolcylinder.

Spol- och utloppscylindrarna är förbundna vid sin överdel medelst ett gemensamt förbränningsrum 609. Ett ej visat tändstift är monterat genom förbränningsrummets övre vägg. Cylindrarna är vilket innebär att det inte finns något öppet Cylinderblocket är tillverkat i ett enda sammanhängande, utrymme mellan dem. stycke. Utrymmet mellan cylindrarna upptas endast av det alumini- ummaterial, av vilket cylinderblocket är tillverkat. Dessutom är cylindrarna snedställda eller lutande relativt varandra, så att de i denna sektion synes överlappa. Inbördes förskjutning av 10 15 20 25 30 35 501 997 13 cylindrarna i motsatta riktningar längs den respektive vevaxelns centrumaxel åstadkommer denna snedställning, såsom visas i fig. 5. Såsom skall beskrivas nedan, bidrar snedställningen av cylindrarna till att minska bredden vid cylinderblockets överdel och ger utymme för placering av en ljuddämpare och förgasare i lägen, som inte i väsentlig grad ökar motorns omfång och längd och som förbättrar kylverkan, såsom förut har förklarats.

Dessutom har det gemensamma förbränningsrummets volym rducerats så mycket som möjligt.

Varje kugghjulsförsedd motvikt 406 och 506 är gjord i ett stycke och har en motviktsdel 610, en del 612, för en vevtapp, samt en ringformad del 614, som bildar en yttre omkrets, motvikterna är i ingrepp med varandra. Båda har samma omkrets och som utgör fäste på vilken kuggar är utformade. Kuggarna på de båda roterar med samma hastighet men i motsatta riktningar.

Fig. 7 visar en vy underifrån av motorn och i sektion genom cylinderblocket 112 längs linjen 7-7 i fig. 3A. För tydlighets skull har förgasaren och den första och den andra kolven bort- tagits. Spolcylindern 608 har ett flertal spolportar bildade av ett flertal överströmningskanaler 702 längs cylinderns inner- diameter. Överkanten av den ej visade, andra kolven frilägger en övre kanaldel, även benämnd spolport, just före kolvens undre dödpunkt, så att gasen strömmar från vevhuset in i spolcylindern, och stänger kanalen på sin väg uppåt. Streckade linjer vid 703 antyder cylinderloppets innerdiameter. Överströmningskanalerna är parallella med cylinderloppets centrumlinje. För att skapa en gasvirvel, som förbättrar spolningen i spolcylindern, är en av "hjälpkanalen" 702A, utförd mindre än de andra, 702B. placerade så att ingen hjälpkanal är i linje med det gemensamma förbränningsrummets 609 (fig. 6) centrumlinje och huvudkanalerna överströmningskanalerna, "huvudkanalerna" Överströmningskanalerna är är symmetriska runt denna centrumlinje.

Utloppsporten är bildad av en öppning 707 i sidoväggen av utloppscylindern 604 och öppnas, då den ej visade kolvens över- kant närmar sig undre dödpunkten. Instängningen förbättras genom fördröjning av tidregleringen av kolven i spolcylindern i för- hållande till kolven i utloppscylindern, så att spolporten öppnar och stänger efter utloppsporten. Ljuddämparen 116 är kopplad till utloppsporten medelst en adapter 708 och är belägen omedelbart 10 15 20 25 30 35 14 501 997 intill cylinderblocket för att spara utrymme.

En sats färskgas leds till vevhuset från den ej visade förgasaren genom en insugningsport placerad i utloppscylindern.

Insugningsporten är bildad av en öppning på cylinderns utsida, som förbinder övre änden av en kanal, av vilken en sektion antyds vid 706 och vilken löper längs utloppscylinderns innervägg. Kana- lens undre ände öppnas av underkanten av den första kolven på väg uppåt för att tillåta färskgas från förgasaren att inströmma i vevhuset. Därvid råder undertryck och kanalen förblir öppen under den övre delen av kolvens nedåtgående rörelse. Den stängs dock i god tid innan spolportarna öppnar i spolcylindern 608 för att instänga och påbörja komprimering av gassatsen i vevhuset. Fort- satt nedåtgående rörelse av den första och den andra kolven efter öppnande av vevhuset förtränger gasen i vevhuset, så att den inströmmar i spolcylindern.

