TW558600B - Method of manufacturing cylinder for two-cycle engine - Google Patents

Description

558600 玖、發明說明

發明背景 本發明涉及一種製造二行程引擎氣缸的方法，具體涉 及用於諸如鏈鋸、灌木剷除機、剪切機之類的手動進給工 具的驅動機。 已知的二行程引擎具有一氣缸’在氣缸內有一接納活 塞的氣缸內徑、爲了減小運動動部件的磨損並改善運行性 能，氣缸內徑的內側設有如鉻或鎳的鍍層’鍍層的表面活 塞形成硬質的活塞滑動面。由燃料/空氣混合物組成的新 鮮氣體至少經一傳輸通道引入氣缸內腔’該傳輸通道通過 一入口窗通向活塞滑動面。該入口窗的幾何設計和它在活 塞滑動面的配置安排得，使在活塞作往復式的運動時，在 規定的時間內打開或關閉入口窗。其時，活塞的活塞裙與 入口窗的配合作新鮮氣體引入到氣缸內腔的該段時間間隔 期間的滑動控制。 爲了達到高的引擎功率，高效率和較低的廢氣値，除 了設計精確的控制間之外，還要求精確地、盡可能少損失 地設計氣流通過入口窗時的引導方向。對此，圍繞入口窗 的邊緣的外形結構或輪廓具有重要的意義。流入的新鮮氣 體除了充塡氣缸內腔之外，還有將前一工作循環產生的廢 氣通過排氣通道從氣缸內腔中壓出去的任務。通過對新鮮 氣體流的精確的方向引導，一方面新鮮氣體應盡可能充滿 氣缸內腔，另一方面，應盡可能地完全壓出廢氣。在這方 面，人們希望由於在氣缸掃氣時產生的與廢氣一起逸失的 558600 新鮮氣體的損失盡可能地低。爲了使被引導的氣流盡可能 不受干擾，需要使入口窗的邊緣具有銳邊的輪廓。窗邊緣 外形或輪廓的不精確可導致不希望的紊流或對新鮮氣流的 誤導，這些情況會對內燃機的運行特性以及尤其對可實現 的廢氣値有不利的影響。 上述型式的氣缸通常由輕金屬的澆鑄件製造，其中燒 鑄了傳輸通道在澆鑄件中引入一活塞內徑，其表面經過機 加工以其後塗複鍍層作好準備。在機加工時，在入口窗上 形成一銳的周邊。接著，對氣缸內徑的表面進行塗複例如 塗複上由鉻或鎳組成的鍍層，並且後來裝入活塞，通過珩 磨加工到成品的尺寸.。 在珩磨活塞內襯或窗邊緣去毛刺時，部分鍍層在窗邊 緣區域可能脫落。所產生的不精確性會導致對新鮮氣流的 引導造成不利的影響，從而，導致引擎運行特性和可實現 的廢氣値的性能的下降。 因此，本發明的一個目的是提供一種用於製造二行程 引擎氣缸的方法，通過該方法，能確保在氣缸中的可靠且 改進的對新鮮氣體的引導符合結構上所規定的設計。 本發明的目的是通過一種製造二行程引擎中的氣缸的 方法來實現的，其中，該氣缸有一內腔，該內腔由一圓柱 形活塞的滑動表面所限定，此滑動表面由提供在氣缸的一 內徑的內向表面上的塗層形成，且其中，至少具有一傳輸 通道，該通道通過一設在活塞滑動表面中的入口窗通向氣 缸的內腔。 558600 按照本發明，首先機加工氣缸內徑，塗複鍍層作好準 備。此時產生的圍繞入如窗的銳的窗邊緣至少有部分斷開 或倒角，然後在氣缸內徑的表面塗複鍍層且至少也部分塗 複在倒角的窗邊緣上。通過倒角的邊或轉角，在鍍層和窗 邊緣之間形成一層狀的連接，由此顯著地提高了塗層的附 著性，且大大提高了在該區域人鍍層脫苳的不敏感性。此 外，倒角的窗邊緣還導致在該區域內形成帶有圓截面的鍍 層，此時，在窗邊緣區域形成一個相對於傳輸通道的軸線 的最小距離的部位。在窗邊緣區域的圓的鍍層在其後將活 塞內襯或滑動表面加工到成品尺寸（例如利用硏磨）時出 現的應力將不敏感得多，由此可靠地避免了在窗邊緣區域 的鍍層的脫落。 出人意料地是，通過保持若干幾何參數，鍍層產生的 圓的窗邊緣，在二行程引擎運行時，對該區域的新鮮氣體 的引導可以產生良好的作用。爲此目的，活塞內襯面加工 到成品尺寸時，在倒角的、塗複的窗邊緣的區域內形成一 塗複的邊緣。