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Die Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Zweitaktmotors.
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Aus der japanischen Patentanmeldung
JP 2000170538A ist ein Zweitaktmotor bekannt, dessen auslaßnahe Überströmkanäle gegenüber dem Zylinderinnenraum über Einstellwände begrenzt sind. Die Einstellwand muß in ihrer Lage gesichert werden. Gleichzeitig müssen vorhandene Toleranzen ausgeglichen werden.
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Die
JP 2002089357 A zeigt einen Zweitaktmotor, in dessen Zylinder eine Laufbuchse eingeschoben ist. Die Laufbuchse besitzt benachbart zum Zylinderkopf einen nach außen ragenden Rand, der zwischen Zylinderkopf und Zylinderkörper ragt und an dem die Laufbuchse zwischen Zylinderkopf und Zylinderkörper gehalten ist.
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Die
JP 55001530 A zeigt einen Zylinder, in den eine Laufbuchse eingeschoben ist. Die Laufbuchse ist von einem seitlich in den Zylinder eingeschobenen Bolzen fixiert, so dass die Laufbuchse sich in Längsrichtung und Umfangsrichtung nicht bewegen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweitaktmotor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der vorteilhaft hergestellt werden kann sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Zweitaktmotors anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch einen Zweitaktmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19, einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 24 gelöst.
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Durch die Lagesicherung der Einstellwand zum Zylinderinnenraum hin durch mit dem Zylinder einteilig ausgebildete Mittel wird die Anzahl der zu montierenden Einzelteile gesenkt. Die Mittel werden zweckmäßig in einem Verfahrensschritt mit dem Zylinder hergestellt. Da in Richtung auf den Zylinderinnenraum keine zusätzlichen Haltemittel vorgesehen werden müssen, ist eine Beeinträchtigung der Zylinderinnenwand und damit der Kolbenlaufbahn durch die Haltemittel ausgeschlossen.
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Es ist vorgesehen, daß die Einstellwand an mindestens einer etwa senkrecht zur Umfangrichtung des Zylinders verlaufenden Längsseite zum Zylinderinnenraum hin gehalten ist. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die in Richtung der Zylinderlängsachse liegenden Seiten gleichzeitig Begrenzungen von Einlaß- bzw. Mündungsfenster in den Brennraum bzw. das Kurbelgehäuse darstellen. Weiterhin ermöglicht diese Ausbildung das axiale Einschieben der Einstellwände bei der Montage etwa in Richtung der Zylinderlängsachse. Vorteilhaft ist die Einstellwand in einer Montageöffnung im Zylinder angeordnet, wobei die senkrecht zur Zylinderlängsachse gemessene Breite der Montageöffnung insbesondere größer als die Breite des im Bereich der Montageöffnung angeordneten Überströmkanals ist. Die Einstellwand ragt dadurch in Umfangsrichtung über den Überströmkanal hinaus. Dadurch ist eine sichere Abdichtung des Überströmkanals zum Zylinderinnenraum hin gewährleistet. Gleichzeitig ist Bauraum für weitere Mittel zur Fixierung der Einstellwand, insbesondere in radialer Richtung nach außen, geschaffen.
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Vorteilhaft sind die Mittel zur Fixierung der Einstellwand in Richtung auf den Zylinderinnenraum dadurch gebildet, daß der Abstand der etwa in Richtung der Zylinderlängsachse verlaufenden Längsseiten der Montageöffnung auf der dem Zylinderinnenraum zugewandten Seite kleiner ist als die etwa in Umfangsrichtung gemessene Breite der Einstellwand auf der gleichen Höhe. Durch diese Ausbildung kommt die Einstellwand in Richtung auf den Zylinderinnenraum gesehen im Bereich ihrer Längsseiten hinter der Montageöffnung zu liegen und ist dadurch formschlüssig fixiert. Zur einfachen Montage und zum Ausgleich von Toleranzen ist vorgesehen, daß Einstellwand und Montageöffnung an ihren Längsseiten gegenüber der Zylinderlängsachse geneigt sind, wobei die gegenüberliegenden Längsseiten der Einstellwand bzw. der Montageöffnung in Richtung auf den Brennraum aufeinander zulaufen.
