Concept development of a cylinder for a two-stroke engine : For increased control of the heat flow

This study was composed on behalf of Husqvarna Group AB and is the thesis for the writers’ bachelor's degree, majoring in Mechanical Engineering Product Development and Design. Husqvarna Group is one of the leading manufacturers in the world within forest, park and garden care products, such as chainsaws, lawn movers and trimmers. To retain future-safe and sustainable products it is constantly required to develop them in terms of power efficiency and ergonomics. In a gasoline-powered chainsaw, the cylinder is one of the most critical components within the motor set where its complexity and operational function is vital for the motor’s overall performance. The cylinder’s main tasks, which are to create a cylinder bore for the piston and a combustion chamber, cause the need for decisive properties in the cylinder’s construction and design, such as heat transfer and heat control. In order to enable an increase of the power in the engine, these properties are required to be considered and improved. With a defective cooling, various types of damages can occur in the engine, but also counteract the desired increase in engine power. The aim of this study is to develop a concept of a cylinder with improved characteristics for heat control. By support from accepted theories and former studies, method choices are carried out to generate concepts and analyze results. In order to give rise to the pros and cons concerning the final concept and its constituent subparts, the generating of the concepts and analyzing of its results has been taken place in parallel to one another. The result of the work is a detached cylinder head, where the focus has been to produce proposals for the cylinder’s selection of seal, material and screw joints. When proposals in these areas were analyzed and selected, a simulation was made to examine whether the heat distribution in the cylinder had changed. The cylinder presented as the final concept is made of an aluminum alloy with a gasket of a mica material to keep the cleavage sealed. With the new conditions for fastening, a proposed design and material selection for screw joints are presented. This study has taken the approach in a work that requires more time and resources and can inspire a resumption of the case.Den här studien gjordes på uppdrag av Husqvarna Group AB och är ett examensarbete för skribenternas ingenjörsutbildning inom maskinteknik, produktutveckling och design. Husqvarna Group är en av de världsledande tillverkarna för produkter inom skogs-, park-, och trädgårdsskötsel, såsom motorsågar, gräsklippare och trimmers. För framtidssäkra och hållbara produkter krävs det att ständigt utveckla dessa i mån av effektivitet och ergonomi. I en bensindriven motorsåg är cylindern en mycket viktig komponent där dess komplexitet och funktion är vital för motorsågens slutgiltiga funktionalitet. Cylinderns huvudsakliga uppgifter, vilka är att skapa ett cylinderlopp för kolven samt en förbränningskammare, förorsakar behov för avgörande egenskaper i cylinderns konstruktion och design, egenskaper såsom värmeöverföring och värmekontroll. Med en bristfällig kylning kan bland annat olika typer av skador förekomma i motorn, men också motverka den eftersträvande ökningen av motorns effekt. Arbetets syfte är att ta fram ett koncept på en cylinder med förbättrade egenskaper för en ökad kontroll av värmeutvecklingen. Genom underlag från vedertagna teorier inom produktutveckling samt inspiration från tidigare studier, genomförs metodval för att generera koncept och analysera resultat. För att ge upphov till för- och nackdelar beträffande slutkonceptets ingående områden, har konceptgenerering och analysering skett parallellt. Resultatet av studien redovisar en delad cylindertopp, där arbetets fokus har varit att ta fram förslag på cylinderns tätning, material och skruvförband. När förslag inom dessa områden hade analyserats och valts, gjordes en simulering för att granska huruvida värmefördelningen i cylindern hade förändrats. Den cylinder som presenteras som det slutgiltiga konceptet är tillverkad av en aluminiumlegering med en packning av ett glimmermaterial för att hålla delningen tät. I och med de nya förutsättningarna på infästning presenteras också ett förslag på skruvförband med tillämpad utformning och materialval. Studien har tagit ansats i ett arbete som kräver mer tid och resurser och kan vara till inspiration vid ett återupptagande av ärendet