SE521701C2 - Sätt att tillverka en cylinder för en tvåtakts förbränningsmotor och cylindern tillverkad därigenom - Google Patents

Description

__ ör cylindern relativt hög Med andra ord har det varit omöj- ligt att utnyttja en effektiv gjutmetod, såsom en högtryckspressgjutningsmetod som har hög effektivitet och medför låg tillverkningskostnad.

Det kan vara tänkbart att forma spolportarna 8 med hjälp av en "kontakt"-bearbetningsmetod utnyttjande ett roterande skärverktyg etc. Eftersom utrymmet är för begränsat för att på lämp- ligt sätt införa verktyget är emellertid arbetet svårt. Således är det svårt att förvänta sig en bearbetning med hög precision.

Föreliggande uppfinning har gjorts under de omständigheter som angivits ovan. Ett syfte med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma en effektiv och billig metod för tillverkning av en cylinder för en tvåtakts förbränningsmotor.

Ett annat syfte med denna uppfinning är att åstadkomma en cylinder som kan tillverkas genom utnyttjande av en dylik metod.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes nämligen en metod för att tillverka en cylinder för en tvåtakts förbränningsmotor, vilken metod innefattar moment för att gjuta en rå cylin- derkropp försedd med ett par av ihåliga spolkanaler, vardera utsträckta från en nedre öppning i ett cylinderblock och i riktning mot ett cylinderlock, och för att forma spolportar som står i förbindelse med respektive spolkanaler i den råa cylinderkroppen genom en bearbetningsmetod av beröringsfri eller icke-kontakttyp, varvid gjutmomentet utföres med hjälp av en högtrycks- pressgjutningsmetod och den beröringsfria bearbetningen av spolportama utförs efter bearbet- ningen av cylinderloppets Cylinderdiameter.

Enligt en föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning åstadkommes vidare en metod för tillverkning av en cylinder för en tvåtaktsmotor, varvid metoden innefattar moment för gjutning av en rå cylinderkropp försedd med ett par av ihåliga spolkanaler, vardera utsträckta från en nedre öppning i ett cylinderblock och i riktning mot ett cylinderlock, för bildande av spolportar och inloppsportar för Inti-bränsleblandning, vardera i förbindelse med respektive olkanaler i den råa cylinderkroppen, genom en beröringsfri bearbetningsmetod, och för till- slutning av en nedre öppning i var och en av spolkanalerna medelst en blindplugg.

Enligt ovan nämnda metoder for föreliggande uppfinning gjuts först en rå cylinderkropp för- sedd endast med ihåliga spolkanaler, utan åtföljande spolportar eller inloppsportar för lufi- bränsleblandning, och därefrer formas spolportarna och inloppsportarna for lufi-bränsle- blandning genom en berörings- eller kontaktfri bearbetningsmetod. Således är det möjligt att enkelt utföra gjutningen av den råa cylinderkroppen genom högtryckspressgjutning, vilket gör det möjligt att tillverka den råa cylinderkroppen på ett mycket effektivt sätt och att kraftigt reducera tillverkningskostnaden därför.

Den kontaktfria bearbetningsmetoden, såsom gnistbearbetning, medger att ett arbete med extremt hög precision utförs genom exakt reglering av platsen för elektroder etc, och/eller genom att utnyttja en numeriskt styrd maskin etc. Följaktligen kan spolportarna såväl inlopps- portarna för luñ-bränsleblandning bearbetas exakt. Även om cylindrarna som skall tillverkas skiljer sig i typ, kan en spolport såväl som en inloppsport för luft-bränsleblandning med önskad form formas exakt i överensstämmelse med specifikationerna för varje typ, helt enkelt genom att förändra arbetet för den numeriskt styrda maskinen etc. Dessutom, även om spolporten eller inloppsporten för luft-bränsleblandning skiljer sig i form och typ, kan samma form för gjutningen utnyttjas, efiersom den utnyttjas för att tillverka den råa cylinderkroppen. Således kan tillverkningskostnaden för cylindern reduceras krafiigt.