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Zur Vermeidung von Beeinträchtigungen der Kolbenlaufbahn ist vorgesehen, daß die zum Zylinderinnenraum weisende Innenwand der Einstellwand gegenüber der Zylinderinnenwand radial nach außen versetzt ist. Ein Kontakt des Kolbens mit der Einstellwand ist dadurch vermieden. Mehrere, insbesondere zwei Überströmkanäle sind durch eine gemeinsame Einstellwand begrenzt. Hierdurch läßt sich die Teileanzahl weiter vermindern. Gleichzeitig wird die Montage dieser größeren Einstellwand erleichtert. Alle Einstellwände zusammengenommen erstrecken sich in Umfangsrichtung über 35% bis 70% der Zylinderinnenwand.
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Zum Ausgleich von Toleranzen ist vorgesehen, daß die Einstellwand durch ein Sicherungselement fixiert ist. Insbesondere fixiert das Sicherungselement die Einstellwand in radialer Richtung nach außen. Zum Ausgleich von Toleranzen ist vorgesehen, daß das Sicherungselement mindestens in radialer Richtung zur Zylinderlängsachse federnde Eigenschaften besitzt. Das Sicherungselement ist zweckmäßig auf der dem Zylinderinnenraum abgewandten Seite der Einstellwand, insbesondere in einer Aufnahme zwischen Einstellwand und Zylinder, angeordnet. Das Sicherungselement kann die Einstellwand so in Richtung auf den Zylinderinnenraum gegen die Mittel drücken, die die Einstellwand in Richtung auf den Zylinderinnenraum halten. Dadurch ist eine sichere Fixierung der Einstellwand gewährleistet. Insbesondere ist als Sicherungselement ein Spannstift vorgesehen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, daß das Sicherungselement Klebstoff ist. Vorteilhaft erstreckt sich das Sicherungselement über einen Großteil der Länge der Einstellwand. Eine einfache Herstellbarkeit und eine sichere Fixierung kann erreicht werden, wenn die Einstellwand durch eine Schweißung oder eine Lötung fixiert ist. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, daß die Einstellwand im Zylinder eingepreßt ist.
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Für das Verfahren zur Herstellung eines Zweitaktmotors mit zum Zylinderinnenraum offenen Überströmkanälen ist die Herstellung des Zylinders im Druckgußverfahren vorgesehen. In den Zylinder wird mindestens eine Einstellwand zwischen Zylinderinnenraum und Überströmkanal eingeschoben und die Einstellwand nach dem Einschieben über ein Sicherungselement fixiert. Das Einschieben einer Einstellwand und deren Fixierung über ein Sicherungselement ermöglicht eine einfache, kostengünstige Herstellung. Durch das Sicherungselement können Fertigungstoleranzen auf einfache Weise ausgeglichen werden. Gleichzeitig wird die Einstellwand sicher im Zylinder gehalten.
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Insbesondere wird das Sicherungselement etwa parallel zur Einschubrichtung der Einstellwand eingeschoben. Das Sicherungselement wird etwa in Richtung der Zylinderlängsachse vom Kurbelgehäuse in Richtung Brennraum eingeschoben. Zweckmäßig wird die Einstellwand nach der Zylinderbeschichtung in den Zylinder eingeschoben.
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Für eine gute Lagesicherung kann auch die Fixierung der Einstellwand mit Klebstoff vorteilhaft sein. Zweckmäßig kann die Einstellwand auch durch Schweißen oder Löten fixiert werden. Hierdurch werden zusätzliche Befestigungsbauteile nicht benötigt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Zylinders mit eingeschobenen Einstellwänden,
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2 der Zylinder aus 1 ohne Einstellwände,
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3 eine Explosionsdarstellung eines Zylinders mit Einstellwänden und Spannstiften,
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4 die Einstellwände in vergrößerter, perspektivischer Darstellung,
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5 einen Spannstift in vergrößerter, perspektivischer Darstellung,
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6 eine schematische Darstellung eines Zweitaktmotors.