在入口窗的該區域中，塗複的邊緣具有相對 於最小間距部位的一個壁的間距，所述最小間距是相對於 通道軸線而言的。通過鍍層厚度和珩磨過程的配合，可調 節此壁的距離，使其具有最値0.7 mm，或較小於最大値。出 人意料地發現，在此値的範圍內，符合結構上所規定的設 計，得到了無干擾的對新鮮氣流的引導。 根據本發明的又一個較佳實施例，在鍍層的塗複過程 和表面機加工相互之間進行調整，使鍍複層的邊緣在入口 558600 窗區域內，相對於通道軸線的最小間距的部位，具有一最 大値0.8 mm或較小於最大値的徑向間距。徑向間距是沿相對 於氣缸軸線的徑向方向測量的。在該値範圍內，還可以看 到，對入口窗進入氣缸內腔的新鮮氣流的引導未受到干擾 。在這方面，壁厚間距和徑向間距互相配合，壁的間距處 於或接近其最大値，將徑向間距調到很小，有可能接近零 。或者反過來，徑向間距處於其最大値，將壁的間距調到 接近零。最大許可的中間値由徑向間距對壁間距的函數關 係形成，從而，在上述許可値範圍內，最大許可徑向間距 隨上升的壁的間距而線性下降。由此，得出一寬的數値對 範圍，在該範圍中，對新鮮氣流的引導有望不受干擾。與 此同時，設計者據此具有高度的結構設計的自由度，在該 自由度內，他能互相調整徑向間距和壁的間距，而且還可 以考慮到加工的要求。考慮到此允許的諸數値對，由此可 獲得非常圓的塗複的窗邊緣或轉角的輪廓，它不僅對加工 過程中的應力不敏感，而且對內燃機在運行中的熱應力也 不敏感。 根據本發明的又一個較佳的方法實施例，在倒角的窗 轉角區域內實施塗複，相對於傳輸通道的軸線，相對於進 一步向內設置的未塗複的通道壁部分，它在徑向方突出得 到都不多。由此，在入口窗區域內，傳輸通道還具有低的 流動阻力，據此，內燃機的效率和廢氣質量受到良好的影 響。 鍍層引入到傳輸通道內也是有利的，這樣，鍍層在窗 11 558600 轉角區域內的總體附著性得到改善。在這種情況下形成的 傳輸通道橫截面的收縮對於流動的質量不會造成有害的影 響，其前提是橫截面的最大收縮不大於0.03 mm，在入口窗 區域中，在最窄部位和相對於通道軸線的最小徑向間距之 間，留有一直線段，其長度至少爲0.2 mm。 下面對本發明的進一步的特徵作詳細的描述。 實施方式 請參閱附圖，在第1圖的示意性的視圖中示出了帶有 一氣缸2的二行程引擎1的基本元件，其中，一活塞21在 氣缸內可縱向往復移動。活塞21經一連桿22驅動一繞曲 軸軸線23可轉動地安裝在曲柄箱24內的曲軸30。取決於 活塞21往復衝程運動，吸氣窗26被活塞21開通或關閉。 通過伴隨活塞21的往復運動而來的在曲柄箱24內的壓力 波動，經過吸入窗26、吸入通道27和汽化器28，沿箭頭 29的方向吸入新鮮空氣，在汽化器28內，用新鮮空氣製備 成燃料/空氣的混合物。燃料/空氣混合物通過吸入窗26 ，從那裡依賴於活塞21的位置的函數而通過若干傳輸通道 8,到達由氣缸2所包圍的氣缸室4。在氣缸室腔4內的燃 料/空氣混合物在活塞21的上部頂點中心位置通過一火花 塞而被點火。 傳輸通道8經過窗邊緣10所限定的入口窗9通向活塞 21在其上滑動表面或內襯3。窗邊緣10和傳輸通道8的幾 何輪廓及其入口窗9的設計是：在燃料/空氣混合物沿箭 頭18的方向流入時，由前一個燃燒循環產生的、存在於氣 12 558600 缸內腔中的廢氣通過一排氣通道25、被壓入一廢氣消音器20 內，並從那裡排放到大氣中。根據曲柄軸30的旋轉位置和 伴隨而來的活塞21相對於入口窗9的位置，規定了燃料/ 空氣混合物進入氣缸內腔4的控制時間。， 第2圖在示意性的橫截面圖中示出了第1圖的氣缸2， 其中總共有四個入口窗9以及吸入窗26和出口通道25。傳 輸通道8(圖1)和入口窗9的方向是這樣安排的：由箭頭 18標明的燃料/空氣混合物的引入方向大致面向中心氣缸 軸線13的方向，或在相對出口通道25的一側。通過這樣 的方向安排得到的是銳角的窗轉角10’，它們的轉角角度小 於90° 。