Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes. Weiter betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes, welcher einen einen Brennraum aufweisenden Zylinder, eine Kurbelwelle und einen beweglich in dem Zylinder gelagerten, mit der Kurbelwelle gekoppelten Kolben aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Arbeitsgerät mit einem derartigen Kolben und/oder einem derartigen Verbrennungsmotor.

Stand der Technik

Ein Arbeitsgerät kann beispielsweise ein Blasgerät, ein Freischneidgerät, eine Heckenschere, eine Motorkettensäge oder ein Trennschleifer sein. Diese Arbeitsgeräte weisen einen Verbrennungsmotor auf, mit welchem sie angetrieben werden. Der Verbrennungsmotor weist einen Zylinder auf, in dem ein Brennraum für die Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemisches ausgebildet ist. Durch die Verbrennung wird ein im Zylinder auf und ab bewegbarer Kolben angetrieben, der über eine Pleuelstange auf eine Kurbelwelle einwirkt, die in einer Kurbelkammer des Verbrennungsmotors drehbar gelagert ist. Der als Zweitaktmotor ausgebildete Verbrennungsmotor weist am Zylinder eine Einlassöffnung auf, über welche das Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Zylinder eingelassen wird. Durch die Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt wird die Einlassöffnung geöffnet und geschlossen, wobei eine in Richtung Kurbelwelle zeigende Kolbenunterkante des Kolbens eine Art Steuerkante für das Öffnen und Schließen der Einlassöffnung ausbildet. Die Kolbenunterkante erstreckt sich über die gesamte Umfangsfläche des Kolbens. Insbesondere im Bereich der Einlassöffnung ist die Kolbenunterkante üblicherweise waagerecht ausgebildet, so dass bei einem Öffnen und einem Schließen der Einlassöffnung bei einer Führung der Kolbenunterkante entlang der Einlassöffnung relativ schnell eine große Querschnittsfläche der Einlassöffnung freigegeben bzw. geschlossen wird, was zu einem Druckstoß führen kann. Dieser Druckstoß wiederum kann zu einem sogenannten„Rückspucken" des Kraftstoff/Luft-Gemisches in Richtung des Vergasers und des Luftfilters des Verbrennungsmotors führen, was zu einem unerwünschten Benetzen des Luftfilters mit dem Kraftstoff/Luft-Gemisch führt. Durch diese Benetzung des Luftfilters mit Kraftstoff/Luft-Gemisch kann die Funktionsfähigkeit des Luftfilters eingeschränkt, insbesondere vermindert werden.

Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben, einen Verbrennungsmotor sowie ein Arbeitsgerät zur Verfügung zu stellen, bei welchen ein derartiges„Rückspucken" des Kraftstoff/Luft-Gemisches beim Öffnen und Schließen der Einlassöffnung reduziert oder sogar vollständig verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt mittels eines Kolbens, welcher eine in Richtung Brennraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors zeigende, entlang einer Umfangsfläche des Kolbens verlaufende Kolbenoberkante und eine in Richtung Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zeigende, entlang der Umfangsfläche des Kolbens verlaufende Kolbenunterkante aufweist, wobei an der Kolbenunterkante im Bereich einer Einlassöffnung des Zylinders des Verbrennungsmotors eine in Richtung Kurbelwelle gerichtete Verlängerungsnase ausgebildet ist, wobei eine Querschnittsfläche der Verlängerungsnase kleiner ist als eine Querschnittsfläche der Einlassöffnung.

Weiter erfolgt die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe mittels eines Verbrennungsmotors, welcher sich dadurch auszeichnet, dass der Kolben eine in Richtung des Brennraums zeigende, entlang einer Umfangsfläche des Kolbens verlaufende Kolbenoberkante und eine in Richtung der Kurbelwelle zeigende, entlang der Umfangsfläche des Kolbens verlaufende Kolbenunterkante aufweist, wobei an der Kolbenunterkante im Bereich einer Einlassöffnung des Zylinders eine in Richtung Kurbelwelle gerichtete Verlängerungsnase ausgebildet ist, wobei eine Querschnittsfläche der Verlängerungsnase kleiner ist als eine Querschnittsfläche der Einlassöffnung.

Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, dass an der Kolbenunterkante des Kolbens eine Verlängerungsnase angeformt ist. Die Verlängerungsnase erstreckt sich ausgehend von der Kolbenunterkante in Richtung der Kurbelwelle. Die Verlängerungsnase weist vorzugsweise eine Dicke auf, welche der Dicke der Wandung des Kolbens zwischen der Kolbenunterkante und der Kolbenoberkante entspricht. Die Verlängerungsnase ist an einenn Abschnitt des Kolbens bzw. einenn Abschnitt der Kolbenunterkante des Kolbens angeordnet, welcher bei einer Bewegung des Kolbens über die Einlassöffnung verfährt. Durch die Verlängerungsnase kann das Schließ- und Öffnungsverhalten der Einlassöffnung beeinflusst bzw. gezielt gesteuert werden. Durch die Verlängerungsnase wird die Steuerkante von der Kolbenunterkante in Richtung der Kurbelwelle auf ein freies Ende der Verlängerungsnase verlagert. Die Verlängerungsnase kann, aufgrund dessen, dass die Querschnittsfläche der Verlängerungsnase kleiner ist als die Querschnittsfläche der Einlassöffnung, ein abruptes Schließen und Öffnen der Einlassöffnung verhindern, so dass das Öffnen und Schließen der Einlassöffnung mittels der Verlängerungsnase sanfter erfolgen kann, da eine Veränderung der Größe des freigegebenen Querschnitts der Einlassöffnung beim Öffnen und Schließen durch die entlang der Einlassöffnung bewegte Verlängerungsnase langsamer erfolgen kann. Durch das sanftere Öffnen und Schließen der Einlassöffnung kann ein Entstehen von Druckstößen innerhalb des Kraftstoff/Luft-Gemisches beim Öffnen und Schließen der Einlassöffnung vermindert oder sogar ganz verhindert werden. Ein sogenanntes „Rückspucken" des Kraftstoff/Luft-Gemisches beim Öffnen und Schließen der Einlassöffnung kann dadurch reduziert oder sogar vollständig verhindert werden, so dass ein Benetzen des Luftfilters mit Kraftstoff/Luft-Gemisch effektiv verringert oder sogar verhindert werden kann, wodurch die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer des Luftfilters wesentlich gesteigert werden kann.

Bevorzugt weist die Verlängerungsnase zumindest bereichsweise eine Breite auf, welche kleiner als eine sich in Umfangsrichtung des Zylinders erstreckende Breite der Einlassöffnung ist. Zumindest bereichsweise bedeutet hierbei, dass die Breite der Verlängerungsnase zumindest über einen Teilabschnitt ihrer Länge eine kleinere Breite aufweist als die Breite der Einlassöffnung groß ist. Die Verlängerungsnase kann aber auch über ihre gesamte Länge ausgehend von der Kolbenunterkante bis hin zu ihrem freien Ende eine kleinere Breite aufweisen als die Breite der Einlassöffnung. Eine vollständige Überlappung der Einlassöffnung findet damit vorzugsweise nur dann statt, wenn der Kolben mit seiner sich zwischen der Kolbenunterkante und der Kolbenoberkante erstreckenden Umfangsfläche auf der Höhe der Einlassöffnung positioniert ist. Sobald ein Bereich der Verlängerungsnase in Überlappung mit der Einlassöffnung kommt, ist ein Teilbereich der Einlassöffnung geöffnet, so dass Kraftstoff/Luft-Gemisch durch die Einlassöffnung strömen kann, wobei in Abhängigkeit der Position der Verlängerungsnase relativ zu der Einlassöffnung die Größe des geöffneten Bereiches der Einlassöffnung, durch welchen Kraftstoff/Luft- Gemisch strömen kann, variiert werden kann. Dadurch ist eine besonders gezielte Steuerung der Größe des geöffneten Bereiches und damit der Größe des Durchlasses durch die Einlassöffnung möglich.

Besonders vorteilhaft hat sich dabei ergeben, wenn die Verlängerungsnase vorzugsweise eine sich entlang einer Gesamtlänge der Kolbenunterkante erstreckende Breite aufweist, welche kleiner als 1/6, vorzugsweise kleiner als 1/8, der Gesamtlänge der Kolbenunterkante ist. Der Bereich, an welchem die Verlängerungsnase an die Kolbenunterkante angebunden bzw. angeformt ist, ist damit vorzugsweise relativ klein, so dass sich die Verlängerungsnase nur über einen kleinen Bereich entlang der Kolbenunterkante erstreckt.

