SINGLE CYLINDER INTERNAL-COMBUSTION ENGINE WITH CRANKCASE SCAVENGING

Abstract: 1. A one-cylinder, two-stroke internal combustion engine with crankcase scavenging, comprising a crankcase which encloses the crank drive including the counterweight with a minimum of clearance and which carries the cylinder, and further comprising a piston guided in said cylinder, which is connected by a connecting rod to a crankshaft supported on bearings in said crankcase and which controls scavenge ports arranged in the wall of said cylinder, said crankshaft being of the side-crank type, i.e. with bearings only on one side, and the only counterweight being positioned between the crankpin bearing of the connecting rod and the main crankshaft bearing on the side of the connecting rod, wherein the piston body (24') is provided with recesses (31) on the side of the counterweight into which said counterweight will enter with a minimum of play in its position near the bottom dead center, and wherein the area (33') of the cylinder liner (33) cooperating with said recesses in the piston body (24') has no scavenge ports (36, 37).

Description: Einzylinder-Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kurbelkastenspülung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzylinder-Zweitakt Brennkraftmaschine mit Kurbelkastenspülung, mit einem den Kurbeltrieb samt Gegengewicht mit geringen Zwischenräumen umschliessenden, den Zylinder tragenden Kurbelgehäuse und einem im Zylinder geführten, über ein Pleuel mit einer im Kurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle in Verbindung stehenden Kolben, der in der Zylinderwand angeordnete Spülschlitze steuert, wobei die Kurbelwelle einseitig fliegend gelagert ist und das einzige Gegengewicht zwischen Kurbelzapfenlager des Pleueles und pleuelseitigem Kurbelwellenhauptlager angeordnet ist. Bei Brennkraftmaschinen dieser Art sind Spülluftmenge bzw. der Druck der Spülluft begrenzt durch das Hubvolumen des Kolbens und, was den Spüldruck anbelangt, bestimmt durch den schädlichen Raum im Kurbelgehäuse. Um diesen schädlichen Raum möglichst klein zu halten und damit den Spüleffekt sowie die Füllung des Zylinders auf möglichst günstige Werte zu bringen, ist es bekannt, das Triebwerk durch das Kurbelgehäuse mit geringen Zwischenräumen zu umschliessen. Eine Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art wurde z.B. durch die DE-OS 3 108-519 bekannt. Bei dieser bekannten Brennkraftmaschine ist die der Kurbelwelle zugekehrte Stirnfläche des Kolbens durch eine ebene Kreisringfläche gebildet. Dabei ist die Länge der Pleuelstange so bemessen, dass in der vom Zylinderkopf abgekehrten Extremstellung der Pleuelstange zwischen der Mantelfläche des Gegengewichtes und der diesem zugekehrten Stirnfläche des Kolbens ein Spalt verbleibt. Dadurch ergibt sich aber ein relativ grosser schädlicher Raum. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den schädlichen Raum für die Kurbelgehäusespülung noch weiter zu verkleinern und damit die Leistung der Brennkraftmaschine sowie deren Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Kolbenhemd auf der Seite des Gegengewichtes Ausnehmungen aufweist, die das Gegengewicht im Bereich des untern Kolbentotpunktes eng umschliessen, und dass der mit den Ausnehmungen des Kol benhemdes zusammenwirkende Umfangsbereich der Zylinderbüchse frei von Spülschlitzen ist. Auf diese Weise ist das Gegengewicht so ausgebildet, dass es im unteren Kolbentotpunkt in die entsprechend angeordnetenAusnehmungen des Kolbenhemdes eintritt. Damit wird der schädliche Raum um ein Volumen verkleinert, das sich aus dem Kolbendurchmesser und der Höhe der Ausnehmungen des Kolbenhemdes ergibt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Ausnehmungen im Kolbenhemd im wesentlichen bis zu den Augen für den Kolbenbolzen hochgezogen sein, was bei dieser Konstruktion Bestwerte hinsichtlich der Verkleinerung des schädlichen Raumes ergibt. Eine weitere Verbesserung im Sinne der Aufgabenstellung kann dadurch erreicht werden, dass das Pleuel einen Schaft aufweist, der in bezug auf eine senkrecht zur Kurbelwellenachse liegende und durch die Längsmitten der Lager am Kur belzapfen sowie am Kolbenbolzen gehende Ebene in Richtung weg vom Kurbelwellenhauptlager versetzt ausgebildet ist