AT395636B

AT395636B - Einzylinder-zweitakt-brennkraftmaschine mit kurbelkastenspuelung

Info

Publication number: AT395636B
Application number: AT221485A
Authority: AT
Inventors: Andreas Ing Bilek
Original assignee: Avl Verbrennungskraft Messtech
Priority date: 1985-07-25
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1993-02-25
Also published as: EP0210976A3; DE3665347D1; EP0210976B1; EP0210976A2; ATA221485A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzylinder-Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kurbelkastenspülung, mit einem den Kurbeltrieb samt Gegengewicht mit geringen Zwischenräumen umschließenden, den Zylinder tragenden Kurbelgehäuse und einem im Zylinder geführten, überein Pleuel mit einer im Kurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle in Verbindung stehenden Kolben, der der im Bereich seines unteren Totpunktes über die Zylinderbüchse in das 5 Kurbelgehäuse hineinragt und der in der Zylinderwand angeordnete Spülschlitze steuert, wobei die Kurbelwelle einseitig fliegend gelagert ist und das einzige an der Kurbelwelle angeordnete und mit dieser umlaufende Gegengewicht zwischen dem Kurbelzapfenlager des Pleuels und dem pleuelseitigen Kurbelwellenhauptlager angeordnet ist

Bei Brennkraftmaschinen dies» Art sind Spülluftmenge bzw. der Druck der Spülluft begrenzt durch das 10 Hubvolumen des Kolbens und, was den Spüldruck anbelangt bestimmt durch den schädlichen Raum im Kurbelgehäuse. Um diesen schädlichen Raum möglichst klein zu halten und damit den Spüleffekt sowie die Füllung des Zylinders auf möglichst günstige Werte zu bringen, ist es bekannt das Triebwerk durch das Kurbelgehäuse mit geringen Zwischenräumen zu umschließen.

Eine Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art wurde durch die DE-OS 3 108 519 bekannt. Bei dieser 15 bekannten Brennkraftmaschine ist die der Kurbelwelle zugekehrte Stirnfläche des Kolbens durch eine ebene Kreisringfläche gebildet Dabei ist die Länge der Pleuelstange so bemessen, daß in der vom Zylinderkopf abgekehrten Extremstellung der Pleuelstange zwischen der Mantelfläche des Gegengewichtes und der diesem zugekehrten Stirnfläche des Kolbens ein Spalt verbleibt Dadurch ergibt sich aber ein relativ großer schädlicher Raum. 20 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den schädlichen Raum für die Kurbelgehäusespülung noch weiter zu verkleinern und damit die Leistung der Brennkraftmaschine sowie deren Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Kolbenhemd auf der Seite des Gegengewichtes Ausnehmungen auf weist, die das Gegengewicht im Bereich des unteren Kolbentotpunktes eng umschließen, und daß der mit den Ausnehmungen des Kolbenhemdes zusammenwirkende Umfangsbereich der Zylinderbüchse ftei von 25 Spülschlitzen ist Durch die fliegende Lagerung der Kurbelwelle und die spezielle Anordnung des einzigen Gegengewichtes zwischen Pleuellager undpleuelseitigem Kurbelwellenhauptlager sind dabei die Voraussetzungen geschaffen, das Gegengewicht so auszubilden, daß es im unteren Kolbentotpunkt in entsprechend angeordnete Ausnehmungen des Kolbenhemdes eintritt Damit wird der schädliche Raum um ein Volumen verkleinert, das sich aus dem Kolbendurchmesser und der Höhe der Ausnehmung»! des Kolbenhemdes ergibt 30 In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Ausnehmungen im Kolbenhemd im wesentlich»! bis zu den

Aug»i für den Kolbenbolzen hochgezogen sein, was bei dieser Konstruktion Bestwerte hinsichtlich der Verkleinerung des schädlichen Raumes ergibt

Eine weitere Verbesserung im Sinne der Aufgabenstellung kann dadurch erreicht werden, daß das Pleuel einen S chaft aufweist, (kr in bezug auf eine senkrech t zur Kurbelwellenachse liegende und durch die Längsmitten der Lager 35 am Kurbelzapfen sowie am Kolbenbolzen gehende Ebene in Richtung weg vom Kurbelwellenhauptlag»' versetzt ausgebildet ist und daß das Gegengewicht bzw. die Kurbel eine zum Kurbelzapfen konzentrische Ausnehmung finden Vorbeigang des Pleuels im Bereich des unteren Kolbentotpunktes auf weist Durch das Zusammenwirken beider Maßnahmen wird ein Näh»rücken von Pleuel und Gegengewicht erreicht wodurch eine zusätzliche Reduzierung des schädlichen Raumes in Richtung der Kurbelwellenachse erzielt wird. 40 Vorteilhaft ist es hiebei, wenn das Pleuel einteilig und im B»eich seines Lagers am Kurbelzapfen im wesent lichen mit zum Kurbelzapfen konzentrischer Außenkontur ausgebildet ist Dadurch kann auch die den schädlich»i Raum beeinflussende Breite der zum Kurbelzapfen konzentrischen Ausnehmung möglichst klein gehalten werden.

DieErfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigen: Fig. 1 eineerfindungsg»näße Brennkraftmaschine im Schnitt durch die Zylinder und Kmbelwellenachse, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 45 (Π-Π) in Fig. 1, Fig. 3 ein Detail zu Fig. 1 in Ansicht Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie (TV-IV) in Fig. 1 und

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie (V-V) in Fig. 4.

Die schlitzgesteuerte Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, vorzugsweise Dieselmotor, weist ein Gehäuse auf, das aus den Teilen (1) und (2) besteht wobei die Teilungsebene (6) senkrecht zur Kurbelwellenachse (3) und durch die Längsmitten der Pleueliager am Kolbenbolzen und am Kurbelzapfen (4) bzw. 50 (5) verläuft. Diese Gehäuseteile sind miteinander mittels einer größeren Anzahl von Schrauben (7), die in den

Gehäuseteil (2) eingeschraubt sind und den Gehäuseteil (1) durchsetzen, miteinander fest und dicht verbunden. Durch die Teilung des Kurbelgehäuses in einer senkrecht zur Kuibelwellenachse liegenden, die Zylinderachse enthaltende Ebene wird die Montage der Triebwerksteile erleichtert und die Möglichkeit geschaffen, die für eine Veikleinerung des schädlichen Raumes maßgeblichen Abmessungen zu optimieren. Außerdem wird erreicht daß 55 die zu den auf der dem Gegengewicht bzw. den Ausnehmungen im Kolbenhemd abgewandten Seite dieser Ebene liegenden Emlaßschlitzen führenden Spül- bzw. Übertrittskanäle im Bereich dieser Ebene in beiden Teilen des Kurbelgehäuses angeordnet und kernlos form- und gießbar sind. -2-

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Der Gehäuseteil (1) bildet einen Raum (8), welcher zur Aufnahme von Kraftstoff dient, dessen Spiegel (9) durch an sich bekannte hier nichtdargestellte Mittel, wie Schwimmer etc.,auf eine konstante Höhe geregelt wird. Der Raum (8) ist abtriebsseitig durch die mit dem Gehäuseteil (1) über Schrauben (10) fest verbundene Lageiplatte (11) abgeschlossen. S Die Kurbelwelle (12) ist im Gehäuseteil (1) und in der Lagerplatte (11) mittels Kugellager (13) bzw. (14) (Hauptlager) fliegend gelagert Am freien Ende der Kurbelwelle (12) befindet sich das Gegengewicht (15), welches das Kugellager (13) mit einem Wulst (15') teilweise hintergreift Die Umfangskonturen (16) des Gegengewichtes (15) sowie die Umfangskontuien (17) und (18) des Wulstes (15') verlaufen konzentrisch zur Kurbelwelle (3) und bilden mit den entbrechenden Wänden (19) und (20) des Gehäuseteiles (1) beim Vorbeigang Zwischenräume, die 10 so gering wie technisch möglich und ausführbar gehalten sind. In Richtung der Kuibelwellenachse (3) schließt an das Gegengewicht (15) der Kurbelzapfen (21) an, der einseitig über die Kurbel (22) mit der Kurbelwelle (12) verbunden ist. Der Kurbelzapfen (21) ist über das dazugehörige Lager (21') mittels des einstückigenPleuels (23) über den Kolbenbolzen (25), der in Augen (30') am Kolben (24) gelagert ist, mit dem Kolben (24) antriebsverbunden. Der Schaft (23') des Pleuels (23) ist gegenüber der Kolben- bzw. Zylinderachse (26) exzentrisch und zwar in Richtung 15 weg vom Kurbelwellenlager (13) versetzt ausgebildet. Die Außenkonturen (27) des Kurbelzapfenlagerauges (28) sowie die Außenkontur (29) des Kolbenbolzenlagerauges (30) des Pleuels (23) sind jeweils axial zu den Lagerachsen ausgeführt. Das ungeteilte Pleuel (23) ermöglicht durch die fliegende Kurbelwellenlagerung eine kreisrunde Pleuelgeige (23") und damit kleinstmögliche Kurbelraumabmessungen.

Das Kolbenhemd (24') des Kolbens (24) weist auf der Seite des Gegengewichtes (15) Ausnehmungen (31) auf, 20 in die das Gegengewicht (15) im Bereich der unteren Totpunktlage mit geringem Spiel eintritt, siehe Fig. 3. Das Gegengewicht (15) bzw. die Kurbel (22) weist eine zur Achse des Kurbelzapfens (21) konzentrische Nut (32) auf, in welche das Kurbelzapfenlagerauge (28) eintritt. Durch diese Maßnahmen wurde es möglich, die Schadräume relativ klein zu halten.