Vidare, eftersom spolportarna for de ihåliga spolkanalerna i cylindern för en tvåtakts förbrän- ningsmotor är formade med hjälp av en kontaktfri bearbetningsmetod, såsom gnistbearbetning, kan en lämplig grad av ojämnhet eller skrovlighet formas på spolportens yta, således med- förande en utmärkt verkan med avseende på spridning av luft-bränsleblandningen som skall införas i cylinderloppet.

Kortfattad beskrivning av ritningarna: Fig. 1 är ett längdsnitt som illustrerar en utföringsform av en rå cylinderkropp för tillverk- ning av en cylinder för en tvåtakts förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning, fig 2 är ett längdsnitt som illustrerar en utföringsform av en färdig cylinder för en tvåtakts förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning, fig. 3 är en partiell perspektivvy av spolkanalpartiet sett i riktningen för pilen III i fig. 2, fig. 4 är ett längdsnitt som illustrerar en annan utföringsform av en färdig cylinder för en tvåtakts förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning, fig. 5 är en partiell perspektivvy av spolkanalpartiet sett i riktningen för pilen V i fig. 4, och fig. 6 är ett längdsnitt genom en färdig cylinder för en tvåtakts förbränningsmotor enligt teknikens ståndpunkt.

Föreliggande uppfinning kommer att förklaras närmare med hänvisning till ritningama som avbildar illustrerande utföringsformer av uppfinningen. I alla ritningama betecknas samma element eller samma funktioner med samma hänvisningssiifror.

Fig. 1 visar en rå cylinderkropp 1A som har tillverkats genom ett gjutmoment i tillverknings- metoden för en cylinder till en tvåtakts förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning.

Detta gjutmoment utförs genom en högtryckspressgjutningsmetod vid vilken en metallsmälta insprutas vid högt tryck i en form. Den råa cylinderkroppen 1A är i denna utföringsform formad av en aluminiumlegering.

Den råa cylinderkroppen 1A utgöres av en integrerad kropp (en- eller monoblock) med ett cylinderlopp 9 i vilken en kolv (visas ej) är avpassad att införas, ett blockparti 2 försett med pelarformigt utbuktade väggpartier 2a och ett topparti 3 försett med en förbränningskammare 4 av så kallad squish-dome-form. Vidare är blockpartiet 2 försett med en insugningsport 5 och en avgasport 6 vilka bägge är vända mot varandra och är vertikalt förskjutna från varandra.

Blockpartiet 2 är vidare vid dess innervägg försett med ett par av ihåliga spolkanaler 7 som är vända mot varandra och som är förskjutna i omkretsriktningen från insugningsporten 5 och avgasporten 6 med 90° av en båge. Spolkanalema 7 är formade i ovan nämnda pelarformigt (j-l l\) ...s '\'l CD ...s utbuktade väggpartier 2a av den råa cylinderkroppen 1A, sålunda bildande ihåliga partier däri.

Ett par av öppningar 7a är formade vid de respektive nedre ändarna av de utbuktade väggpartierna 2a för att stå i förbindelse med spolkanalerna 7. De övre ändarna av spolkanalerna 7 är tillslutna av de utbuktade väggpartierna 2a, således bildande ett par av slutna kanaler.

Eftersom denna råa cylinderkropp la försedd med de slutna ihåliga spolkanalerna 7 inte inne- fattar ett underskuret parti i de ihåliga spolkanalerna 7 kan den råa cylinderkroppen 1A och de ihåliga spolkanalerna 7 gjutas såsom ett "monoblock" genom gjutning, såsom genom hög- tryckspressgjutning, utan att det erfordras användning av någon kärna såsom en skalkäma eller en speciell rörlig kärna.

Den råa cylinderkroppen 1A, gjuten med hjälp av högtryckspressgjutningsmetoden, utsätts därefter för en bearbetning, genom vilken det parti därav som skall sammanfogas med ett vevhus (visas ej) och den inre perifera väggen av cylinderloppet 9, i vilket en kolv införes, maskinbearbetas.

Den på detta sätt maskinbearbetade råa cylinderkroppen 1A utsätts därefter for en berörings- eller kontaktfri bearbetningsmetod, företrädesvis gnistbearbetning, vid vilken ett par av spolportar 8, bildande de ihåliga spolkanalernas 7 utloppsportar för luft-bränsleblandningen formas, och således åstadkommes en cylinder 1 av typen med "väggförsedda spolkanaler".