Die Verlängerungsnase kann verschiedene Querschnittsformen aufweisen. Bevorzugt weist die Verlängerungsnase keine rechteckförmige Querschnittsfläche auf, sondern vorzugsweise weist die Verlängerungsnase eine sich entlang der Länge der Verlängerungsnase verändernde Querschnittsfläche auf.

Bevorzugt ist die Form der Verlängerungsnase derart ausgebildet, dass die Verlängerungsnase zwei sich gegenüberliegende Flankenseitenflächen aufweist, welche in Richtung eines freien Endes der Verlängerungsnase aufeinander zulaufend ausgebildet sind. Die Verlängerungsnase weist dann vorzugsweise eine sich ausgehend von der Kolbenunterkante in Richtung des freien Endes der Verlängerungsnase verjüngende Querschnittsfläche auf. Es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Form der Verlängerungsnase die Druckstöße und damit die Pulsation in dem Kraftstoff/Luft-Gemisch bei einem Öffnen und Schließen der Einlassöffnung besonders effizient minimierbar sind.

Eine weitere Minimierung der Druckstöße und damit der Pulsation in dem Kraftstoff/Luft-Gemisch bei einem Öffnen und Schließen der Einlassöffnung kann dadurch erfolgen, dass die Flankenseitenflächen jeweils eine bogenförmig ausgebildete Kontur aufweisen. Besonders bevorzugt können die Flankenseitenflächen jeweils eine konkav ausgebildete Krümmung aufweisen.

Die Form der Querschnittsfläche der Verlängerungsnase kann besonders bevorzugt an die Form einer Kurbelwange der Kurbelwelle angepasst sein, indem die Formgebung und damit die Außenkontur der Umfangsfläche der Verlängerungsnase der Formgebung bzw. der Außenkontur der Umfangsfläche der Kurbelwange entspricht.

Das freie Ende der Verlängerungsnase kann hingegen geradlinig ausgebildet sein. Das freie Ende der Verlängerungsnase weist dann vorzugsweise eine die beiden Flankenseitenflächen verbindende Kantenfläche auf, welche parallel zur Kolbenunterkante verläuft.

Bevorzugt weist die Verlängerungsnase eine Länge auf, welche kleiner als eine Länge der Einlassöffnung ist.

Vorzugsweise ist die Verlängerungsnase derart lang ausgebildet, dass bei einer Position des Kolbens in einem oberen Totpunkt der Kurbelwelle keine Überlappung der Verlängerungsnase mit der Einlassöffnung ausgebildet ist. Im oberen Totpunkt ist die Verlängerungsnase damit vorzugsweise oberhalb der Einlassöffnung positioniert. Bei einer Position im oberen Totpunkt kann damit die Einlassöffnung vollständig freigegeben sein, so dass das Kraftstoff/Luft-Gemisch ungehindert durch die Einlassöffnung strömen kann.

Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Verlängerungsnase derart lang ausgebildet ist, dass bei einer Position des Kolbens in einem unteren Totpunkt der Kurbelwelle die Verlängerungsnase auf einer Höhe mit einer Kurbelwange der Kurbelwelle positioniert ist.

Bei einer Position des Kolbens zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt befindet sich die Verlängerungsnase vorzugsweise in einer zumindest teilweisen Überdeckung mit der Einlassöffnung, um die Strömung des Kraftstoff/Luft- Gemisches beim Schließen und Öffnen der Einlassöffnung steuern zu können. Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mit einenn Arbeitsgerät, insbesondere einem handgeführten Arbeitsgerät, welches einen wie vorstehend beschriebenen, aus- und weitergebildeten Kolben und/oder einen wie vorstehend beschriebenen, aus- und weitergebildeten Verbrennungsmotor aufweist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kolbens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Kolbenunterkante des in Fig. 1 gezeigten Kolbens,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung, und

Fig. 4 eine weitere schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung in einer teilweise geschnittenen Darstellung.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch einen Kolben 100 für einen wie in Fig. 3 und 4 gezeigten Verbrennungsmotor 200 eines Arbeitsgerätes, insbesondere eines handgeführten Arbeitsgerätes.

