專利名稱：制造二程循環(huán)發(fā)動機氣缸的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種制造二程循環(huán)發(fā)動機氣缸的方法，具體涉及用于諸如鏈鋸、灌木鏟除機、剪切機之類的手動進(jìn)給工具的驅(qū)動機。
已知的二程循環(huán)發(fā)動機具有一氣缸，在氣缸內(nèi)有一接納活塞的氣缸內(nèi)徑。為了減小運動部件的磨損并改善運行性能，氣缸內(nèi)徑的內(nèi)側(cè)設(shè)有如鉻或鎳的鍍層，鍍層的表面為活塞形成硬質(zhì)的活塞滑動面。由燃料/空氣混合物組成的新鮮氣體至少經(jīng)一傳輸通道引入氣缸內(nèi)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(shè)計和它在活塞滑動面的配置安排得，使在活塞作往復(fù)式的運動時，在規(guī)定的時間內(nèi)打開或關(guān)閉入口窗。其時，活塞的活塞裙與入口窗的配合作為新鮮氣體引入到氣缸內(nèi)腔的該段時間間隔期間的滑動控制。
為了達(dá)到高的發(fā)動機功率，高效率和較低的廢氣值，除了設(shè)計精確的控制時間之外，還要求精確地、盡可能少損失地設(shè)計氣流通過入口窗時的引導(dǎo)方向。對此，圍繞入口窗的邊緣的外形結(jié)構(gòu)或輪廓具有重要的意義。流入的新鮮氣體除了充填氣缸內(nèi)腔之外，還有將前一工作循環(huán)產(chǎn)生的廢氣通過排氣通道從氣缸內(nèi)腔中壓出去的任務(wù)。通過對新鮮氣體流的精確的方向引導(dǎo)，一方面新鮮氣體應(yīng)盡可能充滿氣缸內(nèi)腔，另一方面，應(yīng)盡可能地完全壓出廢氣。在這方面，人們希望由于在為氣缸掃氣時產(chǎn)生的與廢氣一起逸失的新鮮氣體的損失盡可能地低。為了使被引導(dǎo)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(dǎo)致不希望的紊流或?qū)π迈r氣流的誤導(dǎo)，這些情況會對內(nèi)燃機的運行特性以及尤其對可實現(xiàn)的廢氣值有不利的影響。
上述型式的氣缸通常由輕金屬的澆鑄件制造，其中燒鑄了傳輸通道在澆鑄件中引入一活塞內(nèi)徑，其表面經(jīng)過機加工以為其后涂復(fù)鍍層作好準(zhǔn)備。在機加工時，在入口窗上形成一銳的周邊。接著，對氣缸內(nèi)徑的表面進(jìn)行涂復(fù)例如涂復(fù)上由鉻或鎳組成的鍍層，并且為后來裝入活塞，通過珩磨加工到成品的尺寸。
在珩磨活塞內(nèi)襯或為窗邊緣去毛刺時，部分鍍層在窗邊緣區(qū)域可能脫落。所產(chǎn)生的不精確性會導(dǎo)致對新鮮氣流的引導(dǎo)造成不利的影響，從而，導(dǎo)致發(fā)動機運行特性和可實現(xiàn)的廢氣值的性能的下降。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于制造二程循環(huán)發(fā)動機氣缸的方法，通過該方法，能確保在氣缸中的可靠且改進(jìn)的對新鮮氣體的引導(dǎo)符合結(jié)構(gòu)上所規(guī)定的設(shè)計。


本發(fā)明的此目的以及其他目的及其優(yōu)點從下面結(jié)合附圖所作的說明將變得更為清楚，附圖中圖1是通過二程循環(huán)發(fā)動機的縱向截面的示意性視圖，圖中示出了其基本部件；圖2是沿圖1的II-II線截取的、通過二程循環(huán)發(fā)動機的氣缸的示意性截面圖，圖中示出了該發(fā)動機的工作原理；圖3是涂復(fù)和圓的窗邊緣的放大的示意性視圖，示出了具有未收縮的通道截面；圖4是圖3實施例的變形，它具有深入傳輸通道內(nèi)的鍍層和形成了收縮的通道；圖5是具有突入傳輸通道內(nèi)的鍍層凸起的窗邊緣的示意性視圖；圖6是圖5布置的一種變型，帶有一銳邊緣的鍍層邊緣；圖7是圖5和6的布置的另一種變型，帶有一個越過通道槽向內(nèi)深入的鍍層邊緣。
本發(fā)明概要本發(fā)明的目的是通過一種制造二程循環(huán)發(fā)動機中的氣缸的方法來實現(xiàn)的，其中，該氣缸有一內(nèi)腔，該內(nèi)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(nèi)徑的內(nèi)向表面上的涂層形成，且其中，至少具有一傳輸通道，該通道通過一設(shè)在活塞滑動表面中的入口窗通向氣缸的內(nèi)腔。
按照本發(fā)明，首先機加工氣缸內(nèi)徑，為涂復(fù)鍍層作好準(zhǔn)備。此時產(chǎn)生的圍繞入口窗的銳的窗邊緣至少有部分?jǐn)嚅_或倒角，然后在氣缸內(nèi)徑的表面涂復(fù)鍍層且至少也部分涂復(fù)在倒角的窗邊緣上。通過倒角的邊或轉(zhuǎn)角，在鍍層和窗邊緣之間形成一層狀的連接，由此顯著地提高了涂層的附著性，且大大提高了在該區(qū)域內(nèi)鍍層脫落的不敏感性。此外，倒角的窗邊緣還導(dǎo)致在該區(qū)域內(nèi)形成帶有圓截面的鍍層，此時，在窗邊緣區(qū)域形成一個相對于傳輸通道的軸線的最小距離的部位。在窗邊緣區(qū)域的圓的鍍層在其后將活塞內(nèi)襯或滑動表面加工到成品尺寸(例如通過珩磨)時出現(xiàn)的應(yīng)力將不敏感得多，由此可靠地避免了在窗邊緣區(qū)域的鍍層的脫落。
