DE4323157C1 - Zweitakt-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitakt-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus dem DE-B "Gestaltung und Hauptabmessungen der Verbrennungs­ kraftmaschine, Harald Maass, Springer Vlg. 1979, S. 214 Abb. 5.62" ist bereits eine Zweitakt-Brennkraftmaschine der gattungs­ gemäßen Art bekannt (KSZ 90/160 von MAN). Der Zweitakt-Motor be­ sitzt einen Motorblock mit einem Kurbelgehäuse und einem Zylin­ dergehäuse mit einem Zylinder, in dem ein Kolben über eine Kreuz­ kopfstange, einen Kreuzkopf nebst Kreuzkopfführung und ein Pleuel auf eine Kurbelwelle arbeitet. Zwischen Kurbelgehäuse und Zylin­ dergehäuse ist eine Trennwand angeordnet, die eine vom Kurbelge­ häuse in den Zylinder hineinragende Hülse umfaßt, wobei der Kol­ benmantel im UT-Bereich des Kolbens zwischen die Außenkontur der Hülse und der Innenkontur des Zylinders teilweise eintauchbar ist.

Desweiteren ist aus der DE-PS 6 77 877 eine Befestigung eines Kol­ bens an einer Kolbenstange bekannt, der radial frei einstellbar ist.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die Druck­ schriften DE-PS 33 27 225, DE-OS 32 06 152 und die DE-Z "MTZ Mo­ tortechnische Zeitschrift 46 (1985) S. 420 f." verwiesen.

Ein Nachteil von Brennkraftmaschinen der gattungsgemäßen Art liegt in der starren Verbindung des Kolbens mit der Kreuz­ kopfstange, die eine exakte Fluchtung der Kolbenführung mit der Gleitbahnführung des Kreuzkopfes erfordert. Bei Großdieselmoto­ ren, die weitgehend in Einzelfertigung produziert werden, wird diese Fluchtung durch zylinderindividuelle Anpassung der Lauf­ partner bewerkstelligt. Hingegen ist bei in Großserienstückzah­ len hergestellten PKW-Motoren eine zylinderindividuelle Anpas­ sung der Laufpartner (Kolben-und Kreuzkopfführung) zu teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Brennkraftmaschine mit einer zwangfreien Kolbenführung ein­ fach und kostengünstig auszubilden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches gegebenen Merkmale gelöst.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung von gattungsgemäßen Brennkraftmaschinen liegt darin, daß die sehr kostspielige zy­ linderindividuelle Anpassung von Kolbenführung (Zylinderlauffläche) und Kreuzkopfführung entfällt. Es genügt nunmehr, daß die beiden Laufpartner parallel zueinander ausge­ richtet sind. Deren seitlicher Versatz wird durch eine radiale Bewegung des Kolbens relativ zur Kreuzkopfstange kompensiert und somit eine zwangfreie Führung des Kolbens sichergestellt.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 stellt, ferti­ gungstechnisch bedingt, eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung dar, in dem die radiale Beweglichkeit des Kolbens minde­ stens gleich der Summe der Toleranzen des jeweiligen Zylinderab­ standes im Motorblock ist.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach Anspruch 3 liegt in der einfachen Realisierbarkeit einer Ölkühlung für den Kolben durch aus dem Ölkreislauf auf die Kolbenbodenunterseite gespritztes Öl.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

Sie zeigt eine erfindungsgemäße Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem Motorblock 1, der ein Kurbelgehäuse 2 mit Kurbelraum 29 und ein Zylindergehäuse 3 mit Arbeitsraum 30 und einem Zylinder 4 umfaßt, in dem ein Kolben 5 über eine Kreuzkopfstange 6, einen Kreuzkopf 7 mit Kreuzkopfgelenk 7a nebst Kreuzkopfführung 8 und ein Pleuel 9 auf eine Kurbelwelle 10 arbeitet.