Placeringen av insugningsporten på utloppscylindern har två huvudsakliga fördelar. För det första bidrar färskgasen till att kyla utloppscylindern, som tenderar att bli varmare än spol- cylindern på grund av de heta förbränningsgaser, som avgår till ljuddämparen. För det andra måste färskgasen strömma tvärs över vevhuset till spolportarna. Detta tvärgående gasflöde från det gemensamma vevhusets ena sida till den andra bidrar till att säkerställa att kugghjul och andra rörliga delar i vevhuset täcks av smörjmedlet i bränslet.

Utloppscylinderns 604 förskjutning mot den motsatta vevaxeln minskar bredden vid överdelen av cylinderblocket 112 och medger placering av förgasaren, som för tydlighets skull ej visas, intill insugningsporten men på avstånd från den varma ljud- dämparen utan att märkbart öka motorns bredd.

Fig. 8 och 9 är schematiska vyer, som visar cylinderblocket 112 med kylflänsarna borttagna och med även en betydande mängd material borttagen mellan cylindrarna 604 och 608. Ändamålet är att tydligt visa den förskjutna orienteringen av cylindrarna.

Fig. 10A och 10B är schematiska vyer, som visar kolvarnas 602 och 606 lägen i utloppscylindern 604 respektive spolcylindern 608, i fig. 10A vid och i fig. 10B efter utloppskolvens 602 undre dödpunkt. I fig. 10A är utloppsporten 704 och spolportarna 702 öppna, vilket genom utloppsporten skapar ett flöde av avgaser, som har förträngts av en från spolportarna i spolcylindern inkom- 10 15 20 25 30 35 501 997 mande sats färskgas, som strömmar genom det gemensamma förbrän- ningsrummet 609 och in i utloppscylindern. Flödet av färskgas och förträngda avgaser går i en riktning, som visas av pilar 1002.

Gränsen mellan avgaser och färskgas är inte angiven. Gränsen är i praktiken inte skarpt markerad och en del blandning uppstår alltid. Färskgasvirvlar bidrar, såsom ovan har beskrivits, till att förskjuta gränsen jämnt mot utloppsporten.

I fig 10B visas hur utloppsporten stänger strax innan gränsen når fram till denna port för att stänga in så mycket som möjligt av färskgasen och hålla spolförlusten vid ett minimum. Spol- portarna förblir dock öppna för att befrämja fullständig och jämn spolning av båda cylindrarna och såsom visas av pilarna 1002 vänder flödet.i utloppscylindern tillbaka mot förbränningsrummet. 15 Fig 10C är en schematisk vy av en konventionell, förut känd, vändspolad tvåtaktsförbränningsmotor. Motorn har en enda cylinder 1004, som spolas genom en överströmningsport 1008 belägen vid att färskgas- för att mitten av en kolv 1006. Porten är orienterad så, satsen strömmar i en slinga, som anges av linjen 1010, förtränga avgaserna genom en utloppsport 1012. Kolven är förbun- den med en vevtapp 1014, som är excentriskt monterad på en ensidigt lagrad vevaxel 1016 medelst en vevstake 1018. En motvikt 1020 bidrar till att balansera inre krafter och rotationskrafter förenade med kolvens och vevaxelns rörelser.

Fig. 11A och 11B, som båda är schematiskt utförda, skillnaderna i tidsstyrning av inlopps-, utblåsnings- och över- strömnings- eller spolportarna mellan en asymmetriskt tidsstyrd, visar tvåcylindrig, vevhus- och längdspolad motor (fig. 11A), som ovan 1-10, och en symmetriskt encylindrig motor enligt beskrivits med hänvisning till fig. tidstyrd, konventionell, tvåtakts, 11B. 11A anger cirkeln 1100 rotationsläget för vevaxeln till utloppscylindern. 11B anger cirkeln 1110 fig. I fig.

I fig. rotationsläget för den enkla vevaxeln. I båda ligger övre och undre dödpunkt vid 0 respektive 180 grader. Den konventionella och den längdspolade motorn har en insugningsportsöppning 1102, som är symmetrisk runt den övre dödpunkten. Mitten av insugnings- öppningen 1101 vid den längdspolade motorn är förskjuten 180° relativt mitten av utloppsöppningen 1104. Båda har ungefär lika lång varaktighet. Utloppsportsöppningen 1104 vid den längdspolade motorn och motsvarande öppning 1112 vid den konventionella motorn 10 15 20 501 997 16 är båda centrerade runt undre dödpunkten. Till skillnad från den konventionella motorn är dock spolöppningen 1106 vid den längd- spolade motorn i fig. 11A fördröjd 20 grader i förhållande till undre dödpunkten, såsom anges av pilen 1107, och öppnar efter utloppsportöppningen 1104 och stänger efter utloppsportens stäng- ning. Detta ger en önskvärd avgasutblåsning (vinkeln 1107) före spolning och en längre spolperiod, som fortsätter efter utlopps- portens stängning. Spolporten 1114 vid den konventionella motorn måste stänga före utloppsporten 1112. Den oberoende styrningen av utloppsporten 1104 vid den längdspolade motorn ger större möjlighet att välja styrning av öppningstíd och -varaktighet för att förbättra instängningsgraden än vid en konventionell två- taktsmotor. Vidare kan utloppsportsöppningen göras kortare vid den längdspolade än vid den konventionella motorn. Detta ger högre vevhuskompression av färskgassatsen, såsom antyds av vinkeln 1116, utan att önskad utblåsningsvinkel offras. vevhuskompression resulterar i bättre fyllnadsgrad.