出人意料地是，通過保持若干幾何參數(shù)，鍍層產(chǎn)生的圓的窗邊緣，在二程循環(huán)發(fā)動機運行時，對該區(qū)域的新鮮氣體的引導(dǎo)可以產(chǎn)生良好的作用。為此目的，活塞內(nèi)襯面加工到成品尺寸時，在倒角的、涂復(fù)的窗邊緣的區(qū)域內(nèi)形成一涂復(fù)的邊緣。在入口窗的該區(qū)域中，涂復(fù)的邊緣具有相對于最小間距部位的一個壁的間距，所述最小間距是相對于通道軸線而言的。通過鍍層厚度和珩磨過程的配合，可調(diào)節(jié)此壁的距離，使其具有最大值0.7mm，或較小于最大值。出人意料地發(fā)現(xiàn)，在此值的范圍內(nèi)，符合結(jié)構(gòu)上所規(guī)定的設(shè)計，得到了無干擾的對新鮮氣流的引導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個較佳實施例，在鍍層的涂復(fù)過程和表面機加工相互之間進(jìn)行調(diào)整，使鍍復(fù)層的邊緣在入口窗區(qū)域內(nèi)，相對于通道軸線的最小間距的部位，具有一最大值為0.8mm或較小于最大值的徑向間距。徑向間距是沿相對于氣缸軸線的徑向方向測量的。在該值范圍內(nèi)，還可以看到，對從入口窗進(jìn)入氣缸內(nèi)腔的新鮮氣流的引導(dǎo)未受到干擾。在這方面，壁厚間距和徑向間距互相配合，壁的間距處于或接近其最大值，將徑向間距調(diào)到很小，有可能接近零?；蛘叻催^來，徑向間距處于其最大值，將壁的間距調(diào)到接近零。最大許可的中間值由徑向間距對壁間距的函數(shù)關(guān)系形成，從而，在上述許可值范圍內(nèi)，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(shù)值對范圍，在該范圍中，對新鮮氣流的引導(dǎo)有望不受干擾。與此同時，設(shè)計者據(jù)此具有高度的結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度，在該自由度內(nèi)，他能互相調(diào)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(shù)值對，由此可獲得非常圓的涂復(fù)的窗邊緣或轉(zhuǎn)角的輪廓，它不僅對加工過程中的應(yīng)力不敏感，而且對內(nèi)燃機在運行中的熱應(yīng)力也不敏感。
根據(jù)本發(fā)明的又一個較佳的方法實施例，在倒角的窗轉(zhuǎn)角區(qū)域內(nèi)實施涂復(fù)，相對于傳輸通道的軸線，相對于進(jìn)一步向內(nèi)設(shè)置的未涂復(fù)的通道壁部分，它在徑向方突出得都不多。由此，在入口窗區(qū)域內(nèi)，傳輸通道還具有低的流動阻力，據(jù)此，內(nèi)燃機的效率和廢氣質(zhì)量受到良好的影響。
鍍層引入到傳輸通道內(nèi)也是有利的，這樣，鍍層在窗轉(zhuǎn)角區(qū)域內(nèi)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于流動的質(zhì)量不會造成有害的影響，其前提是橫截面的最大收縮不大于0.03mm，在入口窗區(qū)域中，在最窄部位和相對于通道軸線的最小徑向間距之間，留有一線性段，其長度至少為0.2mm。
下面對本發(fā)明的進(jìn)一步的特征作詳細(xì)的描述。
較佳實施例的描述請參閱附圖，在圖1的示意性的視圖中示出了帶有一氣缸2的二程循環(huán)發(fā)動機1的基本元件，其中，一活塞21在氣缸內(nèi)可縱向往復(fù)移動?；钊?1經(jīng)一連桿22驅(qū)動一繞曲軸軸線23可轉(zhuǎn)動地安裝在曲柄箱24內(nèi)的曲軸30。取決于活塞21的往復(fù)沖程運動，吸氣窗26被活塞21開通或關(guān)閉。通過伴隨活塞21的往復(fù)運動而來的在曲柄箱24內(nèi)的壓力波動，經(jīng)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(nèi)，用新鮮空氣制備成燃料/空氣的混合物。燃料/空氣混合物通過吸入窗26，從那里依賴于活塞21的位置的函數(shù)而通過若干傳輸通道8，到達(dá)由氣缸2所包圍的氣缸內(nèi)腔4。在氣缸內(nèi)腔4內(nèi)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(jīng)過窗邊緣10所限定的入口窗9通向活塞21在其上滑動的滑動表面或內(nèi)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(shè)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(huán)產(chǎn)生的、存在于氣缸內(nèi)腔中的廢氣通過一排氣通道25被壓入一廢氣消音器20內(nèi)，并從那里排放到大氣中。根據(jù)曲軸30的旋轉(zhuǎn)位置和伴隨而來的活塞21相對于入口窗9的位置，規(guī)定了燃料/空氣混合物進(jìn)入氣缸內(nèi)腔4的控制時間。