Fig_ 2 och 3 illustrerar cylindern 1 försedd med spolportarna 8 som har formats genom gnist- bearbetning. Denna cylinder 1 är en cylinder av typen med "väggförsedda spolkanaler" (eng. walled scavenging passage), i vilken en luft-bränsleblandning från en vevkammare (visas ej) i vevhuset som är anordnat på den nedre sidan av blocket 2, införs via öppningarna 7a i spol- kanalerna 7 och spolportarna 8 och in i cylinderloppet 9.

Ovan nämnda gnistbearbetning kan utföras genom införande av ett verktyg 10 försett med en elektrod 11 (tillverkad av exempelvis koppar) in i cylinderloppet 9 i den råa cylinderkroppen 1A, gjuten genom högtryckspressgjutningsmetoden som beskrivits ovan, och placerat nära de (f: h.) __; \1 CJ utbuktade väggpartierna. Därefter tillåts en elektrisk urladdning att äga rum mellan elektroden 11 och den råa cylinderkroppen 1A, varigenom spolportarna 8 formas från insidan av det utbuktade väggpartiet 2a i riktning mot spolkanalerna 7. I detta fall bör avståndet mellan elek- troden ll och innerytan av de utbuktade väggpartiema 2a som skall bearbetas, företrädesvis inställas till att vara åtskilliga mikron till många, många mikron, och etsningsarbetet på de ut- buktade väggpartierna 2a utförs genom den samlade erosion som förorsakas av den urladdning som alstras av en urladdningsström med ett kraftigt (frekvent) upprepat antal av pulser.

Vad beträffar elektroden ll kan silver/wolfram eller grafit etc utnyttjas i stället för koppar.

Det är även möjligt att utföra gnistbearbetningen genom införande av elektroden ll i spol- kanalen 7.

Det är möjligt, genom reglering av rörelsen för elektroden 11 genom att utnyttja en numeriskt styrd maskin (visas ej), att exakt forma spolporten 8 till varje önskad form. Även om det inte finns någon speciell begränsning vad beträffar formen på elektroden 11, är den T-formade elektroden ll som visas i fig. 1 att föredraga, eftersom etsningsarbetet både vid de vänstra och högra spolportama 8 enkelt kan utföras helt enkelt genom att förflytta elek- troden ll från vänster till höger, linjärt utan att förändra riktningen för elektroden 11.

Fig. 4 och 5 illustrerar en cylinder som har bearbetats med hjälp av en gnistbearbetning enligt en annan utföringsform av denna uppfinning. Denna cylinder 1 är en cylinder av typen med inre kylning (eng. internal cooling), vid vilken vart och ett av de utbuktade väggpartierna 2a av cylinderloppet 9 är försett med inloppsportar 12 för luft-bränsleblandning för införande av lufi- bränsleblandning från genomströmningsöppningar formade på ett mantelparti av en kolv av typen med inre kylning (visas ej) till de ihåliga spolkanalema 7, och även är försett med en spolport 8. En C-formad kanal är nämligen bildad av den ihåliga spolkanalen 7 tillsammans med spolporten 8 och inloppspoxten 12 för luft-bränsleblandning. I enlighet med denna cylinder 1 införs luft-bränsleblandning från inloppsportarna 12 för luft-bränsleblandning, placerade vid ett nedre parti av cylinderloppet 9, och in i de ihåliga spolkanalerna 7 och ut- matas från spolportarna 8 som är placerade vid ett övre parti av cylinderloppet 9, och in i cylinderloppet 9.

Vid tillverkningen av cylindern 1 enligt fig. 4 och 5 av typen med inre kylning, formas spol- portarna 8 och inloppsportarna 12 for luft-bränsleblandning först i den råa cylinderkroppen 1A (fig. 1) genom gnistbearbetning, och därefier infors en blindplugg 13 formad av ett lämpligt material, såsom en aluminiumlegering eller syntetharts, i öppningen 7a av var och en av de ihåliga spolkanalerna 7, varigenom öppningarna 7a tillslutes herrnetiskt. De ihåliga spol- kanalerna 7 är därigenom formade till de ovan nämnda C-formade kanalerna, och fullbordar således cylindern 1 av typen med inre kylning.