Der Kolben (24) ist in der Zylinderbüchse (33) gleitbar gelagert, die ihrerseits einstückig mit dem mit Kühlrippen 25 (34) versehenen Zylinderkopf (35) ausgebildet ist. Diese Zylinderkopf-Zylinderbüchsen-Einheit ist zwischen den beiden Gehäuseteilen (1) und (2) festgeklemmt, zu welchem Zweck die Zylinderbüchse (33) mit einem umlaufenden Flansch (36') versehen ist. Die Trennfuge zwischen dem Zylinderkopf (35) und den Gehäuseteilen (1,2) ist mit (35') bezeichnet

Die Zylinderbüchse (33) weist Einlaßschlitze (36) für die im Kurbelraum (40) verdichtete Luft und Auslaß-30 schlitze (37) für die Verbrennungsgase auf, die beide vom Kolben (24) gesteuert werden. Im Bereich (33') der Zylinderbüchse(33) befinden sich keineSpülschlitze,weil das Kolbenhemd(24')in diesem Bereich die Ausnehmungen (31) aufweist. Die Einlaßschlitze (36) werden aus einem Raum (38) gespeist, der seinerseits mit den zumindest im Gehäuseteil (2) im Bereich der Teilungsebene (6) angeordneten Überströmkanälen (39) mit dem Kurbelraum (40) in Strömungsverbindung steht Diese Ausführung der Überströmkanäle (39) hat unter anderem auch den Vorteil, daß 35 diese kernlos form- und gießbar sind. Die Auslaßschlitze (37) sind über einen Auslaßkanal (41) mit der schalldämpfend wirkenden Auspuffeinrichtung (42) in Strömungsverbindung, welche ihrerseits mittels der Schrauben (43) am Gehäuseteil (1) befestigt ist und den Auslaßstutzen (44) aufweist.

Abtriebsseitig ist u. a. ein Kühlgebläse (45) vorgesehen, das mittels der zentralen Schraube (46) mit der Kurbelwelle (12) fest verbunden ist. Die KühUuft wird über eine Verbindungsleitung (47) den Kühlrippen (34) 40 zugeführt, zu welchem Zweck letztere eine Ummantelung aufweist, die teilweise von einem Schalenteil (48) und teilweise von der Innenwand (49) des Kraftstofftanks (50) gebildet wird.

Dem im Kolben (24) angeordneten Brennraum (51) wird Kraftstoff über die Düse (52) zugeführt und zwar über die Einspritzleitung (53), die mit der im Detail nicht dargestellten Einspritzpumpe (54) verbunden ist. Der Nocken (55) der Einspritzpumpe sitzt auf der Kurbelwelle (12) und ist mit dieser drehfest verbunden. Die Schmierung des 45 Einspritznockens (55) erfolgt über ein endloses Band (56) aus flexiblem Material, welches an der Kurbelwelle (12) aufgehängt ist, von dieser mitgenommen wird und unter den Kraftstoffspiegel (9) eintaucht. Die Schmierung der Triebwerksteile erfolgt über eine hier nicht näher zu beschreibende Einrichtung (57), welcher Kraftstoff über die abgewinkelte Leitung (58) zugeführt wird. Diese Schmiereinrichtung steht mit der über das Luftfilter (59) ausströmenden Ansaugluft in Verbindung. 50 -3- 55

Claims

AT395636B PATENTANSPRÜCHE 1. Einzylinder-Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kurbelkastenspülung, mit einem den Kurbeltrieb samt Gegengewicht mit geringen Zwischenräumen umschließenden, den Zylinder tragenden Kurbelgehäuse und einem im Zylinder geführten, Uber ein Pleuel mit einer im Kurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle in Verbindung stehenden Kolben, der im Bereich seines unteren Totpunktes üb» die Zylinderbüchse in das Kurbelgehäuse hineinragt und der in der Zylinderwand angeordnete Spülschlitze steuert, wobei die Kurbelwelle einseitig fliegend gelagert ist und das einzige an der Kurbelwelle angeordnete und mit dieser umlaufende Gegengewicht zwischen dem Kurbelzapfenlager des Pleuels und dem pleuelseitigen Kurbelwellenhauptlager angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenhemd (24') auf der Seite des Gegengewichtes (15) Ausnehmungen (31) auf weist, die das Gegengewicht (15) im Bereich des unteren Kolbentotpunktes eng umschließen, und daß der mit den Ausnehmungen (31) des Kolbenhemdes (24') zusammenwirkende Umfangsbereich (33') der Zylinderbüchse (33) frei von Spülschlitzen (36,37) ist
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (31) im Kolbenhemd (24') im wesentlichen bis zu den Augen (30) für den Kolbenbolzen (25) hochgezogen sind.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pleuel (23) einen Schaft (23') aufweist, der in bezug auf eine senkrecht zur Kurbelwellenachse (3) liegende und durch die Längsmitten (4 bzw. 5) derl^eram Kurbelzapfen (21) sowieam Kolbenbolzen (25) gehendeEbene(6) in Richtungwegvom Kurbelwellenhauptlager (13,14) versetzt ausgebildet ist und daß das Gegengewicht (15) bzw. die Kurbel (22) eine zum Kuibelzapfen (21) konzentrische Ausnehmung (32) für den Vorbeigang des Pleuels (23) im Bereich des unteren Kolbentotpunktes aufweist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-