DE4323159C1 - Zweitakt-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus dem DE-Buch "Gestaltung und Hauptabmessungen der Verbrennungs­ kraftmaschine", Harald Maass, Springer Verlag, 1979, S. 214 Abb. 5.62, ist bereits eine Zweitakt-Brennkraftmaschine der gattungs­ gemäßen Art bekannt (KSZ 90/160-Motor von MAN).

Sie besitzt einen Mo­ torblock mit einem Kurbelgehäuse und einem Zylindergehäuse mit einem Zylinder, in dem ein Kolben über eine Kreuzkopfstange, ei­ nen Kreuzkopf nebst Kreuzkopfführung und ein Pleuel auf einer Kurbelwelle arbeitet. Zwischen Kurbelgehäuse und Zylindergehäuse ist eine Trennwand angeordnet, die eine vom Kurbelgehäuse in den Zylinder hineinragende Hülse umfaßt, wobei der Kolbenmantel im UT-Bereich des Kolbens zwischen die Außenkontur der Hülse und der Innenkontur des Zylinders teilweise eintauchbar ist.

Zum allgemeinen technologischen Hintergrund wird noch auf die Druckschriften DE 33 27 225 C2 und DE 32 06 152 A1 verwiesen.

Ein Nachteil von Brennkraftmaschinen der gattungsgemäßen Art liegt in der komplizierten Ausbildung des Motorblockes mit sei­ nen Schlitzen (Einlaß- und Auslaßschlitze) und Kanälen (Einlaß- und Auslaßkanal).

Ferner werden bekannte Motorblöcke mit vorhandenen Hinterschnei­ dungen der Kanäle durch Gießen in Verbindung mit Sandkernen so­ wie nachfolgender mechanischer Bearbeitung zumindest der Schlitzoberkante (Steuerfunktion für den Gaswechsel) der Schlit­ ze hergestellt. Nachteilig dabei sind die hohen Kosten der Nach­ bearbeitung und der beengte Zugang für spanabhebende Werkzeuge zu den im Inneren des Zylinders gelegenen Schlitzoberkanten. Ferner ist ein weiterer Nachteil bei der Herstellung derartiger Motorblöcke darin zu sehen, daß die Sandkerne für jeden neuen Abguß neu zu erstellen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motorblock für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine derart auszubilden, daß des­ sen Herstellung im Vergleich zum bisher bekannten Stand der Tech­ nik wesentlich einfacher und kostengünstiger ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Teilung des Motorblocks in Kurbelge­ häuse und Zylindergehäuse und die dadurch mögliche Gestaltung der Einlaßkanäle nebst Einlaßschlitzen wird erreicht, daß der Motorblock wesentlich einfacher und damit kostengünstiger als im bisher bekannten gattungsgemäßen Stand der Technik herstellbar ist, nämlich durch die Anwendung von Gießverfahren mit Dauerfor­ men wie Kokillenguß oder Druckguß anstelle von Gießverfahren mit verlorenen Formen (z. B. Sandguß).

Durch die Anwendung des Druckgußverfahrens bei der Herstellung des Motorblockes können auch weitere Vorteile dieses Gießverfah­ rens mitgenutzt werden, beispielsweise die gute Maßgenauigkeit und die hohe Oberflächengüte des Motorblocks. So entfällt durch die vorhandene Maßgenauigkeit die teure Nacharbeit der Schlitzo­ berkanten. Durch die hohe Oberflächengüte werden die Wandungen der Kanäle weniger rauh, wodurch die Strömungsqualität in den Kanälen verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist eine be­ sonders einfach herzustellende, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Da bei Motoren in Kreuzkopf-Bauweise die Seitenführungskraft von der Kreuzkopfführung übernommen wird, entfällt diese Kraft zwi­ schen Kolben und Zylinder, weshalb eine ausreichende Führung der Kolbenringe des Kolbens durch die Stege zwischen den Kanalteilen gemäß Anspruch 3 sichergestellt ist.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Zweitakt-Brennkraftmaschine mit geteiltem Motorblock und einem in OT-Lage befindlichen Kolben,

Fig. 2 die Brennkraftmaschine aus Fig. 1 mit einem in UT-Lage befindlichen Kolben und

Fig. 3 einen Schnitt III-III von Fig. 1.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Zweitakt-Brenn­ kraftmaschine mit einem Motorblock 1, der durch eine Trennfläche A_tf in Kurbelgehäuse 2 mit Kurbelraum 29 und Zylindergehäuse 3 mit Arbeitsraum 30 geteilt ist. Für gleiche Bauteile der Fig. 1 und 2 werden gleiche Bezugszeichen verwendet.