Enligt ovan nämnda tillverkningsmetoder for tillverkning av den enligt uppfinningen föreslagna cylindern for en tvåtakts forbränningsmotor, gjuts först en rå cylinderkropp försedd endast med de ihåliga spolkanalerna men utan de tillhörande spolportarna eller inloppsportarna for luft-bränsleblandning, och formas däreñer spolportarna och/eller inloppsportarna för luft- bränsleblandning genom gnistbearbetning. Således är det möjligt att enkelt gjuta den råa cylin- derkroppen med hjälp av hogtryckspressgjutning, varigenom det blir möjligt att tillverka den råa cylinderkroppen på ett mycket effektivt sätt och att minimera tillverkningskostnaden därför.

Eftersom gnistbearbetningen medger att en extremt hög precisionsbearbetning utfors genom exakt kontrollering av elektrodernas plats etc, och/eller genom att utnyttja en numeriskt styrd maskin, etc, kan spolportarna såväl som inloppsportarna for luft-bränsleblandning bearbetas exakt på samma råa cylinderkropp. Även om cylindern som skall tillverkas skiljer sig i typ kan vidare en spolport såväl som en inloppsport for luft-bränsleblandning med önskad form formas exakt i överensstämmelse med specifikationerna for varje typ, helt enkelt genom att ändra arbetet for den numeriskt styrda maskinen etc. Dessutom, även om spolporten eller inlopps- porten for luft-bränsleblandning skiljer sig till form och typ, kan samma form for gjutningen utnyttjas eftersom den utnyttjas for tillverkningen av den råa cylinderkroppen. Således kan tillverkningskostnaden for cylindern reduceras krañigt. 521 m Dessutom, om cylindern tillverkas genom utnyttjande av en aluminiumlegering såsom råmate- rial och med hjälp av en högtryckspressgjutningsmetod, och om spolportarna och/eller in- loppsportarna för luft-bränsleblandning formas genom gnistbearbetning, är det möjligt att ytterligare öka effektiviteten vid tillverkning av cylindern och att ytterligare minimera tillverk- ningskostnaden, eftersom en aluminiumlegering kan bearbetas medelst gnistbearbetning vid en hastighet som är tre gånger högre än den för jäm.

Det kan erfordras att det under bearbetningssteget av den råa cylinder-kroppen utförs en avfas- ning av varje port som skall formas i cylindern. Denna avfasning kan emellertid utföras sam- tidigt med momentet för formande av spolporten eller inloppsporten för luft-bränsleblandning, i ett enda moment genom gnistbearbetning.

Vidare erfordras det att ytan på spolportens kantparti uppruggas i en lämplig utsträckning för att öka diffusionen av luft-bränsleblandningen i cylinderloppet. På fördelaktigt sätt uppruggas den bearbetade ytan genom gnistbearbetningen automatiskt i en önskvärd grad, exempelvis 10 um till 30 um vad gäller maxhöjden. Således blir den genom gnistbearbetningen formade spolporten effektiv till att öka spridnings- eller diffusionsverkan för luft-bränsleblandningen.

Vidare, eftersom cylinderdiameter-bearbetningen av den gjutna, råa cylinderkroppens cylinder- lopp utförs före momentet för formande av spolportarna eller inloppspörtama för luft- bränsleblandning genom gnistbearbetning, är spolportama eller inloppspörtama för luft- bränsleblandning ännu inte formade vid tidpunkten för utförande av bearbetningen av cylinder- diametern. Således kan omfattningen av avbrott eller diskontinuitet i den skärande bearbet- ningen vid cylinderdiameter-bearbetningen minimeras, vilket underlättar processen för cylinderdiameter-bearbetningen.

