DE3934277A1 - Kolben fuer eine zweitakt-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kolben für Zweitakt- Brennkraftmaschinen.

Unter den Zweitakt-Brennkraftmaschinen zum Antrieb handgeführter Arbeitsmaschinen gibt es eine, die in der Weise konstruiert ist, daß ein unteres Ende bei der das kurbelseitige Kolbenende bei seiner Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders an einem Öffnungsteil einer im Zylinder ausgebildeten Einlaßöffnung hin- und herläuft, um die Einlaßöffnung zu öffnen und zu schließen und dadurch ein Brennstoff/Luft-Gemisch von der Einlaßöffnung über einen unteren Raum des Zylinders in das Kurbelgehäuse eintreten zu lassen bzw. das Kurbelgehäuse abzuschließen. Üblicherweise ist ein Kolben, der bei derartigen Brennkraftmaschinen benutzt wird, am kurbelseitigen Kolbenende mit einem glatten Rand versehen. Weil der ebene untere Endrand die Einlaßöffnung des Zylinders öffnet und schließt, wenn sich der Kolben innerhalb des Zylinders nach oben und unten bewegt, öffnet und schließt der untere Rand des kurbelseitigen Kolbenendes die Einlaßöffnung sehr schnell. Aus diesem Grunde ergibt sich eine abrupte Druckänderung in jenem Abschnitt, und es wird eine große Druckwelle erzeugt, welche zu einem Problem im Hinblick auf einen beträchtlichen Einlaßgeräuschpegel führt, der vom Motor erzeugt wird. Um dieses Problem zu lösen, sind Kolben bzw. Zylinder bekannt, bei denen die Einlaßöffnung beim Öffnen und Schließen graduell freigegeben bzw. bedeckt wird, indem eine Aussparung am unteren Ende des kurbelseitigen Abschnitts des Kolbens oder an der Einlaßöffnung des Zylinders vorgesehen wird, wodurch der Einlaßgeräuschpegel verringert wird. Eine solche Aussparung am Kolben oder am Zylinder ist jedoch schwierig herzustellen, und es wird hierdurch jener Teil, an dem die Aussparung vorgesehen ist, geschwächt, so daß sich gewisse Festigkeitsprobleme ergeben und beispielsweise ein unerwartet früher Bruch des Kolbens oder des Zylinders auftreten kann.

Um derartige bei bekannten Anordnungen auftretende Probleme zu lösen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der der Einlaßlärm unterdrückt und eine hohe Standfestigkeit gewährleistet wird, wobei der Aufbau einfach ist, so daß sich eine günstige Herstellung ergibt und die Modifikation leicht bei einem herkömmlichen Kolben angebracht werden kann.

Gemäß der Erfindung ist ein Kolben für eine Zweitakt- Brennkraftmaschine dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Weise konstruiert ist, daß ein Loch an einer Stelle oberhalb des kurbelseitigen Endes des Kolbens angebracht ist, wobei die Stelle der Lage einer Einlaßöffnung eines Zylinders entspricht.

Wenn sich demgemäß der Kolben vom unteren Totpunkt nach oben bewegt, beginnt das Loch die Einlaßöffnung zu öffnen, und dann öffnet das kurbelseitige Ende des Kolbens die Einlaßöffnung vollständig. Wenn sich umgekehrt der Kolben nach unten bewegt, dann wird das Loch am kurbelseitigen Ende des Kolbens auf die Einlaßöffnung ausgerichtet, bevor der Kolben den Einlaß vollständig schließt. Dadurch wird eine abrupte Druckänderung zwischen dem Loch und der Einlaßöffnung verringert, so daß die Amplitude der Druckwelle vermindert werden kann.

Durch den vorbeschriebenen Aufbau der Erfindung wird die plötzliche Druckänderung über der Einlaßöffnung einer Zweitakt-Brennkraftmaschine vermindert, so daß der Einlaßlärm unterdrückt wird und eine hohe Standfestigkeit des Kolbens erreicht wird. Der Aufbau des Kolbens gemäß der Erfindung ist so einfach, daß sich eine leichte Herstellung ergibt und eine Modifikation auf einfache Weise bei einem herkömmlichen Kolben übernommen werden kann.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kolbens für eine Zweitakt- Brennkraftmaschine, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 in einem Zustand, in dem der Kolben gemäß Fig. 1 an einer bestimmten Stelle des Zylinders befindlich ist,