Das Zylindergehäuse 3 besitzt einen Zylinder 4, in dem ein Kol­ ben 5 über eine Kreuzkopfstange 6, einen Kreuzkopf 7 mit Kreuz­ kopfgelenk 7a nebst Kreuzkopfführung 8 und ein Pleuel 9 auf eine Kurbelwelle 10 arbeitet.

Am Kurbelgehäuse 2 ist zwischen Kurbelraum 29 und Arbeitsraum 30 eine Trennwand 11 angeformt, die eine zum Kurbelraum 29 hin of­ fene, topfförmige Hülse 12 mit Deckel 31 umfaßt. Zwischen der Innenkontur 13 des Zylinders 4 und der Außenkontur 14 der Hülse 12 besteht ein radialer Abstand a_r, durch den ein Freiraum 15 gebildet ist, in den der Kolbenmantel 16 des Kolbens 5 eintauch­ bar ist (siehe Fig. 2 und 3).

Die Hülse 12 mit der zylinderförmig ausgebildeten Kreuzkopffüh­ rung 8 stützt sich mit einem Trennwandteil 28 der Trennwand 11 am Kurbelgehäuse 2 ab und nimmt die durch das Pleuel 9 eingelei­ tete Seitenführungskraft des Kurbeltriebs auf.

Der oberhalb des Trennwandteiles 28 liegende Teil der Außenkon­ tur 14 der Hülse 12 ist aus Luftführungs- und Festigkeitsgründen oval ausgebildet (siehe Fig. 3).

Im Zylindergehäuse 3 befinden sich die durch den Kolbenmantel 16 gesteuerten Einlaßschlitze 17 eines Einlaßkanales 18 mit Kanal­ teilen 18a im Zylindergehäuse 3 und einem Kanalteil 18b im Kur­ belgehäuse 2 und nicht dargestellte Auslaßschlitze eines Auslaß­ kanales. Einlaßkanal 18 und Auslaßkanal bilden die Gaskanäle der Brennkraftmaschine, durch die der Ladungswechsel stattfindet.

Der Kolben 5 ist mit seiner Unterseite des Kolbenbodens 19 ra­ dialbeweglich auf einer Stützplatte 20, die am oberen Ende der Kreuzkopfstange 6 befestigt ist, aufgelegt. Ein Sicherungsring 21 dient als Widerlager für den Kolben 5 an der Stützplatte 20, wodurch eine Mitnahme des Kolbens 5 in der Startphase des Motors gewährleistet ist. In dessen Betrieb belastet die resultierende Kraft aus Gas- und Massenkräften den Kolben 5 stets in Richtung auf die Stützplatte 20.

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 den Deckel 31 der Hülse 12 gesteckt und in diesem axialbeweglich.

Zwischen dem mit der Hülse 12 verschraubten Deckel 31 und der Kreuzkopfstange 6 befindet sich eine Dichtung 22, durch die der Kurbelraum 29 gegen den Arbeitsraum 30 abgedichtet wird. Durch diese, bei Kreuzkopf-Brennkraftmaschinen 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, geräuschverursachenden Wälzla­ ger verwendbar sind, wobei die Kolbenrückseite als Spülpumpe beibehalten wird.

Die durch die Stege 25 (siehe Fig. 2) voneinander getrennten Ka­ nalteile 18a im Zylindergehäuse 3 sind an ihrer Seite 27 zur Trennfläche A_tf hin offen ausgebildet, ebenso wie der Kanalteil 18b in dessen Seite 26.