und dass das Gegengewicht bzw. die Kurbel eine zum Kurbelzapfen konzentrische Ausnehmung für den Vorbeigang des Pleuels im Bereich des unteren Kolbentotpunktes aufweist. Durch das Zusammenwirken dieser beiden Massnahmen wird ein Näherrücken von Pleuel und Gegengewicht erreicht, wodurch eine zusätzliche Reduzierung des schädlichen Raumes in Richtung der Kurbelwellenachse erzielt wird. Besonders vorteilhaft ist es hiebei, wenn, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung,das Pleuel einteilig und im Bereich seines Lagers am Kurbelzapfen im wesentlichen mit zum Kurbelzapfen koaxialer etwa zylindrischer Aussenkontur ausgebildet ist. Dadurch kann auch die den schädlichen Raum beeinflussende Breite der zum Kurbelzapfen konzentrischen Ausnehmungen möglichst klein gehalten werden. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine im Schnitt durch die Zylinder- und Kurbelwellenachse, Figur 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1, Figur 3 ein Detail zu Fig. 1 in Ansicht, Figur 4 einen Schnitt nach der Linie It-IV in Fig. 1 und Figur 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4. Die schlitzgesteuerte Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, vorzugsweise Dieselmotor, weist ein Gehäuse auf, das aus den Teilen 1 und 2 besteht, wobei die Teilungsebene 6 senkrecht zur Kurbelwellenachse 3 und durch die Längsmitten der Pleuellager am Kolbenbolzen und am Kurbelzapfen 4 bzw. 5 verläuft. Diese Gehäuseteile sind miteinander mittels einer grösseren Anzahl von Schrauben 7, die in den Gehäuseteil 2 eingeschraubt sind und den Gehäuseteil 1 durchsetzen, miteinander fest und dicht verbunden. Der Gehäuseteil 1 bildet einen Raum 8, welcher zur Aufnahme von Kraftstoff dient, dessen Spiegel 9 durch an sich bekannte hier nicht dargestellte Mittel, wie Schwimmer etc. auf eine konstante Höhe geregelt wird. Der Raum 8 ist abtriebsseitig durch die mit dem Gehäuseteil 1 über Schrauben 10 fest verbundene Lagerplatte 11 abgeschlossen. Die Kurbelwelle 12 ist im Gehäuseteil 1 und in der Lagerplatte 11 mittels Kugellagern 13 bzw. 14 (Hauptlager) fliegend gelagert. Am freien Ende der Kurbelwelle 12 befindet sich das Gegengewicht 15, welches das Kugellager 13 mit einem Wulst 15' teilweise hintergreift. Die Umfangskonturen 16 des Gegengewichtes 15 sowie die Umfangskonturen 17 und 18 des Wulstes 15' verlaufen konzentrisch zur Kurbelwelle 3 und bilden mit den entsprechenden Wänden 19 und 20 des Gehäuseteiles 1 beim Vorbeigang Zwischenräume, die so gering als technisch möglich und ausführbar gehalten sind. In Richtung der Kurbelwellenachse 3 schliesst sich an das Gegengewicht 15 der Kurbelzapfen 21 an, der einseitig über die Kurbel 22 mit der Kurbelwelle 12 verbunden ist. Der Kurbelzapfen 21 ist über das dazugehörige Lager 21' mittels des einstückigen Pleuels 23 über den Kolbenbolzen 25, der in Augen 30' am Kolben 24 gelagert ist, mit dem Kolben 24 antriebsverbunden. Der Schaft 23' des Pleuels 23 ist gegen über der Kolben- bzw. Zylinderachse 26 exzentrisch und zwar in Richtung weg vom Kurbelwellenlager 13 versetzt ausgebildet. Die Aussenkonturen 27 des Kurbelzapfenlagerauges 28 sowie die Aussenkontur 29 des Kolbenbolzenlagerauges 30 des Pleuels 23 sind jeweils axial zu den Lagerachsen ausgefihrt. Das ungeteilte Pleuel 23 ermöglicht durch die fliegende Kurbelwellenlagerung eine kreisrunde Pleuelgeige 23" und damit kleinstmögliche Kurbelraumabmessungen. Das Kolbenhemd 24' des Kolbens 24 weist auf der Seite des Gegengewichtes 15 Ausnehmungen 31 auf, in die das Gegengewicht 15 im Bereich der unteren Totpunktlage mit geringem Spiel eintritt, siehe Fig. 3. Das Gegengewicht 15 bzw. die Kurbel 22 weist eine zur Achse des Kurbelzapfens 21 konzentrische Nut 32 auf, in welche das Kurbelzapfenlagerauge 28 eintritt. Durch diese Massnahmen wurde es möglich, die Schadräume relativ klein zu halten. Der Kolben 24 ist in der Zylinderbüchse 33 gleitbar gelagert, die ihrerseits einstückig mit dem mit Kühlrippen 34 versehenen Zylinderkopf 35 ausgebildet ist.