Talrika modifikationer, förändringar och ersättningar av den Högre föredragna utföringsformen kan utföras, såsom inses av fack- mannen, utan att man avlägsnar sig från uppfinningstanken.

Uppfinningen är därför inte begränsad till denna föredragna alla som faller inom ramen för de utföringsform utan innefattar sådana modifikationer, förändringar och ersättningar, efterföljande patentkraven.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 17 501 997 Patentkrav

1. Tvåtakts, längdspolad förbränningsmotor för drivning av ett bärbart arbetsredskap, såsom en grästrimmare, vilken motor inne- fattar en första kolv (602) linjärt rörlig fram och åter i en första cylinder (604) försedd med en utloppsport (707), enaæxka kolv (606) linjärt rörlig fram och åter i en andra cylinder (608) försedd med en eller flera spolportar (702), förbränningsrum (609), som förenar den första och den andra cylindern för att skapa ett flöde av färskgas och avgaser i i en riktning från spolportarna mot ett gemensamt cylindrarna i huvudsak utloppsporten, varvid cylindrarna och förbränningsrummet bildar en U-form, kännetecknad av att den innefattar en första, ensidigt lagrad vevaxel (402) försedd med en motvikt (406) och en vevtapp (408) (602) och en andra, ensidigt lagrad vevaxel (502) försedd med en motvikt (506) och en vevtapp (508) förbunden med den andra kolven (606), varvid vevaxlarna sträcker sig parallellt men i motsatta riktningar och är inbördes drivbart förbundna för att rotera i inbördes motsatta förbunden med den första kolven riktningar.

2. Motor enligt patentkravet 1, kännetecknad av att den andra cylindern (608) har ett flertal spolportar (702) för att skapa (609) längd- en virvel av färskgaser i förbränningsrummets riktning.

3. Motor enligt patentkravet 1, kännetecknad av att den första är tidsförskjutna, så att (702) och att andra kolvens rörelser (707) spolportarna stänger efter utloppsporten.

4. Motor enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknad av att vevaxlarna (402, 502) är inbördes roterbart förbundna medelst en kuggväxel (406, 506).

5. Motor enligt något av patentkraven 1-4, känneteckand av att den första vevaxeln (402) är förbunden med en kylfläkt (414) för kylning av motorn och att den andra vevaxeln (502) är förbunden och den utloppsporten öppnar före spolportarna med en startapparat (514).

6. Motor enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknad av att den har ett vevhus (114) med en insugningsport (706) anordnad i den första cylindern (604) och styrd av den första kolven (602), varvid insugen färskgas strömmar tvärs över vevhuset till över- 10 15 18 501 997 strömningskanaler till spolportarna (702) i den andra cylindern (608), så att kuggväxeln kyles och smörjes.

7. Motor enligt något av patentkraven 1-6, kännetecknad av att cylindrarna (504, 608) längdriktning och lutar mot varandra är förskjutna inbördes i vevaxlarnas i plan vinkelräta mot respektive vevaxel.

8. Motor enligt något av patentkraven 1-7, kännetecknad av att den första vevaxeln (402) är förbunden med ett svänghjul och en friktionskoppling (417).

9. Motor enligt patentkravet 4, kännetecknad av att kuggväxeln integrerade med vevaxlarnas (402, 502) respektive motvikter (406, 506).

10. Motor enligt patentkravet 9, kännetecknad av att cylindrarna (604, 608) har ett förhållande mellan slaglängd och diameter av minst 1,33:1.

11. Motor enligt något av patentkraven 1-10, kännetecknad av att båda cylindrarna (604, 608) är anordnade i ett gemensamt cylin- derblock (112). innefattar kugghjul