Der Kolben 100 weist eine entlang einer Umfangsfläche 10 des Kolbens 100 verlaufende Kolbenoberkante 11 und eine gegenüberliegend zu der Kolbenoberkante 11 angeordnete, entlang der Umfangsfläche 10 des Kolbens 100 verlaufende Kolbenunterkante 12 auf. Im eingebauten Zustand des Kolbens 100 in einem Zylinder

20 des Verbrennungsmotors 200 zeigt die Kolbenoberkante 11 in Richtung Brennraum

21 des Zylinders 20 und die Kolbenunterkante 12 zeigt in Richtung einer Kurbelwelle

22 des Verbrennungsmotors 200, wie in Fig. 4 zu erkennen ist. Die Kolbenunterkante 12 verläuft parallel zur Kolbenoberkante 11 des Kolbens 100. Sowohl die Kolbenunterkante 12 als auch die Kolbenoberkante 11 weisen eine im Wesentlichen kreisrunde Form auf, wobei sich Kolbenoberkante 11 und Kolbenunterkante 12 über die gesamte Länge der Umfangsfläche 10 des Kolbens 100 erstrecken.

An der Kolbenunterkante 12 ist eine Verlängerungsnase 13 angeordnet, welche sich ausgehend von der Kolbenunterkante 12 in Richtung der Kurbelwelle 22 erstreckt. Die Verlängerungsnase 13 ist hier einstückig an der Kolbenunterkante 12 angeformt. Die Verlängerungsnase 13 bildet einen Art„Zipfel" an der Kolbenunterkante 12 aus.

Die Verlängerungsnase 13 erstreckt sich über einen nur kleinen Teilbereich der Kolbenunterkante 12, wie in der in Fig. 2 gezeigten Draufsicht auf die Kolbenunterkante 12 zu erkennen ist. Die Verlängerungsnase 13 weist dabei eine Breite B _v auf, welche mindestens kleiner als 1/6 der Gesamtläng L der Kolbenunterkante 12 ist. Die Gesamtlänge L der Kolbenunterkante 12 entspricht dabei der Länge der Umfangsfläche 10 des Kolbens 100.

Die Verlängerungsnase 13 weist eine von einer Rechteckform abweichende Querschnittsfläche A _v auf. Die Verlängerungsnase 13 weist eine Form bzw. Querschnittsfläche A _v auf, welche sich ausgehend von der Kolbenunterkante 12 in Richtung eines freien Endes 14 der Verlängerungsnase 13 verjüngt.

Dabei weist die Verlängerungsnase 13 zwei sich gegenüberliegende Flankenseitenflächen 15, 16 auf, welche in Richtung des freien Endes 14 der Verlängerungsnase 13 aufeinander zulaufend ausgebildet sind. Die beiden Flankenseitenflächen 15, 16 sind nicht geradlinig verlaufend ausgebildet, sondern sie weisen jeweils eine Krümmung auf, so dass die Kontur der beiden Flankenseitenflächen 15, 16 jeweils bogenförmig ausgebildet ist. Bei der hier gezeigten Ausgestaltung weisen die Flankenseitenflächen 15, 16 jeweils eine konkav ausgebildete Krümmung auf.

An dem freien Ende 14 der Verlängerungsnase 13 weist diese eine die beiden Flankenseitenflächen 15, 16 verbindende Kantenfläche 17 auf, welche parallel zur Kolbenunterkante 12 verläuft und geradlinig ausgebildet ist. Wie in Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, ist die Verlängerungsnase 13 derart an der Kolbenunterkante 12 des Kolbens 100 positioniert, dass die Verlängerungsnase 13 überlappend mit einer Einlassöffnung 23 des Zylinders 20, über welche ein Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Zylinder 20 einströmt, anordbar ist. Mittels der Verlängerungsnase 13 kann dadurch die Menge des durch die Einlassöffnung 23 einströmenden Kraftstoff/Luft-Gemisches geregelt und eingestellt werden, indem die Größe des Durchlasses bzw. des freigegebenen Querschnitts der Einlassöffnung 23 mittels der Verlängerungsnase 13 veränderbar und damit steuerbar bzw. regelbar ist.

