CN1182323C - 制造二冲程发动机气缸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制造二冲程发动机气缸的方法，首先机械加工气缸的气缸内径，为涂覆一镀层作好准备。其时形成围绕一进气口的进气口边缘然后至少部分倒角。接着，气缸内径镀以镀层，镀层至少部分覆盖倒角的进气口边缘。由此，在进气口边缘的区域内形成一相对于传输通道的轴线的最小间距的部位。最后，将活塞内衬或滑动表面机加工到成品尺寸，以在倒角及涂覆的进气口边缘或倒角的区域内形成一镀层边缘，它相对于最小间距的部位具有一壁间距，此壁间距具有0.7mm的最大值。

Description

制造二冲程发动机气缸的方法

技术领域

本发明涉及一种制造二冲程发动机气缸的方法，具体涉及用于诸如链锯、灌木铲除机、剪切机之类的手动进给工具的驱动机。

背景技术

已知的二冲程发动机具有一气缸，在气缸内有一接纳活塞的气缸内径。为了减小运动部件的磨损并改善运行性能，气缸内径的内侧设有如铬或镍的镀层，镀层的表面为活塞形成硬质的活塞滑动面。由燃料/空气混合物组成的新鲜气体至少经一传输通道引入气缸内腔，该传输通道通过一进气口通向活塞滑动面。该进气口的几何设计和它在活塞滑动面的配置安排得，使在活塞作往复式的运动时，在规定的时间内打开或关闭进气口。其时，活塞的活塞裙与进气口的配合作为新鲜气体引入到气缸内腔的该段时间间隔期间的滑动控制。

为了达到高的发动机功率，高效率和较低的废气值，除了设计精确的控制时间之外，还要求精确地、尽可能少损失地设计气流通过进气口时的引导方向。对此，围绕进气口的边缘的外形结构或轮廓具有重要的意义。流入的新鲜气体除了充填气缸内腔之外，还有将前一工作循环产生的废气通过排气通道从气缸内腔中压出去的任务。通过对新鲜气体流的精确的方向引导，一方面新鲜气体应尽可能充满气缸内腔，另一方面，应尽可能地完全压出废气。在这方面，人们希望由于在为气缸扫气时产生的与废气一起逸失的新鲜气体的损失尽可能地低。为了使被引导的气流尽可能不受干扰，需要使进气口的边缘具有锐边的轮廓。进气口边缘外形或轮廓的不精确可导致不希望的紊流或对新鲜气流的误导，这些情况会对内燃机的运行特性以及尤其对可实现的废气值有不利的影响。

上述型式的气缸通常由轻金属的浇铸件制造，其中烧铸了传输通道在浇铸件中引入一活塞内径，其表面经过机加工以为其后涂覆镀层作好准备。在机加工时，在进气口上形成一锐的周边。接着，对气缸内径的表面进行涂覆例如涂覆上由铬或镍组成的镀层，并且为后来装入活塞，通过珩磨加工到成品的尺寸。

在珩磨活塞内衬或为进气口边缘去毛刺时，部分镀层在进气口边缘区域可能脱落。所产生的不精确性会导致对新鲜气流的引导造成不利的影响，从而，导致发动机运行特性和可实现的废气值的性能的下降。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于制造二冲程发动机气缸的方法，通过该方法，能确保在气缸中的可靠且改进的对新鲜气体的引导符合结构上所规定的设计。

本发明的目的是通过一种制造二冲程发动机中的气缸的方法来实现的，其中，该气缸有一内腔，该内腔由一圆柱形活塞的滑动表面所限定，此滑动表面由提供在气缸的一内径的内向表面上的涂层形成，且其中，至少具有一传输通道，该通道通过一设在活塞滑动表面中的进气口通向气缸的内腔。