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In 6 ist ein Zweitaktmotor 1 im Längsschnitt schematisch dargestellt. Der Zweitaktmotor 1 weist einen Zylinder 2 mit einem darin ausgebildeten Brennraum 3 auf. Der Brennraum 3 ist durch einen in Richtung der Zylinderlängsachse 16 auf- und abgehenden Kolben 5 begrenzt. Der Kolben 5 treibt über ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerte Kurbelwelle 7 an. Über den Einlaß 8 gelangt Kraftstoff/Luft-Gemisch beispielsweise aus einer Gemischaufbereitungseinrichtung ins Kurbelgehäuse 4. Es kann jedoch auch lediglich Verbrennungsluft ins Kurbelgehäuse 4 geführt und der Kraftstoff beispielsweise in den Brennraum 3 eingespritzt werden. Aus dem Brennraum 3 führt ein Auslaß 9 zur Abfuhr von Abgasen. In bestimmten Stellungen des Kolbens 5 ist das Kurbelgehäuse 4 mit dem Brennraum 3 über Überströmkanäle 10, 11 fluidisch verbunden. Der auslaßnahe Überströmkanal 10 ist über ein Mündungsfenster 14 mit dem Kurbelgehäuse 4 und über ein Einlaßfenster 12 mit dem Brennraum 3 verbunden. Der auslaßferne Überströmkanal 11 weist zur Verbindung mit dem Kurbelgehäuse 4 ein Mündungsfenster 15 und zur Verbindung mit dem Brennraum 3 ein Einlaßfenster 13 auf. Zweckmäßig sind symmetrisch zu einer Auslaß 9 und Einlaß 8 etwa mittig teilenden Ebene jeweils zwei auslaßnahe Überströmkanäle 10 und zwei auslaßferne Überströmkanäle 11 angeordnet.
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Dem Kurbelgehäuse 4 wird über den Einlaß 8 Kraftstoff/Luft-Gemisch zugeführt. Bei Bewegung des Kolbens 5 in Richtung auf das Kurbelgehäuse 4 wird das Gemisch im Kurbelgehäuse 4 verdichtet. Sobald die Einlaßfenster 12, 13 zum Brennraum 3 hin öffnen, strömt das verdichtete Kraftstoff/Luft-Gemisch durch die Überströmkanäle 10 und 11 in den Brennraum 3 ein. Dort wird es bei Bewegung des Kolbens 5 in Richtung auf den oberen Totpunkt weiter verdichtet und im Bereich des oberen Totpunkts von einer Zündkerze 17 gezündet. Sobald der Auslaß 9 bei der folgenden Abbewegung des Kolbens 5 freigegeben ist, werden die Abgase aus dem Brennraum 3 von dem aus den Überströmkanälen 10 und 11 nachströmenden frischen Kraftstoff/Luft-Gemisch durch den Auslaß 9 verdrängt.
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In 1 ist ein Zylinder 2 in perspektivischer Darstellung mit Blickrichtung zum Brennraum 3 dargestellt. In 2 ist der Zylinder 2 in einer Ansicht entsprechend der in 1, jedoch ohne Einstellwände 19 dargestellt. Der Zylinder 2 weist einen Einlaß 8 und einen etwa gegenüberliegend angeordneten Auslaß 9 auf. Wie insbesondere in 1 dargestellt, sind im Zylinder 2 zwei auslaßnahe Überströmkanäle 10 und zwei auslaßferne Überströmkanäle 11 angeordnet, die jeweils etwa symmetrisch zu einer Einlaß 8 und Auslaß 9 etwa mittig teilenden Ebene liegen. Die Überströmkanäle 10, 11 sind zum Zylinderinnenraum 18 über zwei symmetrisch angeordnete Einstellwände 19 begrenzt, wobei jede Einstellwand 19 zwei benachbart liegende Überströmkanäle 10 und 11 begrenzt. Die Einstellwände 19 sind jeweils in einer Montageöffnung 20 angeordnet. In Richtung auf den Zylinderinnenraum 18 sind die Einstellwände 19 durch mit dem Zylinder 2 einteilig ausgebildete Mittel, nämlich die an die Einstellwände 19 angrenzenden Längsseiten 24 der Montageöffnungen 20, in denen die Einstellwände 19 angeordnet sind, gehalten. Die in 4 dargestellten Längsseiten 21 der Einstellwände 19 liegen dabei an den Längsseiten 24 der Montageöffnungen 20 an. Mit Längsseiten sind dabei in Richtung der Zylinderlängsachse 16 verlaufende, etwa in radialer Richtung liegende Seiten bezeichnet.