根據本發明的方法最好使用這種銳角的轉角10’， 但也可適當地應用於其它的窗邊緣10。。 第3圖在放大的示意性截面圖中示出了在一窗轉角10’ 的區域中的第2圖的氣缸2。窗稜10’是斷開或倒角的；沿 著通道軸線12延伸的傳輸通道8在窗轉角處進入氣缸室4 。氣缸室4由一氣缸內徑6限定，在內徑表面5上塗複由 鉻、鎳或其它合適的硬質材料組成的鍍層7。裝配時，首先 將呈輕金屬燒鑄件形式的氣缸內徑6引入氣缸2內，機加 工內徑6的表面5使鍍層7能塗複於其上。在對表面5加 工時產生的銳的、向著傳輸通道8的窗轉角，爲了形成一 窗轉角10’而倒角，這樣就產生了一個斜面。接著，將鍍層 7塗複在氣缸內徑6的表面5和倒角的轉角10’上，其時， 在倒角的轉角10’的區域內，在鍍層7就得到一圓截面。此 時，在倒角的窗轉角10’的區域內，就形成傳輸通道8的相 13 558600 對通道軸線12的最小間距的部位11，該部位在所示的實施 例中，相對於傳輸通道8的末鍍的通道壁15超出得很多。 由此，傳輸通道8沿其軸線12沒有顯著的橫截面的收縮。 在接下來的工序中，通過對鍍層7的珩磨，形成活塞 21 (第1圖）的活塞滑動面，由此，在窗轉角10’的區域內 的鍍層7中形成一鍍層邊緣14。 部位11和鍍層邊緣14相對於通道軸線12彼此之間具 有一壁間距Η，相對於箭頭31所示的徑向方向以及相對於 氣缸軸線13彼此之間具有一徑向間距C。在所示的實施例 中的徑向間距C爲0.4 mm，壁間距Η爲0.35 mm。徑向間距 C可最大調節到0.8 mm，此時，壁間距Η要保持較小。也有 可能將壁間距Η設定到最大値0.7 mm，徑向距C則保持較 低。也可能形成徑向間距C和壁間距Η的數値對，其中， 徑向間距C的最大允許値是所選壁間距Η的函數，且在上 述的閾値之間線性延伸。經向間距C和壁間距Η的較小的 値也可以是有利的。 在所示實施例中，氣缸2是一輕金屬燒鑄件，鍍層7 直接塗複在其氣缸內徑6上。根據本發明的方法也可應用 於具有分離的用於活塞21的內襯的氣缸2。 第4圖示出第3圖結構的一種改型，在該改型中，鍍 層7沿通道壁15深入到傳輸通道8。其時，形成一收縮的 部位16，此收縮部位具有傳輸通道8的橫截面最大的收縮 V。在收縮部位16和部位11之間保持一長度爲L的一線性 段。最大許可的收縮V爲0.03 mm，長度L的最小値爲0.2 558600 mm。此實施例的其餘的特徵和附圖標號與第3圖的實施例 相同。 在第5圖的實施例中，圍繞倒角的窗邊緣10的鍍層7 稍許進入傳輸通道8。通道壁15的其餘部分未鍍上鍍層。 此時，在窗邊緣10的區域中，鍍層7延伸入傳輸通道8， 其結果，在相對於通道軸線12的最小間距的部位11處的 傳輸通道8的橫截面相對於通道壁15的未鍍區域是收縮的 。在珩磨鍍層7時，形成一鈍角的鍍層邊緣14，較之未鍍 的通道壁15，此鈍角的鍍層邊緣14處於距通道軸線12較 大的徑向間距。鍍層邊緣14也可具有圓的輪廓。對於徑向 間距C和壁間距.Η的値，前述的範圍或極限値同樣適用。 在第6圖示出了第5圖中結構的一種變更型式，該變 更型式中，鍍層邊緣14，相對於通道軸線12大約位於未鍍 通道壁15的高度。所形成的銳邊緣鍍層14也可以後弄圓 或倒角。 第7圖示出了第5圖和第6圖的實施例的另一改型， 其中，鍍層邊緣14相對於通道軸線12，位於未鍍的通道壁 15的徑向內側。除此之外，此實施例的其餘的特徵和附圖 標號與實施例第3圖至第4圖中的相同。 本發明絕不限於本說明書及附圖所揭示的內容，而是 擬交將落在所附申請專利範圍所闡述的範圍內的所有變化 或修改均包括在要求保護的範圍之內。 