DE10019983A1 - Druckgusszylinder für einen Zweitaktmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen im Druckguß herstellbaren Zylinder für einen Zweitaktmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge. In dem Zylinder (2) ist ein Brennraum (3) ausgebildet, der von einem Kolben (5) begrenzt ist. In der Zylinderwand (16) ist ein Auslaß (10) zum Abführen der Verbrennungsgase aus dem Brennraum (3) vorgesehen. Ferner sind Überströmkanäle (14) vorhanden, die über Überströmfenster (12, 15) in den Brennraum (3) münden und die zum Betrieb des Zweitaktmotors notwendigen Betriebsmittel aus dem Kurbelgehäuse (4) zuführen. Die Überströmkanäle (14) sind dabei in der Zylinderwand (16) als radial nach außen offene Kanäle ausgebildet, die durch einen aufgesetzten Deckel (23) zu verschließen sind. Um einen im Druckguß einfach zu fertigenden Zylinder zu schaffen, ist vorgesehen, die in Umfangsrichtung der Zylinderbohrung dem Auslaß (10) zugewandt liegenden, etwa parallel zur Zylinderachse (17) verlaufenden Rahmenflächen (31, 41) des ersten und zweiten Überströmfensters (12, 15) in zueinander parallelen Zugebenen (39, 49) anzuordnen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder für einen Zweitakt­ motor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-A 5,947,066 ist ein Zylinder für einen Zweitakt­ motor bekannt, bei dem die seitlichen Überströmkanäle als radial nach außen offene Kanäle in der Zylinderwand ausge­ bildet sind. Der Überströmkanal jeder Seite wird radial von außen durch einen Deckel verschlossen. Auf diese Weise sind Henkelkanäle ausgebildet, die zur Zylinderachse gekrümmt verlaufen. Sind auf einer Seite eines Zylinders mehr als zwei Überströmkanäle vorgesehen, ist die Herstellung im Druckguß aufgrund der unterschiedlichen Winkel und Kanalverläufe nicht mehr möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen druckgieß­ baren Zylinder für einen Zweitaktmotor anzugeben, der auf gegenüberliegenden Seiten zwei und mehr Überströmkanäle möglich macht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Ausrichtung der Überströmkanäle und der Überström­ fenster zum Brennraum ist derart, daß die Einströmrichtung der einströmenden Gase unterschiedlich ist. Die unter­ schiedliche Einströmrichtung bedingt unterschiedliche Win­ kel der Kanalseitenwände, wobei gemäß der Erfindung vorge­ sehen ist, die in Umfangsrichtung der Zylinderbohrung dem Auslaß zugewandt liegenden, etwa parallel zur Zylinderachse verlaufenden Rahmenflächen des auslaßnahen und des auslaß­ fernen Überströmfensters einer Seite, in zueinander pa­ rallelen Zugebenen anzuordnen. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, ohne Hinterschneidungen, Vorsprünge oder der­ gleichen die beiden auf einer Seite liegenden Überström­ fenster durch radial von außen verfahrbare Schieber auszu­ bilden. Die Schieber können dabei einzeln oder gemeinsam in zueinander parallelen Zugebenen verfahren werden. Die axia­ le Öffnung der Überströmkanäle zum Kurbelgehäuse hin er­ folgt durch axiale Schieber, die in Richtung der Zylinder­ achse zu verfahren sind.

Die die Überströmfenster ausbildenden Schieber sind so ge­ staltet, daß sie gleichzeitig die äußeren Rahmenflächen der Überströmfenster zusammen mit den äußeren Kanalseitenwänden ausbilden.

Um die unterschiedlichen Einströmrichtungen zu gestalten, ist vorgesehen, daß die etwa in Längsrichtung zur Zylinder­ achse verlaufenden Rahmenflächen eines Überströmfensters in Ebenen liegen, die sich im Brennraum schneiden. Dabei ist der Schnittwinkel der Ebenen des ersten, auslaßnahen Über­ strömfensters größer, vorzugsweise um das 0,2- bis 0,5-fache größer als der Schnittwinkel der Ebenen des zweiten, aus­ laßfernen Überströmfensters.