Zwischen Kurbelgehäuse 2 und Zylindergehäuse 3 ist eine am Mo­ torblock 1 befestigte Trennwand 11 angeordnet, die eine zum Kur­ belgehäuse hin offene, topfförmige Hülse 12 umfaßt, die von un­ ten in den Zylinder 4 hineinragt und an dem Zylindergehäuse 3 befestigt ist. Zwischen der Innenkontur 13 des Zylinders 4 und der Außenkontur 14 der Hülse 12 besteht ein Abstand, durch den ein Freiraum 15 gebildet ist, in den der Kolbenmantel 16 des Kolbens 5 eintauchbar ist.

Die Kreuzkopfführung 8 in der Hülse 12 ist zylinderförmig ausge­ bildet. Der obere Teil 14a der Außenkontur 14 der Hülse 12 ist aus Luftführungs- und Festigkeitsgründen oval ausgebildet. In der Abb. ist die Hülse 12 in ihrem dicksten Querschnitt ge­ schnitten gezeigt, während die Hülse 12 in einer Ebene normal zur Zeichenebene einen dünneren Querschnitt aufweist. Der untere Teil 14b der Außenkontur 14 der Hülse 12 ist zylindrisch ausge­ führt und dient als Zentrierung des Zylinders 4.

Im Zylindergehäuse 3 befinden sich die durch den Kolbenmantel 16 gesteuerten Einlaßschlitze 17 und Auslaßschlitze 18, durch die der Ladungswechsel stattfindet. Es ist zu erkennen, daß der Kol­ benmantel 16 im OT Einlaßschlitze 17 und Auslaßschlitze 18 ver­ schließt.

Der Kolben 5 ist über ein Verbindungsstück 36 mit der Kreuz­ kopfstange 6 drehbar, radial verschiebbar und axialfest verbun­ den. Das Verbindungsstück 36 umfaßt eine Stützplatte 20, die am oberen Ende der Kreuzkopfstange 6 befestigt ist und auf der die Unterseite des Kolbenbodens 19 aufliegt und einen Sicherungsring 21, der als Widerlager für den Kolben 5 an der Stützplatte 20 dient. Durch das Widerlager wird eine Mitnahme des Kolbens 5 in der Startphase des Motors gewährleistet. In dessen Betrieb bela­ stet die resultierende Kraft aus Gas-und Massenkräften den Kol­ ben 5 stets in Richtung auf die Stützplatte 20.

Die radiale Beweglichkeit des Kolbens 5 relativ zur Kreuz­ kopfstange 6 beträgt mindestens die Toleranz des jeweiligen Zy­ linderabstandes im Motorblock 1 (Kurbelgehäuse 2 bzw. Zylinder­ gehäuse 3) und beträgt einige Zehntel Millimeter.

Die Drehbarkeit des Kolbens 5 in dem Verbindungsstück 36 dient u. a. auch zum Ausgleich seiner einseitigen Erhitzung, die durch das Ausströmen der Abgase über den auslaßkanalseitigen Kolbenbe­ reich in den Auslaßkanal 18 entsteht.

In der Hülse 12 ist die zylindrische Kreuzkopfführung 8 ausge­ bildet, in der der Kreuzkopf 7 parallel zur Zylinderhochachse geführt wird. Die vom Kreuzkopf 7 zum Kolben 5 ragende Kreuz­ kopfstange 6 ist durch einen Deckel 31 der Hülse 12 gesteckt und in diesem axialbeweglich. Zwischen dem Deckel 31 und der Kreuz­ kopfstange 6 befindet sich eine Dichtung 22.

Die Hülse 12 besitzt an ihrer dem Kurbelgehäuse 2 zugewandten Seite eine Krempe 23 mit Löchern 24 und 25, durch die Befesti­ gungsschrauben 26 und 27 gesteckt sind, mit denen die Hülse 12 am Motorblock 1 angeschraubt ist. Im unteren Bereich der Hülse 12 ist zwischen dieser und dem Zylinder 4 eine Dichtung 28 (z. B. O-Ring) angeordnet.