圖式簡單說明 15 558600 本發明的此目的以及其他目的及其優點從下面結合附 圖所作的說明將變得更淸楚，附圖中： (一） 圖式部分 第1圖是通過二行程引擎的縱向截面的示意性視圖， 圖中示出了其基本部件； 第2圖是沿第1圖的Π - Π線截取的、通過二行程引 擎的氣缸的示意性截面圖，圖中示出了該引擎的工作原理 j 第3圖是塗複和圓的窗邊緣的方大的示意性視圖，示 出了具有未收縮的通道截面； 第4圖是第3圖實施例的變形，它具有深入傳輸通道 內的鑛層和形成了收縮的通道； 第5圖是具有突入傳輸通道內的鑛層凸起的窗邊緣的 示意性視圖； 第6圖是第5圖佈置的一種變型，帶有一銳邊緣的鑛 層邊緣； 第7圖是第5及第6圖的佈置的另一種變型，帶有一 個越過通道槽內深入的鍍層邊緣。 (二） 元件代表符號 (1) 二行程引擎 (2) 氣缸 (4) 氣缸室 (5) 表面 (6) 內徑 16 558600 (7) (8) (9) (10) (ID (12) (Η) (15) (16) (20) (21) (22) (24) (25) (26) (28) (30) 鍍層 傳輸通道 入口窗 窗邊緣 最小間距部位 軸線 鍍層邊緣 通道壁 收縮部位 廢氣消毒器 活塞 連桿 曲柄箱 出口通道 吸入窗 汽化器（化油器） 曲柄軸 17

Claims (1)

1. 558600 拾、申請雲利範圍 1. 一種用於製造二行程引擎（1)中的氣缸（2)的方法，其 中，所述氣缸（2)具有一由圓柱形活塞滑動表面（3)限定的氣 缸內腔（4)，此滑動表面通過在氣缸（2)的內徑（6)的一內側表 面（5)上塗複一鍍層（7)而形成，其中，至少設有一傳輸通道 (8)，它經由設置在活塞滑動表面（3)上的入口窗（9)通向氣缸 內腔（4)，該方法包括下列諸步驟= - 一機械加工氣缸內徑（6)的表面（5)，塗複鍍層（7)作好 準備： —一機械加工產生圍繞入口窗（9)的窗邊緣（10);至少 部分加工所述窗邊緣（10)以形成一倒角的窗轉角（10’）； 一 一接著，在氣缸內徑（6)的表面（5)上塗以鍍層（7)，其 中，所述鍍層（7)至少部分覆蓋倒角的窗轉角（10’），且在倒 角的窗轉角（10’）的區域內形成一相對於至少一傳輸通道（8) 的通道同線（12)的最小間距的部位（11); 形成活塞滑動表面（3)，將鍍層（7)加工到成品的尺寸， 在以倒角和至少部分鍍複的窗轉角（10’）的區域內形成一鍍 層邊緣（14)，它相對於最小間距的部位（11)具有壁間距Η， 此壁間距Η具有0.7 mm的最大値。 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，塗複過程和其 後的表面加工互相配合，使鍍層邊緣（14)相對於所述的間距 部位（11)在相對於氣缸軸線（13)的徑向方向上具有一最大値 0.8 mm的徑向間距（C)。 3. 如申請專利範圍第2項的方法，其中，在壁間（H)處 18 558600 於或接近其最大値時所述徑向間距（c)應較低，而在徑向間 距（C)處於或接近其最大値時所述壁間距（H)則應較低。 4. 如申請專利範圍第3項的方法，其中，該徑向間距 (C)和壁間距（H)組成數對，其中，最大允許徑向間距（C)以 線性函數，相對於增加的壁間距（H)以線性函數的方式變小 〇 5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，在倒角的窗轉 角（10’）的區域內實施鍍層（7)時，使相對一未鍍的通道壁部 (15)，鍍層沿徑向方向相對於通道軸線（12)不顯著突出。 6. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：鍍層（7)深入 到至少一個傳輸通道（8)內。 7. 如申請專利範圍第6項的方法，其中，在所述至少一 個傳輸通道（8)內，鍍層（7)實施時，收縮的部位（16)不比傳 輸通道（8)的橫截面的最大收縮値多或大0.03 mm，且在收縮 部位（16)和與最小間距的部位（11)之間保持一線性段（17)， 該線性段具有至少0.2 mm的長度。 拾壹、圖_ 如次頁