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Sowohl die Längsseiten 24 der Montageöffnung 20 als auch die Längsseiten 21 einer Einstellwand 19 sind gegenüber der Zylinderlängsachse 16 um einen Winkel γ geneigt. Die beiden gegenüberliegenden Längsseiten 21 der Einstellwand 19 und die beiden gegenüberliegenden Längsseiten 24 der Montageöffnung 20 laufen dabei in Richtung auf den Brennraum 3 aufeinander zu. Die Einstellwand 19 liegt somit etwa keilförmig in der Montageöffnung 20, die in 2 dargestellt ist.
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Die dem Zylinderinnenraum 18 zugewandte Innenwand 22 der Einstellwand 19 weist gegenüber der Zylinderinnenwand 23 einen radialen Abstand i auf. Die Innenwand 22 der Einstellwand 19 ist dabei gegenüber der Zylinderinnenwand 23 radial nach außen versetzt. Der radiale Abstand i kann beispielsweise 0,1 mm bis 0,2 mm betragen. Auf der dem Einlaß 8 zugewandten Seite sind die Längsseiten 21 und 24 von Einstellwand 19 und Montageöffnung 20 gegenüber einer Radialen 25 zur Zylinderlängsachse 16 um einen Winkel α geneigt. Der Neigungswinkel α ist dabei so gewählt, daß die Längsseite 21 der Einstellwand 19 mit der Innenwand 22 der Einstellwand 19 einen stumpfen Winkel einschließt.
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Der in 2 dargestellte Abstand a der Längsseiten 24 einer Montageöffnung 20 auf der dem Zylinderinnenraum 18 zugewandten Seite ist zweckmäßig kleiner als die in 1 dargestellte Breite b der Einstellwand 19, wobei Abstand a und Breite b jeweils etwa auf derselben Höhe gemessen sind. Höhe bezeichnet dabei die Lage in Richtung der Zylinderlängsachse 16. Die Breite b der Einstellwand 19 wird dabei senkrecht zur Zylinderlängsachse 16 und etwa in Umfangsrichtung gemessen, wobei die Breite b den Abstand der in radialer Richtung außen liegenden Bereiche der Einstellwand 19 bezeichnet. Die Breite b entspricht etwa der Breite f der Montageöffnung 20 in der entsprechenden Richtung und jeweils in der gleichen Höhe gemessen. Die Breite f der Montageöffnung ist größer als die Summe der etwa in Umfangsrichtung gemessenen Breite g des Überströmkanals 10 und der Breite h des Überströmkanals 11. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, daß eine Einstellwand 19 nur einen Überströmkanal abdeckt. In diesem Fall ist die betreffende Montageöffnung breiter als der zugeordnete Überströmkanal.
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Zweckmäßig erstrecken sich alle Einstellwände zusammengenommen über 35% bis 70% der Zylinderinnenwand 23. Bei Anordnung von zwei symmetrisch ausgebildeten Einstellwänden 19 im Zylinder 2 erstreckt sich somit jede Einstellwand 19 in Umfangsrichtung über etwa 17% bis 35% der Zylinderinnenwand 23. Eine Einstellwand 19, die nur einen Überströmkanal abdeckt, kann eine entsprechend geringere Ausdehnung in Umfangsrichtung haben.
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Die Einstellwände 19 sind über Spannstifte 26 im Zylinder 2 fixiert. Die Spannstifte 26 ragen dabei in Aufnahmen 27, die zweiteilig ausgebildet und zwischen Einstellwand 19 und Zylinder 2 angeordnet sind. Wie in 2 dargestellt, wird jeweils ein Abschnitt 27' der Aufnahme 27 durch den Zylinder 2 gebildet. Auf der dem Einlaß 8 zugewandten Seite weisen die Einstellwände 19 in Richtung auf das Kurbelgehäuse 4 Erhöhungen 28 auf, die etwa eben mit einem am Zylinder 2 ausgebildeten Bund 34 abschließen. Bei der Montage des Zylinders 2 auf ein Kurbelgehäuse dient der Bund 34 zur Lagesicherung der beiden Teile. Kurbelgehäuse und Zylinder 2 werden über die Befestigungsöffnungen 29 im Zylinder 2 miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt.