Die dem Auslaß zugewandt liegende Rahmenfläche des ersten, auslaßnahen Überströmfensters schließt mit einer Stufe an die im Deckel ausgebildete Kanalmittelwand an. Dabei ist vorgesehen, die dem Brennraum zugewandte, längs der Zylin­ derachse verlaufende Kante der dem Auslaß zugewandt liegen­ den Rahmenfläche des ersten Überströmfensters so anzuord­ nen, daß sie sowohl auf der Innenfläche der Zylinderbohrung liegt als auch in der Ebene einer durch die Kanalmittelwand gebildeten Seitenfläche des auslaßnahen Überströmkanals liegt.

Vorteilhaft wird zwischen dem auslaßnahen Überströmkanal und dem Auslaß eine Einsenkung, Einkerbung oder dergleichen Einstich im Material des Zylinders vorgesehen, um einen er­ höhten Wärmeübergang vom Auslaß auf den auslaßnahen Über­ strömkanal zu vermeiden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachstehend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Zweitaktmo­ tor mit auf gegenüberliegenden Seiten des Zylinders liegenden Überströmkanälen,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die radial nach außen offenen Überströmkanäle des Zylinders bei abgenommenem Deckel.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Zweitaktmotor 1 ist bevorzugt als Antriebsmotor in einem tragbaren, handgeführ­ ten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge, einem Trenn­ schleifer, einem Freischneidegerät, einem Blasgerät oder dergleichen verwendbar. Der Zweitaktmotor 1 besteht im we­ sentlichen aus einem Zylinder 2, in dem ein Brennraum 3 ausgebildet ist. Der Brennraum 3 ist vom Boden 13 eines auf- und abgehenden Kolbens 5 einerseits und von einem Zy­ linderkopf 18 andererseits begrenzt, wobei im Zylinderkopf 18 eine Zündkerze 19 zur Zündung des im Brennraum 3 ver­ dichteten Kraftstoff/Luftgemisches vorgesehen ist.

Der in der Zylinderbohrung auf- und abbewegte Kolben 5 treibt über ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 dre­ hend gelagerte Kurbelwelle 7 an.

In der Zylinderwand 16 sind vom Kolben 5 bzw. dessen Kol­ benhemd 25 gesteuerte Öffnungen vorgesehen. Über einen nahe dem Kurbelgehäuse 4 liegenden Einlaß 11 strömt Ver­ brennungsluft 24 zu, die in einer Gemischaufbereitungs­ vorrichtung 8 mit Kraftstoff angereichert wird und über den Einlaßkanal 9 und den Einlaß 11 in das Kurbelgehäuse 4 ein­ strömt. Der Einlaß 11 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ausschließlich vom Kolbenhemd 25 steuerbar, wobei in der in Fig. 1 gezeigten Hublage des Kolbens 5 der Einlaß 11 voll­ ständig verschlossen ist. Das in das Kurbelgehäuse 4 ange­ saugte Kraftstoff/Luftgemisch wird bei weiterer Abwärts­ bewegung des Kolbens 5 in Richtung auf den unteren Totpunkt verdichtet und über Überströmkanäle 14 aus dem Kurbelge­ häuse 4 in den Brennraum 3 gefördert. Bei der folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 wird das übergeströmte Ge­ misch im Brennraum 3 verdichtet und durch die Zündkerze 19 für einen nächsten Arbeitstakt gezündet. Bei abwärtsfahren­ dem Kolben 5 wird zunächst ein in der Zylinderwand 16 vor­ gesehener Auslaß 10 geöffnet, über den die heißen Ver­ brennungsgase abströmen können; danach öffnen Überström­ fenster 12, 15, um über Überströmkanäle 14 aus dem Kurbel­ gehäuse 4 frisches Gemisch einströmen zu lassen.

