DE10019983B4

DE10019983B4 - Druckgusszylinder für einen Zweitaktmotor

Info

Publication number: DE10019983B4
Application number: DE10019983A
Authority: DE
Inventors: Lars Dipl.-Ing. 73642 Bergmann; Heiko Dipl.-Ing. Dr. 73099 Roßkamp; Igor Dipl.-Ing. 71404 Klaric; Michael Dipl.-Ing. 70734 Raffenberg; Peter Dipl.-Ing. Dr. 73614 Pretzsch
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2000-04-22
Filing date: 2000-04-22
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2020-04-23
Also published as: JP2002004866A; FR2808052B1; US20010032602A1; US6491005B2; FR2808052A1; DE10019983A1

Abstract

Zylinder für einen Zweitaktmotor, insbesondere für einen Zweitaktmotor als Antriebsmotor in einem tragbaren, handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge, einem Freischneidegerät, einem Trennschleifer oder dergleichen, mit einem in dem Zylinder (2) ausgebildeten Brennraum (3), der von einem Kolben (5) begrenzt ist, mit einem in einer Zylinderwand (16) vorgesehenen Auslaß (10) zum Abführen der Verbrennungsgase aus dem Brennraum (3) und mit Überströmkanälen (14), über die dem Brennraum (3) die zum Betrieb des Zweitaktmotors notwendigen Betriebsmittel zugeführt sind, wobei ein erster Überströmkanal (14) über ein in der Zylinderwand (16) ausgebildetes, auslaßnahe liegendes erstes Überströmfenster (15) in den Brennraum (3) mündet und ein zweiter Überströmkanal (14) über ein in der Zylinderwand (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 eine dem Auslaß...