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Die Überströmkanäle 10 und 11 sind über eine im Zylinder 2 ausgebildete Trennwand 35 in Umfangsrichtung voneinander getrennt. An der dem Brennraum 2 zugewandten Seite der Trennwand 35 ist ein Steg 32 angeordnet, der sich von der Trennwand 35 in Richtung auf den Zylinderinnenraum 18 erstreckt. Entsprechend dem Steg 32 weisen die Einstellwände 19 wie in 4 dargestellt einen Schlitz 31 auf, der den Steg 32 umgreift. Dadurch ist die Lagesicherung der Einstellwände 19 gewährleistet.
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In 3 ist der Zylinder 2 mit zwei symmetrisch ausgebildeten Trennwänden 19 sowie vier Spannstiften 26 in Explosionsdarstellung dargestellt. Zur Montage wird zuerst der Zylinder 2 im Druckgußverfahren hergestellt. Die Einstellwände 19 werden dann in Richtung des Pfeils 33 in die Montageöffnungen 20 im Zylinder 2 eingeschoben. Anschließend werden die Einstellwände 19 über Spannstifte 26 fixiert. Die Spannstifte 26 werden dabei ebenfalls in Richtung des Pfeils 33 parallel zur Zylinderlängsachse 16 eingeschoben. Die Spannstifte 26 kommen dabei in Aufnahmen 27 zu liegen, wobei jede Aufnahme 27 durch einen im Zylinder 2 ausgebildeten Abschnitt 27' und einen an der Einstellwand 19 ausgebildeten Abschnitt 27'' gebildet ist. Jede Einstellwand 19 wird durch zwei Spannstifte 26 fixiert. Die Spannstifte 26 kommen zwischen Zylinder und Einstellwand 19 zur Anlage und drücken die Einstellwände 19 in Richtung auf den Zylinderinnenraum 18. Durch die um den Winkel α geneigten Längsseiten von Montageöffnung 24 und Einstellwand 19 werden diese so fixiert.
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In 4 sind zwei symmetrisch ausgebildete Einstellwände 19 in perspektivischer Darstellung vergrößert dargestellt. Auf der dem Einlaß 8 zugewandten Seite 36 ist auf der dem Kurbelgehäuse 4 zugewandten Seite 37 die Erhöhung 28 angeordnet. Die Erhöhung 28 erstreckt sich dabei über etwa die Hälfte der radialen Erstreckung der Einstellwand 19 in diesem Bereich. Radial außerhalb der Erhöhung 28 besitzt die Einstellwand 19 eine Länge d. Der in 5 dargestellte Spannstift 26 besitzt eine Länge e, die etwa der Länge d der Einstellwand entspricht. Mit Länge ist dabei jeweils die Erstreckung in Richtung der Zylinderlängsachse 16 bezeichnet. Der Spannstift 26 erstreckt sich somit etwa über die gesamte Länge d der Einstellwand 19. Der Spannstift 26 weist einen Längsschlitz 30 auf. Der Spannstift ist zylindrisch und hohl ausgebildet, so daß er durch den Schlitz 30 federnde Eigenschaften besitzt. In eingebautem Zustand drückt der Spannstift 26 in radialer Richtung zur Zylinderlängsachse 16 somit gegen die Einstellwände 19.
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Es kann zweckmäßig sein, als Sicherungselement anstatt der Spannstifte Klebstoff vorzusehen. Auch durch den Einsatz von Klebstoff können radiale Toleranzen ausgeglichen werden. Zum Toleranzausgleich kann außerdem zusätzlich oder alternativ eine Dichtung zwischen Einstellwand 19 und Zylinder 2 vorgesehen sein. Zur Lagesicherung können die Einstellwände auch eingepreßt werden. Auch metallische Verbindungen wie Schweißen oder Löten können zweckmäßig sein. Die Einstellwand 19 kann beispielsweise aus Aluminium bestehen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, andere Materialien wie beispielsweise Kunststoff einzusetzen. Anstatt der etwa in radialer Richtung verlaufenden oder gegenüber dieser geneigten Seitenwand zur Fixierung der Einstellwände 19 in Richtung auf den Zylinderinnenraum 18 kann es auch zweckmäßig sein, eine etwa parallel zur Zylinderlängsachse 16 verlaufende Nut vorzusehen, in der die Einstellwand oder ein an der Einstellwand ausgebildetes Führungselement geführt ist.