Der erste, auslaßnahe Überströmkanal 14 mündet über ein in der Zylinderwand 16 ausgebildetes, auslaßnah liegendes, er­ stes Überströmfenster 15 in den Brennraum 3; ein zweiter, auslaßfern geführter Überströmkanal 14 mündet über ein in der Zylinderwand 16 vorgesehenes zweites Überströmfenster 12 auslaßfern in den Brennraum 3.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind beide Überström­ kanäle 14 an ihren dem Kurbelgehäuse 4 zugewandten Enden 20 axial offen, so daß das über den Einlaßkanal 9 in das Kur­ belgehäuse angesaugte Kraftstoff/Luftgemisch über beide Überströmkanäle 20 in den Brennraum 3 gefördert werden kann. Es kann zweckmäßig sein, durch die auslaßnahen Über­ strömkanäle 14 ausschließlich reine Luft zuzuführen und über die auslaßfernen Überströmkanäle 14 Gemisch. Ein derartiger Motor wäre ein Ladungsschichtungsmotor. Wird bevorzugt in den auslaßnahen Überströmkanal kraftstofffreie Luft vorgelagert, kann der Motor als Spülvorlagenmotor betrieben werden. Der Einfachheit halber ist die un­ terschiedliche Beschaltung der auslaßnahen und der auslaß­ fernen Überströmkanäle 14 nicht näher dargestellt.

Um den Zylinder 2 des Zweitaktmotors 1 als Druckgußteil fertigen zu können, sind die Überströmkanäle 14 als radial nach außen offene Kanäle ausgebildet, die von einem radial aufgesetzten Deckel 23 verschlossen sind. Der Deckel 23 trägt eine Kanalmittelwand 22, die über die axiale Länge der Überströmkanäle verläuft und den auslaßnahen Über­ strömkanal 14 von dem auslaßfernen Überströmkanal 14 trennt. Bei abgenommenen Deckel sind - wie Fig. 3 zeigt - die Kanäle radial nach außen weitgehend vollständig offen; lediglich der Mittelsteg 21 zwischen den Überströmfenstern 15 und 12 sowie die Überströmfenster selbst sind zu er­ kennen.

In der Zylinderwand 16 ist jedes Überströmfenster 12 und 15 von einem Rahmen 30 und 40 begrenzt, wobei der Rahmen etwa parallel zur Zylinderachse 17 verlaufende Rahmenflächen 31, 32 bzw. 41, 42 aufweist.

Die vom Auslaß 10 am weitesten entfernt liegende Rahmen­ fläche 31 des Überströmfensters 15 sowie die vom Auslaß 10 am weitesten entfernt liegende Rahmenfläche 41 des Über­ strömfensters 12 liegen in zueinander parallelen Ebenen 39 und 49. Diese zueinander parallelen Ebenen 39 und 49 der dem Auslaß 10 zugewandt liegenden Rahmenflächen 31 und 41 der Überströmfenster 15 und 12 bilden Zugebenen für Schie­ ber einer Druckgußform. Die am Mittelsteg 21 zwischen den Überströmfenstern 12 ausgebildete Rahmenfläche 31 des Über­ strömfensters 15 ist somit genau parallel zur Rahmenfläche 41 des Überströmfensters 12 liegend ausgebildet, so daß die die Überströmfenster 12 und 15 ausbildenden Schieber in Richtung der Zugebenen 39 und 49 störungsfrei ein- und aus­ gefahren werden können. Zweckmäßig liegt dabei die Rahmen­ fläche 41 des auslaßnahen Überströmfensters 12 in einer Ebene mit der Kanalseitenwand 50 des auslaßfernen Über­ strömkanals 14; die Kanalseitenwand 51 und die Rahmen­ flächen 41 liegen gemeinsam in der Zugebene 49.