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder für einen Zweitaktmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US-A 5,947,066 ist ein Zylinder für einen Zweitaktmotor bekannt, bei dem die seitlichen Überströmkanäle als radial nach außen offene Kanäle in der Zylinderwand ausgebildet 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.
Die US 4,026,254 zeigt einen Zweitaktmotor, dessen Überströmkanäle zur Zylinderaußenseite hin vom Zylinder begrenzt sind. Nach innen sind die Überströmkanäle von einer Zylinderlaufbuchse begrenzt. Alle parallel zur Zylinderachse verlaufenden Rahmenflächen der Überströmkanäle sind in der Zylinderlaufbuchse ausgebildet und verlaufen parallel zueinander. Die in Zylinderlaufbuchse und im Zylinder ausgebildeten Abschnitte der Überströmkanäle verlaufen in der gleichen Richtung und schließen bündig aneinander an.
Die JP 59-153950 zeigt einen Zweitaktmotor, dessen Zylinder im Druckgußverfahren hergestellt ist. Die Überströmkanäle und Überströmfenster sind in Deckeln ausgebildet, die auf den Zylinder von außen aufgesetzt sind. Alle parallel zur Zylinderlängsachse verlaufenden Rahmenflächen der Überströmfenster verlaufen parallel zueinander.
Die US 1,968,110 zeigt einen Zweitaktmotor, dessen Zylinder in einen Rahmen eingesetzt ist. Die Überströmkanäle sind nach außen von dem Rahmen verschlossen. Die benachbarten Rahmenflächen der Überströmfenster verlaufen parallel zueinander und die jeweils außen liegenden Rahmenflächen verlaufen hierzu geneigt. Die in Zylinder und Rahmen ausgebildeten Wandabschnitte der Überströmkanäle verlaufen in der gleichen Richtung und schließen bündig aneinander an.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckgießbaren 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 Überströmfenster zum Brennraum ist derart, daß die Einströmrichtung der einströmenden Gase unterschiedlich ist. Die unterschiedliche Einströmrichtung bedingt unterschiedliche Winkel der Kanalseitenwände, wobei gemäß der Erfindung vorgesehen ist, die in Umfangsrichtung der Zylinderbohrung dem Auslaß zugewandt liegenden, etwa parallel zur Zylinderachse verlaufenden Rahmenflächen des auslaßnahen und des auslaßfernen Überströmfensters einer Seite, in zueinander parallelen Zugebenen anzuordnen. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, ohne Hinterschneidungen, Vorsprünge oder dergleichen die beiden auf einer Seite liegenden Überströmfenster durch radial von außen verfahrbare Schieber auszubilden. Die Schieber können dabei einzeln oder gemeinsam in zueinander parallelen Zugebenen verfahren werden. Die axiale Öffnung der Überströmkanäle zum Kurbelgehäuse hin erfolgt durch axiale Schieber, die in Richtung der Zylinderachse zu verfahren sind.
Die die Überströmfenster ausbildenden Schieber sind so gestaltet, 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 Zylinderachse verlaufenden Rahmenflächen eines Überströmfensters in Ebenen liegen, die sich im Brennraum schneiden. Dabei ist der Schnittwinkel der Ebenen des ersten, auslaßnahen Überströmfensters größer, vorzugsweise um das 0,2 bis 0,5 fache größer als der Schnittwinkel der Ebenen des zweiten, auslaßfernen 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 Zylinderachse verlaufende Kante der dem Auslaß zugewandt liegenden Rahmenfläche des ersten Überströmfensters so anzuordnen, 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 erhöhten Wärmeübergang vom Auslaß auf den auslaßnahen Überströmkanal zu vermeiden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachstehend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch einen Zweitaktmotor mit auf gegenüberliegenden Seiten des Zylinders liegenden Überströmkanälen,
2 einen schematischen Schnitt längs der Linie II-II in 1,
3 eine Draufsicht auf die radial nach außen offenen Überströmkanäle des Zylinders bei abgenommenem Deckel.
Der in 1 schematisch dargestellte Zweitaktmotor 1 ist bevorzugt als Antriebsmotor in einem tragbaren, handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge, einem Trennschleifer, einem Freischneidegerät, einem Blasgerät oder dergleichen verwendbar. Der Zweitaktmotor 1 besteht im wesentlichen 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 Zylinderkopf 18 andererseits begrenzt, wobei im Zylinderkopf 18 eine Zündkerze 19 zur Zündung des im Brennraum 3 verdichteten Kraftstoff/Luftgemisches vorgesehen ist.
Der in der Zylinderbohrung auf- und abbewegte Kolben 5 treibt über ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehend gelagerte Kurbelwelle 7 an.