按照本发明，首先机加工气缸内径，为涂覆镀层作好准备。此时产生的围绕进气口的锐的进气口边缘至少有部分断开或倒角，然后在气缸内径的表面涂覆镀层且至少也部分涂覆在倒角的进气口边缘上。通过倒角的边或倒角，在镀层和进气口边缘之间形成一层状的连接，由此显著地提高了涂层的附着性，且大大提高了在该区域内镀层脱落的不敏感性。此外，倒角的进气口边缘还导致在该区域内形成带有圆截面的镀层，此时，在进气口边缘区域形成一个相对于传输通道的轴线的最小距离的部位。在进气口边缘区域的圆的镀层在其后将活塞内衬或滑动表面加工到成品尺寸(例如通过珩磨)时出现的应力将不敏感得多，由此可靠地避免了在进气口边缘区域的镀层的脱落。

出人意料地是，通过保持若干几何参数，镀层产生的圆的进气口边缘，在二冲程发动机运行时，对该区域的新鲜气体的引导可以产生良好的作用。为此目的，活塞内衬面加工到成品尺寸时，在倒角的、涂覆的进气口边缘的区域内形成一涂覆的边缘。在进气口的该区域中，涂覆的边缘具有相对于最小间距部位的一个壁的间距，所述最小间距是相对于通道轴线而言的。通过镀层厚度和珩磨过程的配合，可调节此壁的距离，使其具有最大值0.7mm，或较小于最大值。出人意料地发现，在此值的范围内，符合结构上所规定的设计，得到了无干扰的对新鲜气流的引导。

根据本发明的又一个较佳实施例，在镀层的涂覆过程和表面机加工相互之间进行调整，使镀层的边缘在进气口区域内，相对于通道轴线的最小间距的部位，具有一最大值为0.8mm或较小于最大值的径向间距。径向间距是沿相对于气缸轴线的径向方向测量的。在该值范围内，还可以看到，对从进气口进入气缸内腔的新鲜气流的引导未受到干扰。在这方面，壁厚间距和径向间距互相配合，壁的间距处于或接近其最大值，将径向间距调到很小，有可能接近零。或者反过来，径向间距处于其最大值，将壁的间距调到接近零。最大许可的中间值由径向间距对壁间距的函数关系形成，从而，在上述许可值范围内，最大许可径向间距随上升的壁的间距而线性下降。由此，得出一宽的数值对范围，在该范围中，对新鲜气流的引导有望不受干扰。与此同时，设计者据此具有高度的结构设计的自由度，在该自由度内，他能互相调整径向间距和壁的间距，而且还可以考虑到加工的要求。考虑到此允许的诸数值对，由此可获得非常圆的涂覆的进气口边缘或倒角的轮廓，它不仅对加工过程中的应力不敏感，而且对内燃机在运行中的热应力也不敏感。

根据本发明的又一个较佳的方法实施例，在倒角的窗倒角区域内实施涂覆，相对于传输通道的轴线，相对于进一步向内设置的未涂覆的通道壁部分，它在径向方基本上不突出。由此，在进气口区域内，传输通道还具有低的流动阻力，据此，内燃机的效率和废气质量受到良好的影响。

镀层引入到传输通道内也是有利的，这样，镀层在窗倒角区域内的总体附着性得到改善。在这种情况下形成的传输通道横截面的收缩对于流动的质量不会造成有害的影响，其前提是横截面的最大收缩不大于0.03mm，在进气口区域中，在最窄部位和相对于通道轴线的最小径向间距之间，留有一线性段，其长度至少为0.2mm。