I föregående beskrivning har föreliggande uppfinning förklarats med hänvisning till de ovan angivna utföringsformerna. Föreliggande uppfinning skall emellertid inte betraktas såsom begränsad till dessa utföringsformer utan kan modifieras på olika sätt inom grundtanken för och omfattningen av föreliggande uppfinning sådan den definieras i kraven. 521 701 9 Exempelvis är det även möjligt att, även om spolportarna och inloppsportarna för luft-bränsle- blandning beskrivits såsom formade med hjälp av gnistbearbetning, forma dessa portar genom laserbearbetning eller elektrokemisk bearbetning, och att samtidigt utföra den bearbetade ytan av spolporten uppruggad i en lämplig grad genom utnyttjande av sådana alternativa bear- betningsmetoder.

Det är även möjligt att utnyttja andra lämpliga beröringsfria bearbetningsmetoder.

Såsom förklarats ovan formgjuts först, enligt föreliggande uppfinning, en rå cylinderkropp för- sedd med en ihålig spolkanal utan någon tillhörande spolport eller någon inloppsport för lufi- bränsleblandriing, och formas därefier spolporten och/eller inloppsporten för luft-bränslebland- ning genom en beröringsfri bearbetningsmetod. Således är det möjligt att tillverka cylindern på ett mycket effektivt sätt och att i stor utsträckning minimera tillverkningskostnaden därför.

Eftersom spolporten formas genom gnistbearbetning kan vidare spolportens yta samtidigt upp- ruggas i en lämplig grad, för att därigenom möjliggöra en förbättring av diffusionen av luft- bränsleblandningen som skall insprutas i cylinderloppet.

Claims (9)

10 PATENTKRAV

1. Sätt att tillverka en cylinder for en tvâtakts forbränningsmotor, innefattande moment for: gjutning av en rå cylinderkropp (1A) med ett nedre blockparti (2) och ett övre topparti (3), ett cylinderlopp (9) och ett par av ihåliga spolkanaler (7), vardera utsträckta från en nedre öppning (7a) i cylinderblockpartiet och i riktning mot cylindertoppartiet; och formande av spolportar (8) i förbindelse med respektive spolkanaler i den råa cylin- derkroppen, genom en beröringsfri bearbetningsmetod.

2. Sätt att tillverka en cylinder for en tvåtakts forbränningsmotor innefattande moment for: i gjutning av en rå cylinderkropp (IA) med ett nedre blockparti (2) och ett övre topparti (3), ett cylinderlopp (9) och ett par av ihåliga spolkanaler (7), vardera utsträckta från en nedre öppning (7a) i cylinderblocket i riktning mot cylindertoppen; och formande av spolportar (8) och inloppsportar (12) for luft-bränsleblandning, vardera i förbindelse med respektive spolkanal, i den råa cylinderkroppen genom en beröringsfri bear- betningsmetod.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, vid vilket gjutningen av den råa cylinderkroppen (IA) utföres genom högtryckspressgiutningsmetoden.

4. Sätt enligt krav 1 eller 2, vidare innefattande momentet att bearbeta cylinderloppets (9) Cylinderdiameter fore nämnda moment av beröringsfri bearbetning.

5. Sätt enligt krav 2, vid vilket en nedre öppning (7a) till var och en av nämnda ihåliga spolkanaler (7) tillslutes medelst en blindplugg (13) efter den beröringsfria bearbetningen av spolportarna (8) och inloppsportarna (12) för luft-bränsleblandning.

6. Sätt enligt krav 1 eller 2, vid vilket den beröringsfria bearbetningsmetoden utfores medelst gnistbearbetning. 5 1 7 Û 1 l l

7. En cylinder for en tvåtakts forbränningsmotor, innefattande: ett par av ihåliga spolkanaler (7); varvid de ihåliga spolkanalerna är försedda med respektive spolportar (8) formade genom en beröringsfri bearbetningsmetod.

8. En cylinder for en tvåtaktsmotor, innefattande: ett par av ihåliga spolkanaler (7), vardera uppvisande en nedre öppning (7a); varvid de ihåliga spolkarialerna vardera är försedda med en spolport (8) och en inloppsport (12) for luft-bränsleblandning, formade genom en beröringsfri bearbetningsmetod; och en blindplugg (13) tillslutande nämnda nedre öppning i var och en av de ihåliga spolkanalerna.

9. Cylinder enligtkrav 7 eller 8, vid vilken den beröringsfria bearbetningsmetoden är en gnistbearbetningsmetod.