In der Zylinderwand 16 sind vom Kolben 5 bzw. dessen Kolbenhemd 25 gesteuerte Öffnungen vorgesehen. Über einen nahe dem Kurbelgehäuse 4 liegenden Einlaß 11 strömt Verbrennungsluft 24 zu, die in einer Gemischaufbereitungsvorrichtung 8 mit Kraftstoff angereichert wird und über den Einlaßkanal 9 und den Einlaß 11 in das Kurbelgehäuse 4 einströmt. Der Einlaß 11 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ausschließlich vom Kolbenhemd 25 steuerbar, wobei in der in 1 gezeigten Hublage des Kolbens 5 der Einlaß 11 vollständig verschlossen ist. Das in das Kurbelgehäuse 4 angesaugte Kraftstoff/Luftgemisch wird bei weiterer Abwärtsbewegung des Kolbens 5 in Richtung auf den unteren Totpunkt verdichtet und über Überströmkanäle 14 aus dem Kurbelgehäuse 4 in den Brennraum 3 gefördert. Bei der folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 wird das übergeströmte Gemisch im Brennraum 3 verdichtet und durch die Zündkerze 19 für einen nächsten Arbeitstakt gezündet. Bei abwärtsfahrendem Kolben 5 wird zunächst ein in der Zylinderwand 16 vorgesehener Auslaß 10 geöffnet, über den die heißen Verbrennungsgase abströmen können; danach öffnen Überströmfenster 12, 15, um über Überströmkanäle 14 aus dem Kurbelgehäuse 4 frisches Gemisch einströmen zu lassen.
Der erste, auslaßnahe Überströmkanal 14 mündet über ein in der Zylinderwand 16 ausgebildetes, auslaßnah liegendes, erstes 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 1 sind beide Überströmkanäle 14 an ihren dem Kurbelgehäuse 4 zugewandten Enden 20 axial offen, so daß das über den Einlaßkanal 9 in das Kurbelgehäuse angesaugte Kraftstoff/Luftgemisch über beide Überströmkanäle 20 in den Brennraum 3 gefördert werden kann. Es kann zweckmäßig sein, durch die auslaßnahen Überströmkanäle 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 unterschiedliche Beschaltung der auslaßnahen und der auslaßfernen 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 Überströmkanal 14 von dem auslaßfernen Überströmkanal 14 trennt. Bei abgenommenen Deckel sind – wie 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 erkennen.
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 Rahmenfläche 31 des Überströmfensters 15 sowie die vom Auslaß 10 am weitesten entfernt liegende Rahmenfläche 41 des Überströmfensters 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 Schieber einer Druckgußform. Die am Mittelsteg 21 zwischen den Überströmfenstern 12 ausgebildete Rahmenfläche 31 des Überströmfensters 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 ausgefahren werden können. Zweckmäßig liegt dabei die Rahmenfläche 41 des auslaßnahen Überströmfensters 12 in einer Ebene mit der Kanalseitenwand 50 des auslaßfernen Überströmkanals 14; die Kanalseitenwand 51 und die Rahmenflächen 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 eine Größe von etwa 70° bis 80°.
Die einander gegenüberliegenden Rahmenflächen 31 und 32 des Rahmens 30 des Überströmfensters 15 bzw. die einander gegenüberliegenden Rahmenflächen 41 und 42 des Rahmens 40 des Überströmfensters 12 liegen zueinander nicht parallel. Die dem Auslaß 10 abgewandt liegende Rahmenfläche 32 des Überströmfensters 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 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Winkel 35 etwa 60° groß.
In gleicher Weise bestimmt die dem Auslaß 10 abgewandt liegende 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 vorzugsweise 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 Rahmenfläche 42 des auslaßfernen Überströmfensters 12 in einer Ebene 29 mit der Seitenfläche 27 der im Deckel 23 ausgebildeten Kanalmittelwand 22.
In Abweichung von dieser Gestaltung liegt die dem Auslaß 10 zugewandte Rahmenfläche 31 des auslaßnahen Überströmfensters 15 in einem Winkel 36 zur zugeordneten Seitenwand 28 der Kanalmittelwand 22. Die durch die Seitenwand 28 bestimmte Ebene 29 schneidet die Zugebene 39 unter einem zum Deckel 23 öffnenden Winkel 36, der im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 30° beträgt. Zwischen dem Mittelsteg 21 und der Kanalmittelwand 22 im Deckel 23 ist eine dem Überströmfenster 15 zugewandt liegende Stufe 37 ausgebildet.
Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die dem Brennraum 3 zugewandt liegende, parallel zur Zylinderachse 17 verlaufende 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 eine Beeinträchtigung der in den Brennraum eintretenden Strömung durch die Stufe 37 weitgehend ausgeschlossen.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, zwischen dem auslaßnahen Überströmfenster 15 bzw. dem auslaßnahen Überströmkanal 14 und dem an den Auslaß 10 anschließenden Auslaßstutzen des Zylinders 2 eine Einsenkung, Einkerbung oder dergleichen Einstich 48 vorzusehen. Mit diesem Einstich, der durch einen entsprechenden Fortsatz eines Schiebers gebildet sein kann, soll der Wärmeübergang zwischen dem Auslaß 10 und dem auslaßnahen Überströmkanal 14 reduziert werden. Es kann so eine Temperaturabsenkung im Bereich des Überströmkanals 14 erzielt werden, was zu einer besseren Füllung des Brennraums führt.