附图说明

本发明的此目的以及其他目的及其优点从下面结合附图所作的说明将变得更为清楚，附图中：

图1是通过二冲程发动机的纵向截面的示意性视图，图中示出了其基本部件；

图2是沿图1的II-II线截取的、通过二冲程发动机的气缸的示意性截面图，图中示出了该发动机的工作原理；

图3是涂覆和圆的进气口边缘的放大的示意性视图，示出了具有未收缩的通道截面；

图4是图3实施例的变形，它具有深入传输通道内的镀层和形成了收缩的通道；

图5是具有突入传输通道内的镀层凸起的进气口边缘的示意性视图；

图6是图5布置的一种变型，带有一锐边缘的镀层边缘；

图7是图5和6的布置的另一种变型，带有一个越过通道槽向内深入的镀层边缘。

具体实施方式

下面对本发明的进一步的特征作详细的描述。

请参阅附图，在图1的示意性的视图中示出了带有一气缸2的二冲程发动机1的基本元件，其中，一活塞21在气缸内可纵向往复移动。活塞21经一连杆22驱动一绕曲轴轴线23可转动地安装在曲柄箱24内的曲轴30。取决于活塞21的往复冲程运动，吸气窗26被活塞21开通或关闭。通过伴随活塞21的往复运动而来的在曲柄箱24内的压力波动，经过吸入窗26、吸入通道27和汽化器28，沿箭头29的方向吸入新鲜空气，在汽化器28内，用新鲜空气制备成燃料/空气的混合物。燃料/空气混合物通过吸入窗26，从那里依赖于活塞21的位置的函数而通过若干传输通道8，到达由气缸2所包围的气缸内腔4。在气缸内腔4内的燃料/空气混合物在活塞21的上部顶点中心位置通过一火花塞而被点火。

传输通道8经过进气口边缘10所限定的进气口9通向活塞21在其上滑动的滑动表面或内衬3。进气口边缘10和传输通道8的几何轮廓及其进气口9的设计是：在燃料/空气混合物沿箭头18的方向流入时，由前一个燃烧循环产生的、存在于气缸内腔中的废气通过一排气通道25被压入一废气消音器20内，并从那里排放到大气中。根据曲轴30的旋转位置和伴随而来的活塞21相对于进气口9的位置，规定了燃料/空气混合物进入气缸内腔4的控制时间。

图2在示意性的横截面图中示出了图1的气缸2，其中总共有四个进气口9以及吸入窗26和出口通道25。传输通道8(图1)和进气口9的方向是这样安排的：由箭头18标明的燃料/空气混合物的引入方向大致面向中心气缸轴线13的方向，或在相对出口通道25的一侧。通过这样的方向安排得到的是锐角的窗倒角10′，它们的倒角角度小于90°。根据本发明的方法最好使用这种锐角的倒角10′，但也可适当地应用于其它的进气口边缘10。

图3在放大的示意性截面图中示出了在一窗倒角10′的区域中的图2的气缸2。窗棱10′是断开或倒角的；沿着通道轴线12延伸的传输通道8在窗倒角处进入气缸内腔4。气缸内腔4由一气缸内径6限定，在内径表面5上涂覆由铬、镍或其它合适的硬质材料组成的镀层7。装配时，首先将呈轻金属烧铸件形式的气缸内径6引入气缸2内，机加工内径6的表面5使镀层7能涂覆于其上。在对表面5加工时产生的锐的、向着传输通道8的窗倒角，为了形成一窗倒角10′而倒角，这样就产生了一个斜面。接着，将镀层7涂覆在气缸内径6的表面5和倒角的倒角10′上，其时，在倒角的倒角10′的区域内，在镀层7就得到一圆截面。此时，在倒角的窗倒角10′的区域内，就形成了传输通道8的相对于通道轴线12的最小间距的部位11，该部位在所示的实施例中，相对于传输通道8的未镀的通道壁15超出得很多。由此，传输通道8沿其轴线12横截面基本上没有收缩。

在接下来的工序中，通过对镀层7的珩磨，形成活塞21(图1)的活塞滑动面，由此，在窗倒角10′的区域内的镀层7中形成一镀层边缘14。

部位11和镀层边缘14相对于通道轴线12彼此之间具有一壁间距H，相对于箭头31所示的径向方向以及相对于气缸轴线13彼此之间具有一径向间距C。在所示的实施例中的径向间距C为0.4mm，壁间距H为0.35mm。径向间距C可最大调节到0.8mm，此时，壁间距H要保持较小。也有可能将壁间距H设定到最大值0.7mm，径向距C则保持较低。也可能形成径向间距C和壁间距H的数值对，其中，径向间距C的最大允许值是所选壁间距H的函数，且在上述的阈值之间线性延伸。径向间距C和壁间距H的较小的值也可以是有利的。