圖2在示意性的橫截面圖中示出了圖1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(biāo)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(cè)。通過這樣的方向安排得到的是銳角的窗轉(zhuǎn)角10′，它們的轉(zhuǎn)角角度小于90°。根據(jù)本發(fā)明的方法最好使用這種銳角的轉(zhuǎn)角10′，但也可適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于其它的窗邊緣10。
圖3在放大的示意性截面圖中示出了在一窗轉(zhuǎn)角10′的區(qū)域中的圖2的氣缸2。窗棱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(zhuǎn)角處進(jìn)入氣缸內(nèi)腔4。氣缸內(nèi)腔4由一氣缸內(nèi)徑6限定，在內(nèi)徑表面5上涂復(fù)由鉻、鎳或其它合適的硬質(zhì)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(nèi)徑6引入氣缸2內(nèi)，機加工內(nèi)徑6的表面5使鍍層7能涂復(fù)于其上。在對表面5加工時產(chǎn)生的銳的、向著傳輸通道8的窗轉(zhuǎn)角，為了形成一窗轉(zhuǎn)角10′而倒角，這樣就產(chǎn)生了一個斜面。接著，將鍍層7涂復(fù)在氣缸內(nèi)徑6的表面5和倒角的轉(zhuǎn)角10′上，其時，在倒角的轉(zhuǎn)角10′的區(qū)域內(nèi)，在鍍層7就得到一圓截面。此時，在倒角的窗轉(zhuǎn)角10′的區(qū)域內(nèi)，就形成了傳輸通道8的相對于通道軸線12的最小間距的部位11，該部位在所示的實施例中，相對于傳輸通道8的未鍍的通道壁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(圖1)的活塞滑動面，由此，在窗轉(zhuǎn)角10′的區(qū)域內(nèi)的鍍層7中形成一鍍層邊緣14。
部位11和鍍層邊緣14相對于通道軸線12彼此之間具有一壁間距H，相對于箭頭31所示的徑向方向以及相對于氣缸軸線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為0.4mm，壁間距H為0.35mm。徑向間距C可最大調(diào)節(jié)到0.8mm，此時，壁間距H要保持較小。也有可能將壁間距H設(shè)定到最大值0.7mm，徑向距C則保持較低。也可能形成徑向間距C和壁間距H的數(shù)值對，其中，徑向間距C的最大允許值是所選壁間距H的函數(shù)，且在上述的閾值之間線性延伸。徑向間距C和壁間距H的較小的值也可以是有利的。
在所示實施例中，氣缸2是一輕金屬燒鑄件，鍍層7直接涂復(fù)在其氣缸內(nèi)徑6上。根據(jù)本發(fā)明的方法也可應(yīng)用于具有分離的用于活塞21的內(nèi)襯的氣缸2。
圖4示出圖3結(jié)構(gòu)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之間保持一長度為L的一線性段。最大許可的收縮V為0.03mm，長度L的最小值為0.2mm。此實施例的其余的特征和附圖標(biāo)號與圖3的實施例相同。
在圖5的實施例中，圍繞倒角的窗邊緣10的鍍層7稍許進(jìn)入傳輸通道8。通道壁15的其余部分未鍍上鍍層。此時，在窗邊緣10的區(qū)域中，鍍層7延伸入傳輸通道8，其結(jié)果，在相對于通道軸線12的最小間距的部位11處的傳輸通道8的橫截面相對于通道壁15的未鍍區(qū)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處于距通道軸線12較大的徑向間距。鍍層邊緣14也可具有圓的輪廓。對于徑向間距C和壁間距H的值，前述的范圍或極限值同樣適用。
圖6示出了圖5中結(jié)構(gòu)的一種改型，在該改型中，鍍層邊緣14，相對于通道軸線12大約位于未鍍通道壁15的高度。所形成的銳邊緣鍍層14也可在以后弄圓或倒角。
圖7示出了圖5和6的實施例的另一改型，其中，鍍層邊緣14相對于通道軸線12，位于未鍍的通道壁15的徑向內(nèi)側(cè)。除此之外，此實施例的其余的特征和附圖標(biāo)號與實施例圖3至4中的相同。