Fig. 3 ein Diagramm, welches die Druckwellenformen in der Nähe einer Einlaßöffnung für den Fall zeigt, wenn der Kolben gemäß der Erfindung ausgebildet ist bzw. wenn ein herkömmlicher Kolben benutzt wird.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Kolben (1) eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, der mit einem Kolbenkopf (3) versehen ist, welcher eine Umfangsnut (2) aufweist, in die ein (nicht dargestellter) Kolbenring einpaßt. Mit dem Kolben ist einstückig ein offenes hülsenartiges Ende (4) hergestellt, welches in den unteren Abschnitt des Kolbenkopfes (3) übergeht. Ein oberes Ende (5) des Kolbenkopfes (3) ist geschlossen und ein unteres Ende (6) des Hülsenendes (4) öffnet sich nach der Seite eines unteren (nicht dargestellten) Kurbelgehäuses und definiert einen ebenen Stirnrand über den gesamten Umfang. Der Kolben (1) hat den gleichen Aufbau wie ein herkömmlicher Kolben. Jedoch ist der erfindungsgemäße Kolben (1) nach Fig. 1 mit einem kreisförmigen Loch (7) versehen, welches radial durch die Kolbenwand an einer Stelle hindurchgeführt ist, die im Abstand zum Unterrand (6) des offenen Kolbenabschnitts (4) des Kolbens (1) liegt und in den Kolben eingebohrt ist. Es ist zweckmäßig, das Loch (7) mit einem Durchmesser (d) von 4 mm herzustellen, wobei der Abstand (s) vom unteren Rsnd (6) des kurbelseitigen Kolbenendes (4) nach dem Mittelpunkt des Loches (7) beispielsweise 8 mm beträgt, und zwar bei einer Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem Hubraum von etwa 40 cm³.

Der auf diese Weise hergestellte Kolben (1) wird in einen Zylinder (S) in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise derart eingesetzt, daß das Loch (7) des Kolbens (1) an einer Stelle liegt, die der Lage der Einlaßöffnung (9) im Zylinder (8) entspricht. Der Kolben (1) bewegt sich während des Laufs der Maschine innerhalb des Zylinders (8) nach oben und nach unten, wobei das Loch (7) sich über die Einlaßöffnung (9) nach oben und unten bewegt. Wenn sich der Kolben (1) vom unteren Totpunkt nach oben bewegt, dann beginnt sich das Loch (7), dessen Querschnittsfläche kleiner ist als jene der Einlaßöffnung (9), über die Einlaßöffnung (9) von der unteren Seite nach der oberen Seite dieser Einlaßöffnung zu bewegen, während der Einlaß (9) mit einem Innenraum (10) des Hülsenfortsatzes (4) des Kolbens (1) über das Loch (7) in Verbindung steht, so daß eine Druckdifferenz zwischen der Einlaßöffnung (9) und dem Innenraum (10) des Kolbenteils (4) kontinuierlich vermindert wird. Unter diesen Bedingungen bewegt sich das untere Ende (6) des Hülsenteils (4) des Kolbens (1) über die Einlaßöffnung (9) in die volle Öffnungsstellung, wodurch es möglich wird, genügend Brennstoff/Luft-Gemisch aus der Einlaßöffnung (9) in das Kurbelgehäuse einzulassen. Wie oben beschrieben, wird die Einlaßöffnung (9) durch das Loch (7) des Hülsenabschnitts (4) des Kolbens (1) graduell geöffnet, wodurch eine abrupte Druckänderung im Öffnungsbereich abgemildert und die Druckwelle geschwächt wird, so daß der Einlaßlärm vermindert und der Leistungsabfall infolge des Rückströmens des Brennstoff/Luft-Gemischs auf ein Minimum vermindert werden kann.

Wenn sich der Kolben (1) demgegenüber nach unten bewegt, dann wird die Einlaßöffnung (9) graduell geschlossen, und dadurch werden abrupte Druckänderungen gemildert. Da das untere Ende (6) des Hülsenabschnitts (4) des Kolbens (1) mit einem ebenen Endrand über den gesamten Umfang versehen ist, ist kein Festigkeitsabfall zu befürchten, und es wird ein vorzeitiges Brechen des Kolbens (1) verhindert.

Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Diese veranschaulicht das Ergebnis einer tatsächlichen Messung einer Druckwellenform in der Nähe der Einlaßöffnung (9) in Fällen, wo der Kolben (1) in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel benutzt wird, und im Vergleich hierzu einen herkömmlichen Kolben, der kein Loch (7) aufweist und von herkömmlicher Bauart ist. In Fig. 3 kennzeichnet eine strichlierte Linie (A) eine Druckwellenform, die sich ergibt, wenn der Kolben (1) mit dem Loch (7) gemäß dem Ausführungsbeispiel benutzt wird, während die voll ausgezogene Linie (B) eine Druckwellenform kennzeichnet, die sich ergibt, wenn ein herkömmlicher Kolben ohne Loch benutzt wird. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß eine Druckänderung in der Nähe der Einlaßöffnung bei dem erfindungsgemäßen Kolben sehr viel kleiner ist im Vergleich zu einem herkömmlichen Kolben, und es wird gewährleistet, daß der Lärm tatsächlich um 2 db (A) gegenüber der herkömmlichen Bauart abfällt. Außerdem können der Durchmesser (d) des Loches (7) und der Abstand (s) in geeigneter Weise jeweils so angeordnet werden, wie dies für die Arbeitsweise des jeweiligen Motors zweckmäßig ist.

Claims (2)

1. Kolben für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Loch (7) an einer Stelle oberhalb des kurbelseitigen Endes (6) des hülsenartigen Kolbenteils (4) vorgesehen ist, wobei die Stelle einer Stelle einer Einlaßöffnung (9) entspricht.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d) des Loches (7) halb so groß ist wie der Abstand (s) zwischen dem unteren Rand (6) des hülsenartigen Kolbenteils (4) und der Mitte des Loches (7).