Durch die Dichtungen 22 und 28 wird der Kurbelraum 29 gegen den Arbeitsraum 30 abgedichtet. Durch diese, bei Kreuzkopf-Brenn­ kraftmaschinen prinzipiell bekannte Trennung der Räume 29 und 30 wird erreicht, daß im Gegensatz zu kurbelraumgespülten Zweitakt- Brennkraftmaschinen für sämtliche Triebwerkslager die bewährten, druckölgeschmierten Gleitlager anstelle der weniger belastbaren und geräuschverursachenden Wälzlager verwendbar sind, wobei die Kolbenrückseite als Spülpumpe beibehalten wird.

Da der Kolben 5 durch die Kreuzkopfführung 8 im wesentlichen seitenkraftfrei ist, benötigt er nur noch eine geringfügige Schmierung.

Das Kreuzkopfgelenk 7a ist durch die relativ kurze Kreuz­ kopfstange 6 so nahe in Richtung Kolbenboden 19 gelegt, daß in der nicht dargestellten UT-Stellung des Kolbens 5 nur noch Platz für die Kreuzkopfstangenabdichtung (Dichtung 22) im Deckel 31 der Hülse 12 ist. Dadurch überlappt sich der untere Teil des vom Kolbenmantel 16 überstrichenen Zylinders 4 und ein großer Teil der Kreuzkopfführung 8, wodurch eine wesentliche Reduzierung der Bauhöhe erreicht wird.

Die Kreuzkopfstange 6 besitzt einen Hohlraum 32, der zwecks Ölkühlung des Kolbens 5 vom Kreuzkopf 7 zur Unterseite des Kolbenbodens 19 führt und mit dem Kurbelraum 29 über Verbin­ dungsleitungen 33 und 34 verbunden ist.

Die Pleuelgeige 35, also die Hüllkurve der jeweils äußersten Punkte von Pleuel 9 und Kurbelwelle 10 in bezug auf die Kurbel­ wellenachse während einer Umdrehung des Kurbeltriebes, ist strichliert dargestellt.

Die Kreuzkopfführung kann sowohl im Zylindergehäuse als auch im Kurbelgehäuse des Motorblocks angeordnet sein.

Das Verbindungsstück zwischen Kolben und Kreuzkopfstange ist konstruktiv variabel. Beispielsweise ist der Kolben relativ zur Kreuzkopfstange entweder drehbar oder kann, etwa bei einem teil­ weise im Kolbenboden integrierten Brennraum, verdrehgesichert sein. Ferner ist zur Sicherung der Stützplatte anstelle des Si­ cherungsringes auch eine Überwurfmutter einsetzbar.

Claims (3)

1. Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem ein Kurbelgehäuse und ein Zylindergehäuse umfassenden Motorblock mit mindestens einem Zylinder und einem Kolben, der über eine Kreuzkopfstange auf ei­ nen Kreuzkopf nebst Kreuzkopfführung und ein Pleuel auf eine Kur­ belwelle arbeitet und mit der Kreuzkopfstange in einem Verbin­ dungsstück axialfest verbunden ist, wobei die Gleitbahnen von Kolben-und Kreuzkopfführung parallel zueinander verlaufen und wo­ bei der Kolben relativ zur Kreuzkopfstange radial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) zum Ausgleich der Fluchtung von Kolbenführung und Kreuzkopfführung (8) in dem Verbindungsstück (36) relativ zur Kreuzkopfstange (6) drehbar ist.

2. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Beweglichkeit des Kolbens (5) relativ zur Kreuz­ kopfstange (6) mindestens die Summe der Toleranzen des jeweili­ gen Zylinderabstandes im Motorblock (1) beträgt.

3. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ölkühlung des Kolbens (5) die Kreuzkopfstange (6) ei­ nen Hohlraum (32) besitzt, der vom Kreuzkopf (7) zur Unterseite des Kolbenbodens (19) führt und daß der Hohlraum (32) mit einem Kurbelraum (29) über Verbindungsleitungen (33, 34) verbunden ist.