本發(fā)明書援引德國專利號10158397.4在此供參考，本申請據(jù)以申請優(yōu)先權(quán)的該德國專利是于2001年11月28日提交的。
本發(fā)明絕不限于本說明書及附圖所揭示的內(nèi)容，而是擬交將落在所附權(quán)利要求書所闡述的范圍內(nèi)的所有變化或修改均包括在要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造二程循環(huán)發(fā)動機(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(nèi)腔(4)，此滑動表面通過在氣缸(2)的內(nèi)徑(6)的一內(nèi)側(cè)表面(5)上涂復(fù)一鍍層(7)而形成，其中，至少設(shè)有一傳輸通道(8)，它經(jīng)由設(shè)置在活塞滑動表面(3)上的入口窗(9)通向氣缸內(nèi)腔(4)，該方法包括下列諸步驟—機械加工氣缸內(nèi)徑(6)的表面(5)，為涂復(fù)鍍層(7)作好準(zhǔn)備；—機械加工產(chǎn)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(zhuǎn)角(10′)；—接著，在氣缸內(nèi)徑(6)的表面(5)上涂以鍍層(7)，其中，所述鍍層(7)至少部分覆蓋倒角的窗轉(zhuǎn)角(10′)，且在倒角的窗轉(zhuǎn)角(10′)的區(qū)域內(nèi)形成一相對于至少一傳輸通道(8)的通道同線(12)為最小間距的部位(11)；為形成活塞滑動表面(3)，將鍍層(7)加工到成品的尺寸，在以倒角和至少部分鍍復(fù)的窗轉(zhuǎn)角(10′)的區(qū)域內(nèi)形成一鍍層邊緣(14)，它相對于最小間距的部位(11)具有壁間距H，此壁間距H具有0.7mm的最大值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，涂復(fù)過程和其后的表面加工互相配合，使鍍層邊緣(14)相對于所述的間距部位(11)在相對于氣缸軸線(13)的徑向方向上具有一最大值為0.8mm的徑向間距(C)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在壁間距(H)處于或接近其最大值時所述徑向間距(C)應(yīng)較低，而在徑向間距(C)處于或接近其最大值時所述壁間距(H)則應(yīng)較低。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述徑向間距(C)和壁間距(H)組成數(shù)值對，其中，最大允許徑向間距(C)以線性函數(shù)，相對于增加的壁間距(H)以線性函數(shù)的方式變小。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在倒角的窗轉(zhuǎn)角(10′)的區(qū)域內(nèi)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于通道軸線(12)不顯著突出。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鍍層(7)深入到至少一個傳輸通道(8)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述至少一個傳輸通道(8)內(nèi)，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值多或大0.03mm，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0.2mm的長度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造二程循環(huán)發(fā)動機氣缸的方法，首先機械加工氣缸的氣缸內(nèi)徑，為涂覆一鍍層作好準(zhǔn)備。其時形成圍繞一入口窗的窗邊緣然后至少部分倒角。接著，氣缸內(nèi)徑鍍以鍍層，鍍層至少部分覆蓋倒角的窗邊緣。由此，在窗邊緣的區(qū)域內(nèi)形成一相對于傳輸通道的軸線的最小間距的部位。最后，將活塞內(nèi)襯或滑動表面機加工到成品尺寸，以在倒角及涂覆的窗邊緣或轉(zhuǎn)角的區(qū)域內(nèi)形成一鍍層邊緣，它相對于最小間距的部位具有一壁間距，此壁間距具有0.7mm的最大值。
文檔編號F02B75/02GK1421599SQ0215222
公開日2003年6月4日 申請日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月28日
發(fā)明者K·伊戈爾, B·拉爾夫, B·安德烈亞斯, H·馬蒂亞斯, B·克里斯蒂安, K·康拉德, S·約爾格, P·彼得, S·拉爾夫, J·約爾格 申請人:安德烈亞斯斯蒂爾股份公司