Wie insbesondere in Fig. 3 zu erkennen ist, weist die Verlängerungsnase 13 dabei eine Querschnittsfläche A _v auf, welche kleiner als die Querschnittsfläche A _E der Einlassöffnung 23 ist. Bei einer Positionierung der Verlängerungsnase 13 im Bereich der Einlassöffnung 23 ist damit die Einlassöffnung 23 immer nur bereichsweise geschlossen, jedoch nicht vollständig geschlossen. In der vollständig geschlossenen Position der Einlassöffnung 23 ist der Kolben 100 innerhalb des Zylinders 20 derart weit in Richtung der Kurbelwelle 23 bewegt, dass der Kolben 100 mit seiner sich zwischen der Kolbenoberkante 11 und Kolbenunterkante 12 erstreckenden Umfangsfläche 10 die Einlassöffnung 23 überlappt.

Wie insbesondere in Fig. 3 zu erkennen ist, ist die Breite B _v der Verlängerungsnase 13 zumindest bereichsweise kleiner als eine sich in Umfangsrichtung des Zylinders 20 erstreckende Breite B _E der Einlassöffnung 23. Insbesondere im Bereich des freien Endes 14 der Verlängerungsnase 13 ist die Breite B _v der Verlängerungsnase 13 kleiner als die Breite B _E der Einlassöffnung 23. Im Bereich des freien Endes 14 weist bei der hier gezeigten Ausgestaltung die Verlängerungsnase eine Breite B _v auf, welche kleiner als die Hälfte der Breite B _E der Einlassöffnung 23 ist.

Weiter weist die Verlängerungsnase 13 eine sich von der Kolbenunterkante 12 bis hin zu dem freien Ende 14 der Verlängerungsnase 13 erstreckende Länge L _v auf, welche kleiner ist als die Länge L _E der Einlassöffnung 23.

In Fig. 3 ist der Kolben 100 in einer Position zwischen einen oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt der Kurbelwelle 22 gezeigt, bei welcher ein Öffnen bzw. ein Schließen der Einlassöffnung 23 erfolgt und dabei die Verlängerungsnase 13 die Einlassöffnung 23 zumindest teilweise überlappt, um die Menge des durch die Einlassöffnung 23 strömenden Kraftstoff/Luft-Gemisches regulieren zu können und dadurch Druckstöße bzw. Pulsationen in dem durch die Einlassöffnung 23 strömenden Kraftstoff/Luft-Gemisch verringern oder sogar verhindern zu können.

Fig. 4 zeigt den Kolben 100 hingegen in einer Position, bei welcher der Kolben 100 sich im oberen Totpunkt der Kurbelwelle 22 befindet. In dieser Position ist die Verlängerungsnase 13 oberhalb der Einlassöffnung 23 positioniert, so dass keine Überlappung der Verlängerungsnase 13 mit der Einlassöffnung 23 ausgebildet und dadurch die Einlassöffnung 23 über ihre gesamte Querschnittsfläche A _E freigegeben ist, so dass das Kraftstoff/Luft-Gemisch ungehindert durch die Einlassöffnung 23 strömen kann.

Bei einer Position der Kolbens 100 im unteren Totpunkt der Kurbelwelle 22 wird die Einlassöffnung 23 vollständig von der sich zwischen der Kolbenunterkante 12 und der Kolbenoberkante 11 erstreckenden Umfangsfläche 10 überdeckt, und die Verlängerungsnase 13 ist derart weit nach unten in Richtung Kurbelwelle bewegt, dass die Verlängerungsnase 13 auf einer Höhe mit einer Kurbelwange 24 der Kurbelwelle 22 positioniert ist.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Bezugszeichenliste

100 Kolben

10 Umfangsfläche

11 Kolbenoberkante

12 Kolbenunterkante

13 Verlängerungsnase

14 Freies Ende

15 Flankenseitenfläche

16 Flankenseitenfläche

17 Kantenfläche

200 Verbrennungsmotor

20 Zylinder

21 Brennraum

22 Kurbelwelle

23 Einlassöffnung

24 Kurbelwange

A _v Querschnittsfläche Verlängerungsnase

A _E Querschnittsfläche Einlassöffnung

B _v Breite Verlängerungsnase

B _E Breite Einlassöffnung

L Gesamtlänge Kolbenunterkante

L _v Länge Verlängerungsnase

L _E Länge Einlassöffnung