Zwischen der oberhalb des Trennwandteiles 28 liegenden Außenkon­ tur 14 der Hülse 12 und einer Innenkontur 35 des Kurbelgehäuses 2 ist der ringförmige Kanalteil 18b des Einlaßkanales 18 ausge­ bildet, in den ein Teil des Kolbenmantels 16 (Kolbenhemd) ein­ tauchbar ist. Die radiale Führung des Kolbens 5 nebst Kolbenrin­ gen 23 und 24 erfolgt somit in dessen UT-Lage lediglich durch die Stege 25, da der Kolben unterhalb der Trennfläche A_tf aus dem Zylinder 4 austaucht.

Das Kreuzkopfgelenk 7a ist durch die relativ kurze Kreuz­ kopfstange so nahe in Richtung Kolbenboden 19 gelegt, daß in der in Fig. 2 dargestellten UT-Lage des Kolbens 5 nur noch Platz für die Kreuzkopfstangenabdichtung (Dichtung 22) im Deckel 31 der Hülse 12 ist.

Da der Kolben 5 durch die Kreuzkopfführung 8 im wesentlichen seitenkraftfrei ist, genügen zur Führung der Kolbenringe 23 und 24 die Stege 25 zwischen den Schlitzen 17. Die bei Tauchkolben­ bauweise notwendige Zylinderwand wird weggelassen, so daß die Einlaßkanäle 18 mit den Kanalteilen 18a und 18b zylinderseitig vom Kolbenhemd 16 begrenzt sind. Bei Mehrzylindermotoren wird durch diese fehlende Zylinderwand der Zylinderabstand und damit die Motorlänge verringert. Ferner benötigt der Kolben 5 nebst Kolbenringen 23 und 24 durch den Wegfall der Seitenkraft nur noch eine geringfügige Schmierung.

In der zylindrischen Kreuzkopfführung 8 herrschen für die Auf­ nahme der Seitenkraft, die durch die Schrägstellung des Pleuels 9 hervorgerufen wird, gute Schmierverhältnisse und nahezu unver­ änderliche Lagerspiele vor, weshalb das Pleuel 9 wesentlich kür­ zer gebaut werden kann, als bei bekannten Zweitakt-Brennkraftma­ schinen. Trotz des kurzen Pleuels 9 (ca. 1,5-facher Hub) kommt es zu keiner nennenswerten Erhöhung der Reibleistung für die Kreuzkopfführung 8.

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 Ölkreislauf über Verbin­ dungsleitungen 33 und 34 verbunden ist.

In Fig. 3 ist ein Schnitt III-III von Fig. 1 dargestellt. Man sieht die seitlich angeordneten Kanalteile 18a des Einlaßkanales 18 mit den Stegen 25, die zur Führung der Kolbenringe 23, 24 (siehe Fig. 1) dienen, sowie die Hülse 12 mit ihrer ovalen Au­ ßenkontur 14 und den in den Freiraum 15 eingetauchten Kolbenman­ tel 16 des Kolbens 5.

In einer weiteren Ausführung kann anstelle der direkt an den Mo­ torblock angegossenen Hülse diese auch mit dem Motorblock ver­ schraubt sein.

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, einen Kreuzkopf nebst Kreuzkopfführung und ein Pleuel auf einer Kurbel­ welle arbeitet, wobei zum Ladungswechsel in dem Zylinder ober­ halb der UT-Lage des Kolbens Einlaßschlitze und Auslaßschlitze von Gaskanälen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorblock (1) unterhalb eines untersten Kolbenringes (24) des in UT-Lage befindlichen Kolbens (5) mit einer Trennflä­ che (A_tf) in das Kurbelgehäuse (2) und das Zylindergehäuse (5) geteilt ist und gleichzeitig im Zylindergehäuse (3) zur Trenn­ fläche (A_tf) hin offene und zylinderseitig vom Kolbenmantel (16) des Kolbens (5) begrenzte Kanalteile (18a) von Gaskanälen ausge­ bildet sind.

2. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kurbelgehäuse (2) mindestens ein zur Trennfläche (A_tf) hin offener Kanalteil (18b) ausgebildet ist, der mit seiner of­ fenen Seite (26) an die offene Seite (27) der im Zylindergehäuse (3) angeordneten Kanalteile (18a) mündet.

3. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kanalteilen (18a) im Zylindergehäuse (3) Stege (25) zur Führung der Kolbenringe (23, 24) des Kolbens (5) ange­ ordnet sind.