-Diese Zylinder kopf-Zylinderbüchsen-Einheit ist zwischen den beiden Gehäuseteilen 1 und 2 festgeklemmt, zu wéNchem 2weck die Zylinderbüchse 33 mit einem umlaufenden Flansch 36' versehen ist. Die Trennfuge zwischen dem Zylinderkopf 35 und den Gehäuseteilen 1, 2 ist mit 35'-bezeichnet-. Die Zylinderbüchse 33 weist Einlassschlitze 36 für die im Kurbelraum 40 verdichtete Luft und Auslassschlitze 37 für die Verbrennungsgase auf, die beide vom Kolben 24 gesteuert werden. Im Bereich 33' der Zylinderbüchse 33 befinden sich keine Spülschlitze,weil das Kolbenhemd 24' in diesem Bereich die Ausnehmungen 31 aufweist. Die Einlassschlitze 36 werden aus einem Raum 38 gespeist, der seinerseits mit den zumindest im Gehäuseteil 2 im Bereich der Teilungsebene 6 angeordnetenÜberströmkanälen 39 mit dem Kurbelraum 40 in Strömungsverbindung steht. Diese Ausführung der Überström kanäle 39 hat unter anderem auch den Vorteil dass diese kernlos form- und giessbar sind. Die AuslaBschlitze 37 sind über einen Auslasskanal 41 mit der schalldämpfend wirkenden Auspuffeinrichtung 42 in Strömungsverbindung, welche ihrerseits mittels der Schrauben 43 am Gehäuseteil 1 befestigt ist und den Auslassstutzen 44 aufweist. Abtriebsseitig ist u. a. ein Kühlgebläse 45 vorgesehen, das mittels der zentralen Schraube 46 mit der Kurbelwelle 12 fest verbunden ist. Die Kühlluft wird über eine Verbindungsleitung 47 den Kühlrippen 34 zugeführt, zu welchem Zweck letztere eine Ummantelung aufweisen, die teilweise von einem Schalenteil 48 und teilweise von der Innenwand 49 des Kraftstofftanks 50 gebildet wird. Dem im Kolben 24 angeordneten Brennraum 51 wird Kraftstoff über die Düse 52 zugeführt und zwar über die Einspritz leitung 53, die mit der im Detail nicht dargestellten Einspritzpumpe 54 verbunden ist. Der Nocken 55 der Einspritzpumpe sitzt auf der Kurbelwelle 12 und ist mit dieser drehfest verbunden. Die Schmierung des Ejnspritznockens 55 erfolgt über ein endloses Band 56 aus flexiblem Material, welches an der Kurbelwelle 12 aufgehängt ist, von dieser mitgenommen wird und unter den Kraftstoffspiege) 9 eintaucht. Die Schmierung der Triebwerksteile erfolgt über eine hier nicht näher zu beschreibende Einrichtung 57, welcher Kraftstoff über die abgewinkelte Leitung 58 zugeführt wird. Diese Schmiereinrichtung steht mit der über das Luftfilter 59 ausströmenden Ansaugluft in Verbindung.

Claims: Patentansprüche 1. Einzylinder-Zweit.akt-Brennkraftmaschine mit Kurbel kastenspülung, mit einem den Kurbeltrieb samt Gegenge wicht mit geringen Zwischenräumen umschliessenden, den Zylinder tragenden Kurbelgehäuse und einem im Zylinder geführten, über ein Pleuel mit einer im Kurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle in Verbindung stehenden Kolben, der in der Zylinderwand angeordnete Spülschlitze steuert, wobei die Kurbelwelle einseitig fliegend gelagert ist und das einzige Gegengewicht zwischen Kurbelzapfenlager des Pleuels und pleuelseitigem Kurbelwellenhauptlager angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kolbenhemd (24') auf der Seite des Ge gengewichtes Ausnehmungen (31) aufweist, die das Gegen gewicht im Bereich des unteren Kolbentotpunktes eng um schliessen, und dass der mit den Ausnehmungen des Kolben hemdes (24') zusammenwirkende Umfangsbereich (33') der Zylinderbüchse (33) frei von Spülschlitzen (36, 37) ist. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Ausnehmungen (31) im Kolbenhemd (24') im wesentlichen bis zu den Augen (30) für den Kolbenbolzen (25) hochgezogen sind. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Pleuel (23) einen Schaft (23') auf weist, der in bezug auf eine senkrecht zur Kurbelwellen schse (3) liegende und durch die Längsmitten (4 bzw.5) der Lager am Kurbelzapfen (21) sowie am Kolbenbolzen (25) gehende Ebene (6) in Richtung weg vom Kurbelwellen hauptlager (13, 14) versetzt ausgebildet ist und dass das Gegengewicht (15) bzw. die Kurbel (22) eine zum Kurbel zapfen (21) konzentrische Ausnehmung (32) für den Vor beigang des Pleuels (23) im Bereich des unteren Kolben totpunktes aufweist. 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass das Pleuel (23) einteilig und im Bereich seines Lagers (21') am Kurbelzapfen (21) im wesentlichen mit zum Kurbelzapfen koaxialer etwa zylindrischer Aussenkontur (27) ausgebildet ist.

Inventors: BILEK, ANDREAS
Applicants: AVL GESELLSCHAFT FUR VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINEN UND MESSTECHNIK MBH.PROF.DR.DR.H.C. HANS LIST
Application year: 1986
Main classification: F01M3
IPC codes: F02B33, F02B75, F01M3