Claims

Zylinder für einen Zweitaktmotor, insbesondere für einen Zweitaktmotor als Antriebsmotor in einem tragbaren, handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorkettensäge, einem Freischneidegerät, einem Trennschleifer oder dergleichen, mit einem in dem Zylinder (2) ausgebildeten Brennraum (3), der von einem Kolben (5) begrenzt ist, mit einem in einer Zylinderwand (16) vorgesehenen Auslaß (10) zum Abführen der Verbrennungsgase aus dem Brennraum (3) und mit Überströmkanälen (14), über die dem Brennraum (3) die zum Betrieb des Zweitaktmotors notwendigen Betriebsmittel zugeführt sind, wobei ein erster Überströmkanal (14) über ein in der Zylinderwand (16) ausgebildetes, auslaßnahe liegendes erstes Überströmfenster (15) in den Brennraum (3) mündet und ein zweiter Überströmkanal (14) über ein in der Zylinderwand (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 eine dem Auslaß (10) zugewandt liegende Rahmenfläche (31) des ersten, auslaßnahen Überströmfensters (15) eine Ebene (39) bestimmt, die mit einer Seitenfläche (28) einer im Deckel (23) ausgebildeten Kanalmittelwand (22) des auslaßnahen Überströmkanals (15) einen zum Deckel (23) geöffneten Winkel (36) von weniger als 90° bildet.
Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung der Zylinderbohrung dem Auslaß (10) zugewandt liegende, etwa parallel zur Zylinderachse (17) verlaufende Rahmenflächen (31, 41) des ersten und zweiten Überströmfensters (15, 12) in zueinander parallelen Zugebenen (39, 49) liegen.
Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Rahmenfläche (32, 41) eines Überströmfensters (12, 15) in einer Ebene mit einer äußeren Kanalseitenwand (50, 51) der Überströmkanäle (14) liegt.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa parallel zur Zylinderachse (17) liegenden Rahmenflächen (31, 32; 41, 42) eines Überströmfensters (12, 15) in Ebenen (33, 39; 43, 49) liegen, die sich im Brennraum (3) schneiden.
Zylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittwinkel (35) der Ebenen (33, 39) des ersten, auslaßnahen Überströmfensters (15) größer, vorzugsweise etwa 0,2 bis 0,5 fachgrößer als der Schnittwinkel (45) der Ebenen (43, 49) des zweiten, auslaßfernen Überströmfensters (12) ist.
Zylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugebenen (39, 49) die Längsmittelachse (26) des Auslasses (10) in einem zum Auslaß (10) offenen Winkel (34, 44) schneidet, der vorzugsweise kleiner als 90° ist.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene (39), die von der dem Auslaß (10) zugewandt liegenden Rahmenfläche (31) des ersten, auslaßnahen Überströmfensters (15) bestimmt ist, mit der Seitenfläche (28) der im Deckel (23) ausgebildeten Kanalmittelwand des auslaßnahen Überströmkanals (15) einen zum Deckel (23) geöffneten Winkel (36) von etwa 20° bis 40° bildet.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Auslaß (10) zugewandte Rahmenfläche (31) des ersten, auslaßnahen Überströmfensters (15) mit einer Stufe (37) an die im Deckel (23) ausgebildete Kanalmittelwand (22) anschließt.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem auslaßnahen Überströmfenster (15) und einem an den Auslaß (10) anschließenden Auslaßstutzen des Zylinders (2) im Material des Zylinders eine Einsenkung, Einkerbung oder dergleichen Einstich (48) vorgesehen ist.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Brennraum (3) zugewandte, längs der Zylinderachse (17) verlaufende Kante (38) der dem Auslaß (10) zugewandt liegenden Rahmenfläche (31) des ersten Überströmfensters (15) in der Ebene (29) einer durch eine Kanalmittelwand (22) gebildeten Seitenfläche (26) des auslaßnahen Überströmkanals (14) liegt.
Zylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (38) der Rahmenfläche (31) auf der Innenfläche der Zylinderbohrung liegt.