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Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylindergehäuse angeordneten Zylinder, in welchem ein hin und hergehender Kolben angeordnet ist, mit seitlich in den Zylinder einmündenden Gaswechselkanälen und zumindest einem über ein Überströmfenster in den Zylinder mündenden, mit einem Kurbelraum verbundenen Überströmkanal, wobei das Überströmfenster zumindest teilweise durch einen in das Zylindergehäuse eingesetzten Einschubteil gebildet sind.
Bei konventionellen Zweitakt-Brennkraftmaschinen wird das Zylindergehäuse üblicherweise mittels verlorener Formen, beispielsweise im Sandguss, hergestellt, da die etwa durch die Gaswechselkanäle und Überströmkanäle gebildeten Hinterschnitte eine Hochdruckgussherstellung mittels Stahlkokillen nicht zulassen. Dies hat den Nachteil eines erheblichen Fertigungsaufwandes.
Aus der US 4 016 815 A ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem Zylindergehäuse aus Aluminium mit eingesetzten Zylinderbüchsen bekannt, welches im Spritzgussverfahren herstellbar ist. Die vergleichsweise dickwandige Zylinderbüchse ist von der Seite des Zylinderkopfes eingepresst, wodurch relativ hohe mechanische Spannungen in dem thermisch hochbeanspruchten Bereich des oberen Kolbentotpunktes entstehen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei einer Zweitakt-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art die Herstellung weiter zu vereinfachen und die Beanspruchung des Zylindergehäuses möglichst gering zu halten.
Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass der Einschubteil von der Seite des Kurbelraumes in das Zylindergehäuse eingepresst ist. Sowohl das Zylindergehäuse als auch der Einschubteil ist ohne Hinterschnitt ausgeführt und lässt sich bei der Herstellung mit Stahlkokillen entformen. Durch die Einpressung des Einschubteiles von der Seite des Kurbelraumes ergeben sich geringere mechanische Beanspruchungen für das Zylindergehäuse, insbesondere im thermisch hochbeanspruchten Bereich des oberen Kolbentotpunktes. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Presssitzfläche zwischen Einschubteil und Zylindergehäuse zylindrisch oder in Richtung der Brennraumdecke verjüngend ausgebildet ist.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zylinderlaufbahn nur in einem dem Kurbelraum zugewandten Bereich des Zylinders durch den Einschubteil gebildet ist. In einer hinsichtlich Herstellungsaufwand und mechanischer Beanspruchung für das Zylindergehäuse besonders günstigen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Einschubteil im Bereich des Überströmfensters endet und eine Stirnfläche des Einschubteiles vorzugsweise in einer Normalebene auf die Zylinderachse im Bereich des Überstromfensters am Zylindergehäuse anliegt.
Die Stirnfläche des Einschubteiles kann dabei entweder in der Mitte, im Bereich der Steuerkante oder im Bereich der kurbelraumseitigen Kante des Überströmfensters angeordnet sein.
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Die Erfindung eignet sich sowohl für Brennkraftmaschinen, bei denen Zylinderkopf und Zylinderkopfgehäuse separat ausgeführt sind, als auch bei Brennkraftmaschinen, bei denen vorgesehen ist, dass der Zylinder als Sacklochzylinder ausgeführt und das Zylindergehäuse einteilig mit einem Zylinderkopf ausgebildet ist.
Insbesondere in Ausführungsvarianten der Erfindung, bei denen die Presssitzfläche konisch ausgeführt ist, ist es vorteilhaft, wenn im Bereich der Gaswechselkanäle der Presssitzfläche des Einschubteiles zwischen Einschubteil und Zylindergehäuse ein Dichtmittel vorgesehen ist, um eine sichere Abdichtung der Gaswechselkanäle zu erreichen.