Die Zugebenen 39 und 49 schneiden die Längsmittelachse 26 des Auslasses 10 jeweils in einem zum Auslaß 10 offenen Winkel 34 bzw. 44, der vorzugsweise kleiner als 90° ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Winkel 34 bzw. 44 ei­ ne Größe von etwa 70° bis 80°.

Die einander gegenüberliegenden Rahmenflächen 31 und 32 des Rahmens 30 des Überströmfensters 15 bzw. die einander ge­ genüberliegenden Rahmenflächen 41 und 42 des Rahmens 40 des Überströmfensters 12 liegen zueinander nicht parallel. Die dem Auslaß 10 abgewandt liegende Rahmenfläche 32 des Über­ strömfensters 15 bestimmt eine Ebene 33, die die Zugebene 39 des Rahmenteils 31 in einem zum Überströmfenster 15 offenen Winkel 35 von weniger als 90° schneidet. Im gezeig­ ten Ausführungsbeispiel ist der Winkel 35 etwa 60° groß.

In gleicher Weise bestimmt die dem Auslaß 10 abgewandt lie­ gende Rahmenfläche 42 des Überströmfensters 12 eine Ebene 43, welche die Zugebenen 49 in einem Winkel 45 schneidet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 30° groß ist. Die Schnittgeraden 46, 47 der Ebenen 33 und 39 bzw. 43 und 49 liegen im Brennraum nahe der Zylinderwand 16 und vorzugs­ weise etwa parallel zur Zylinderachse 17.

Die Rahmenfläche 32 des auslaßnahen Überströmfensters 15 liegt mit der Kanalseitenwand 51 gemeinsam in der Ebene 33. In gleicher Weise liegt die dem Auslaß 10 abgewandte Rah­ menfläche 42 des auslaßfernen Überströmfensters 12 in einer Ebene 29 mit der Seitenfläche 27 der im Deckel 23 ausge­ bildeten Kanalmittelwand 22.

In Abweichung von dieser Gestaltung liegt die dem Auslaß 10 zugewandte Rahmenfläche 31 des auslaßnahen Überström­ fensters 15 in einem Winkel 36 zur zugeordneten Seitenwand 28 der Kanalmittelwand 22. Die durch die Seitenwand 28 be­ stimmte Ebene 29 schneidet die Zugebene 39 unter einem zum Deckel 23 öffnenden Winkel 36, der im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel etwa 30° beträgt. Zwischen dem Mittelsteg 21 und der Kanalmittelwand 22 im Deckel 23 ist eine dem Über­ strömfenster 15 zugewandt liegende Stufe 37 ausgebildet.

Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die dem Brennraum 3 zugewandt liegende, parallel zur Zylinderachse 17 ver­ laufende Kante 38 der Rahmenfläche 31 genau in der durch die Seitenwand 28 der Kanalmittelwand 22 gebildeten Ebene 29 und der Zylinderinnenwand liegt. Auf diese Weise ist ei­ ne Beeinträchtigung der in den Brennraum eintretenden Strö­ mung durch die Stufe 37 weitgehend ausgeschlossen.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, zwischen dem auslaßnahen Überströmfenster 15 bzw. dem auslaßnahen Über­ strömkanal 14 und dem an den Auslaß 10 anschließenden Aus­ laßstutzen des Zylinders 2 eine Einsenkung, Einkerbung oder dergleichen Einstich 48 vorzusehen. Mit diesem Einstich, der durch einen entsprechenden Fortsatz eines Schiebers ge­ bildet sein kann, soll der Wärmeübergang zwischen dem Aus­ laß 10 und dem auslaßnahen Überströmkanal 14 reduziert wer­ den. Es kann so eine Temperaturabsenkung im Bereich des Überströmkanals 14 erzielt werden, was zu einer besseren Füllung des Brennraums führt.