在所示实施例中，气缸2是一轻金属烧铸件，镀层7直接涂覆在其气缸内径6上。根据本发明的方法也可应用于具有分离的用于活塞21的内衬的气缸2。

图4示出图3结构的一种改型，在该改型中，镀层7沿通道壁15深入到传输通道8。其时，形成一收缩的部位16，此收缩部位具有传输通道8的横截面最大的收缩V。在收缩部位16和部位11之间保持一长度为L的一线性段。最大许可的收缩V为0.03mm，长度L的最小值为0.2mm。此实施例的其余的特征和附图标号与图3的实施例相同。

在图5的实施例中，围绕倒角的进气口边缘10的镀层7稍许进入传输通道8。通道壁15的其余部分未镀上镀层。此时，在进气口边缘10的区域中，镀层7延伸入传输通道8，其结果，在相对于通道轴线12的最小间距的部位11处的传输通道8的横截面相对于通道壁15的未镀区域是收缩的。在珩磨镀层7时，形成一钝角的镀层边缘14，较之未镀的通道壁15，此钝角的镀层边缘14处于距通道轴线12较大的径向间距。镀层边缘14也可具有圆的轮廓。对于径向间距C和壁间距H的值，前述的范围或极限值同样适用。

图6示出了图5中结构的一种改型，在该改型中，镀层边缘14，相对于通道轴线12大约位于未镀通道壁15的高度。所形成的锐边缘镀层14也可在以后弄圆或倒角。

图7示出了图5和6的实施例的另一改型，其中，镀层边缘14相对于通道轴线12，位于未镀的通道壁15的径向内侧。除此之外，此实施例的其余的特征和附图标号与实施例图3至4中的相同。

本发明书援引德国专利号10158397.4在此供参考，本申请据以申请优先权的该德国专利是于2001年11月28日提交的。

本发明绝不限于本说明书及附图所揭示的内容，而是拟交将落在所附权利要求书所阐述的范围内的所有变化或修改均包括在要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种用于制造二冲程发动机(1)中的气缸(2)的方法，其中，所述气缸(2)具有一由圆柱形活塞滑动表面(3)限定的气缸内腔(4)，此滑动表面通过在气缸(2)的内径(6)的一内侧表面(5)上涂覆一镀层(7)而形成，其中，至少设有一传输通道(8)，它经由设置在活塞滑动表面(3)上的进气口(9)通向气缸内腔(4)，该方法包括下列诸步骤：

-机械加工气缸内径(6)的表面(5)，为涂覆镀层(7)作好准备；

-机械加工产生围绕进气口(9)的进气口边缘(10)；至少部分加工所述进气口边缘(10)以形成一倒角的窗倒角(10′)；

-接着，在气缸内径(6)的表面(5)上涂以镀层(7)，其中，所述镀层(7)至少部分覆盖倒角的窗倒角(10′)，且在倒角的窗倒角(10′)的区域内形成一相对于至少一传输通道(8)的通道同线(12)为最小间距的部位(11)；

为形成活塞滑动表面(3)，将镀层(7)加工到成品的尺寸，在以倒角和至少部分镀复的窗倒角(10′)的区域内形成一镀层边缘(14)，它相对于最小间距的部位(11)具有壁间距H，此壁间距(H)具有0.7mm的最大值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，涂覆过程和其后的表面加工互相配合，使镀层边缘(14)相对于所述的间距部位(11)在相对于气缸轴线(13)的径向方向上具有一最大值为0.8mm的径向间距(C)。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在壁间距(H)处于或接近其最大值时所述径向间距(C)应较低，而在径向间距(C)处于或接近其最大值时所述壁间距(H)则应较低。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述径向间距(C)和壁间距(H)组成数值对，其中，最大允许径向间距(C)相对于增加的壁间距(H)以线性函数的方式变小。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在倒角的窗倒角(10′)的区域内实施镀层(7)时，使相对一未镀的通道壁部(15)，镀层沿径向方向相对于通道轴线(12)不突出。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，镀层(7)深入到至少一个传输通道(8)内。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述至少一个传输通道(8)内，镀层(7)实施时，收缩的部位(16)不比传输通道(8)的横截面的最大收缩值多或大0.03mm，且在收缩部位(16)与最小间距的部位(11)之间保持一线性段(17)，该线性段具有至少0.2mm的长度。

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