Um ein unbeabsichtigtes Lösen und Bewegen des Einschubteiles im Betrieb zu vermeiden, ist vorgesehen, dass der Einschubteil durch eine vorzugsweise ein-oder angeformte Verdrehsicherung bezüglich des Zylindergehäuses gegen Verdrehen gesichert ist. Darüberhinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn der Einschubteil einen vorzugsweise durch einen Absatz gebildeten Positionierungsformschlussbereich als Sicherung gegen axiale Verschiebungen aufweist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Einschubteil aus Fig. 1 und 2 in einer Schrägansicht, Fig. 4 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer zweiten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 5, Fig. 5 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer dritten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 7, Fig. 7 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie VII-VII in Fig. 6, Fig. 8 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer vierten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie VIII-VIII in Fig. 9, Fig.
9 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie IX-IX in Fig. 8, Fig. 10 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer fünften Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie X-X in Fig. 11, Fig. 11 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie XI-XI in Fig. 10, Fig. 12 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer sechsten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie XII-XII in Fig. 13, Fig. 13 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie XIII-XIII in Fig. 12, Fig. 14 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer siebenten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie XIV-XIV in Fig. 15, Fig. 15 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie XV-XV in Fig. 14, Fig.
16 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer achten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie XVI-XVI in Fig. 17, Fig. 17 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie XVII-XVII in Fig. 16, Fig. 18 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer neunten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie XVIII-XVIII in Fig. 19, Fig. 19 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie XIX-XIX in Fig. 18, Fig. 20 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer zehnten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie XX-XX in Fig. 21 und Fig. 21 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie XXI-XXI in Fig. 20.
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Funktionsgleiche Bauteile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in den Figuren gezeigten Brennkraftmaschinen weisen zumindest einen in einem Zylindergehäuse 1 angeordneten Zylinder 2 für einen nicht weiter dargestellten hin- und hergehenden Kolben auf, welcher eine mit Bezugszeichen 3 angedeutete Kurbelwelle antreibt. Die Zylinderlaufbahn 4 für den Kolben wird dabei zumindest teilweise durch einen Einschubteil 5 gebildet, welcher von der Seite des Kurbelraumes 6 in das Zylindergehäuse 1 eingepresst ist.
Seitlich in den Zylinder 2 münden Gaswechselkanäle 7, und zwar ein Einlasskanal 8 und ein Auslasskanal 9, sowie Überströmkanäle 10 ein. Die Wände 8a, 9a des Einlasskanales 8 bzw. des Auslasskanales 9, sowie die Wände 10a der Überströmkanäle 10 werden teilweise durch den Einschubteil 5 gebildet. Mit Bezugszeichen 11 ist die Presssitzfläche zwischen Zylindergehäuse 1 und dem Einschubteil 5 bezeichnet. Der Einschubteil 5 weist einen Absatz 5a auf, welcher am Kurbelgehäuse 12 anliegt und einen Positionierungsfonnschluss bildet, um ein axiales Verschieben des Einschubteiles 5 zu vermeiden. Der Einschubteil 5 ist über eine angeformte oder eingeformte Verdrehsicherung 5c gegenüber dem Zylindergehäuse 1 gesichert.
Die Verdrehsicherung 5c besteht beispielsweise aus einem am Einschubteil 5 angeformten Zapfen oder einer Lasche, welche in eine eingeformte Ausbuchtung des Zylindergehäuses 1 eingreift (Fig. 3).
Bei den in den Fig. 1 bis 15 gezeigten Ausführungsvarianten wird die Zylinderlaufbahn 4 nur teilweise, und zwar auf der Seite des Kurbelraumes 6 durch den Einschubteil 5 gebildet. Die Fig. 16 bis 21 zeigen dagegen Ausführungsvarianten, bei denen die Zylinderlaufbahn 4 zur Gänze durch den Einschubteil 5 geformt ist.