Claims (10)

1. Zylinder für einen Zweitaktmotor, insbesondere für ei­ nen Zweitaktmotor als Antriebsmotor in einem tragbaren, handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge, einem Freischneidegerät, einem Trennschleifer oder der­ gleichen, mit einem in dem Zylinder (2) ausgebildeten Brennraum (3), der von einem Kolben (5) begrenzt ist, mit einem in der Zylinderwand (16) vorgesehenen Auslaß (10) zum Abführen der Verbrennungsgase aus dem Brenn­ raum (3) und mit Überströmkanälen (14), über die dem Brennraum (3) die zum Betrieb des Zweitaktmotors not­ wendigen Betriebsmittel zugeführt sind, wobei ein er­ ster Überströmkanal (14) über ein in der Zylinderwand (16) ausgebildetes, auslaßnahe liegendes erstes Über­ strömfenster (15) in den Brennraum (3) mündet und ein zweiter Überströmkanal (14) über ein in der Zylinder­ wand (16) vorgesehenes, auslaßfern liegendes, zweites Überströmfenster (12) in den Brennraum (3) mündet, und die Überströmkanäle (14) in der Zylinderwand (16) als radial nach außen offene Kanäle ausgebildet sind, die durch einen aufgesetzten Deckel (23) verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung der Zylinderbohrung dem Auslaß (10) zugewandt liegenden, etwa parallel zur Zylinderachse (17) verlaufenden Rah­ menflächen (31, 41) des ersten und zweiten Überström­ fensters (15, 12) in zueinander parallelen Zugebenen (39, 49) liegen.

2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Rahmenfläche (32, 41) eines Überströmfensters (12, 15) in einer Ebene mit der äußeren Kanalseitenwand (50, 51) der Überströmkanäle (14) liegt.

3. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa parallel zur Zy­ linderachse (17) liegenden Rahmenflächen (31, 32; 41 42) eines Überströmfensters (12, 15) in Ebenen (33, 39; 43, 49) liegen, die sich im Brennraum (3) schneiden.

4. Zylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittwinkel (35) der Ebenen (33, 39) des ersten, auslaßnahen Überström­ fensters (15) größer, vorzugsweise etwa 0,2- bis 0,5-fach größer als der Schnittwinkel (45) der Ebenen (43, 49) des zweiten, auslaßfernen Überströmfensters (12) ist.

5. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugebenen (39, 49) die Längsmittelachse (26) des Auslasses (10) in einem zum Auslaß (10) offenen Winkel (34, 44) schneidet, der vor­ zugsweise kleiner als 90° ist.

6. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Auslaß (10) zuge­ wandt liegende Rahmenfläche (31) des ersten, auslaß­ nahen Überströmfensters (15) eine Ebene (39) bestimmt, die mit der Seitenfläche (28) der im Deckel (23) ausge­ bildeten Kanalmittelwand des auslaßnahen Überström­ kanals (15) einen zum Deckel (23) geöffneten Winkel (36) von weniger als 90°, vorzugsweise etwa 20° bis 40° bildet.

7. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Auslaß (10) zuge­ wandte Rahmenfläche (31) des ersten, auslaßnahen Über­ strömfensters (15) mit einer Stufe (37) an die im Deckel (23) ausgebildete Kanalmittelwand (22) an­ schließt.

8. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem auslaßnahen Überströmfenster (15) und dem an den Auslaß (10) an­ schließenden Auslaßstutzen des Zylinders (2) im Mate­ rial des Zylinders eine Einsenkung, Einkerbung oder dergleichen Einstich (48) vorgesehen ist.

9. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brennraum (3) zuge­ wandte, längs der Zylinderachse (17) verlaufende Kante (38) der dem Auslaß (10) zugewandt liegenden Rahmen­ fläche (31) des ersten Überströmfensters (15) in der Ebene (29) einer durch eine Kanalmittelwand (22) gebil­ deten Seitenfläche (26) des auslaßnahen Überströmkanals (14) liegt.

10. Zylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (38) der Rahmen­ fläche (31) auf der Innenfläche der Zylinderbohrung liegt.