Bei dem in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Einschubteil 5 bis zu einem mittigen Bereich des Zylinders 2. Die Stirnfläche 5b des Einschubteiles 5 befindet sich dabei etwa in der Mitte 13a der in den Zylinder 2 mündenden Überströmfenster 13 der Überströmkanäle 10 im Bereich einer Normal ebene 2b auf die Zylinderachse 2a. Zylindergehäuse 1 und Zylinderkopf 14 sind getrennt ausgeführt. Die Presssitzfläche 11 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
Bei den in den Fig. 4 bis 21 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Zylinderkopf 14 und das Zylindergehäuse 1 als Einheit ausgeführt und der Zylinder 2 als Sacklochzylinder ausgebildet.
Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Brennkraftmaschine weist einen Einschubteil 5 mit zylinderischer Presssitzfläche 11 auf, dessen Stirnfläche 5b im Bereich der Steuerkante 13b des Überströmfensters 13 abgeordnet ist. Bei dem in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel dagegen befindet sich die Stirnfläche 5b im Bereich der kurbelraumseitigen Kante 13c des Überströmfensters 13.
Die Fig. 10 bis 15 zeigen Ausführungsvarianten mit Einschubteilen 5, welche konische Presssitzflächen 11 aufweisen. Die Presssitzfläche 11 verjüngt sich jeweils in Richtung der Brennraumdecke 15. Bei den Fig. 10 und 11 befindet sich die Stirnfläche 5b im Bereich der Mitte 13a der Überströmfenster 13. In den Fig. 12 und 13 bzw. 14 und 15 sind dagegen Varianten
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dargestellt, bei denen die Stirnfläche Sb im Bereich der kurbelraumseitigen Kante 13c bzw. im Bereich der Steuerkante 13b des Überströmfensters 13 positioniert ist. Bei den in den Fig. 16 bis 19 gezeigten Ausführungsbeispielen wird die gesamte Zylinderlaufbahn 4 durch den von der Seite des Kurbelraumes 6 in das Zylindergehäuse 1 eingeschobenen Einschubteil 5 gebildet. Zylindergehäuse 1 und Zylinderkopf 14 sind als Einheit ausgeführt.
Der Einschubteil 5 in den Fig. 16 und 17 weist eine zylindrische Presssitzfläche 11 auf. In den Fig. 18 und 19 ist die Presssitzfläche 11 konisch ausgeführt, wobei der Konuswinkel a etwa 50 beträgt.
Bei den bisher anhand der Fig. 1 bis 19 beschriebenen Ausführungsvarianten ist die Brennraumdecke 15 durch den Zylinderkopf 14 gebildet. Fig. 20 und 21 zeigen dagegen ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel, bei dem nicht nur die Zylinderlaufbahn 4, sondern auch die Brennraumdecke 15 durch den Einschubteil 5 gebildet ist. Der Einschubteil 5 ist dabei in ein einstückig mit dem Zylinderkopf 14 ausgebildetes Zylindergehäuse 1 eingepresst. Die Presssitzfläche 11 ist im vorliegenden Beispiel konisch ausgeführt, wobei der Konuswinkel a etwa 10 betragen kann.
Um eine sichere Abdichtung zwischen dem Einschubteil 5 und dem Zylindergehäuse 1 zu erreichen, kann insbesondere bei Ausführungsvarianten mit konischer Presssitzfläche 11 im Bereich der Gaswechselkanäle 7 und er Überströmkanäle 10 ein Dichtmittel eingesetzt werden.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen lassen sich die Teile Zylindergehäuse 1, Zylinderkopf 14 und Einschubteil 5 jeweils im Hochdruck-Druckguss herstellen und mit Stahlkokillen entformen. Die ermöglicht eine kostengünstige und einfache Herstellung in Leichtbauweise.
Sämtliche Teile bestehen bevorzugt aus Leichtmetall, etwa aus Aluminium.
Durch die Einpressung des Einschubteiles 5 von der Seite des Kurbelraumes 6 werden die mechanischen Beanspruchungen des Zylindergehäuses 1, insbesondere im thermisch hochbeanspruchten Bereich des oberen Kolbentotpunktes, möglichst gering gehalten.