DE102006058081A1

DE102006058081A1 - 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit Ölabstreifring

Info

Publication number: DE102006058081A1
Application number: DE102006058081A
Authority: DE
Inventors: Peter Prof. Dr. West Bloomfield Hofbauer
Original assignee: FEV Engine Technology Inc Auburn Hills; FEV Engine Technology Inc
Current assignee: Advanced Propulsion Technologies Inc
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2007-08-30
Also published as: US20070125323A1; US7735834B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit zumindest einem Schlitz einer Gassteuerung eines Einlasses und/oder eines Auslasses, wobei ein Spalt zwischen einem Hubkolben und einer den Hubkolben umgebenden Lauffläche abgedichtet ist. Eine Kombinationsdichtung ist zur Abdichtung des Spaltes in der Lauffläche angeordnet, über die der Hubkolben entlang gleitet. Damit bleibt der Vorteil eines einfachen Motoraufbaus gewährleistet und gleichzeitig kann eine aufwändige Schmierung und ein hoher Ölverbrauch vermieden werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit zumindest einem Schlitz einer Gassteuerung eines Einlasses und/oder eines Auslasses, wobei ein Spalt zwischen einem Hubkolben und einer den Hubkolben umgebenden Lauffläche abgedichtet ist.

Anders als bei 4-Takt-Verbrennungskraftmaschinen werden in bekannter Weise bei 2-Takt-Verbrennungskraftmaschinen für ein Arbeitsspiel nur zwei Takte und damit eine Kurbelwellenumdrehung benötigt. Derartige 2-Takt-Verfahren werden beispielweise bei schnelllaufenden kleinen Benzinmotoren, insbesondere Modellbaumotoren, wie auch für Großausführungen, beispielsweise im Schiffbau verwendet. Oftmals wird der Motor hierbei mit einem Brennstoff-Öl-Gemisch versorgt, wobei der Ölanteil zur Schmierung dienen muss. Es gibt jedoch auch 2-Takt-Verbrennungskraftmaschinen, bei denen ohne Brennstoff-Öl-Gemisch gearbeitet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen, bei der der Vorteil eines einfachen Motoraufbaus gewährleistet bleibt und gleichzeitig eine aufwändige Schmierung und ein hoher Ölverbrauch vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird mit einer 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit einer Kombinationsdichtung mit den Merkmalen des Anspruches 16 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Vorgeschlagen wird eine 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit zumindest einem Schlitz einer Gassteuerung eines Einlasses und/oder eines Auslasses, wobei ein Spalt zwischen einem Hubkolben und einer den Hubkolben umgebenden Lauffläche abgedichtet ist, wobei eine Kombinationsdichtung zur Abdichtung des Spaltes in der Lauffläche angeordnet ist, über die der Hubkolben entlang gleitet. Vorzugsweise ist die Kombinationsdichtung derart angeordnet, dass der Hubkolben in allen Betriebspunkten an der Kombinationsdichtung anliegt. Beispielsweise kann hierfür der Hubkolben einen verlängerten Hubkolbenmantel aufweisen. Auch kann vorgesehen sein, dass die Kombinationsdichtung in einem Bereich um UT beziehungsweise OT nur teilweise mit dem Hubkolben in Kontakt steht, beispielsweise bei Einbuchtungen für den Kolbenbolzen oder Ähnlichem.

Bevorzugt ist es, dass die Kombinationsdichtung zumindest zum einen eine Gasdichtungsfunktion und zum anderen eine Ölabstreiffunktion aufweist. Die Ölabstreiffunktion kann insbesondere auch dadurch ergänzt werden, dass gleichzeitig eine Öldichtigkeit durch die Kombinationsdichtung zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere ist die Kombinationsdichtung in der Lauffläche derart angeordnet, dass sie eine Trennung zwischen einem Ölraum und einem oder mehreren Schlitzen der Gassteuerung schafft. Insbesondere können die Schlitze auch durch eine oder mehrere Einlass- und/oder Auslassventile ersetzt oder auch ergänzt werden. Es besteht die Möglichkeit, die 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine einlassseitig auch mit einer Drehschiebersteuerung oder Membransteuerung vorzusehen. Auslassseitig kann eine Walzenschiebersteuerung wie auch eine Kombination aus Ventil- und Schlitzsteuerung vorgesehen werden. Auch kann vorgesehen sein, dass ein Ladungswechsel durch Aufladung, durch Resonanzsysteme oder Ähnliches unterstützt wird.

Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kombinationsdichtung zumindest ein erstes Element aufweist, das eine Gasdichtigkeit sichert und das in die Lauffläche eingelassen ist, und ein zweites Element, das eine Öldichtigkeit sichert, wobei das zweite Element zumindest teilweise in das erste Element eingebettet ist. Beispielsweise weist das erste Element einen U-förmigen Abschnitt auf, in dem das zweite Element unter Zuhilfenahme eines Druckkraftelementes gehalten wird. Vorzugsweise ist das Druckkraftelement ein Federring, der das zweite Element gegen das erste Element drückt. Der Federring kann jedoch das zweite Element auch in Richtung des Kolben drücken, wobei insbesondere zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element ein Zwischenraum entstehen kann. Es kann somit auch ein Zugkraftelement zum Einsatz gelangen. Neben dem Einsatz von mehreren Elementen mit zugeordneter Funktion hinsichtlich der Gasdichtigkeit und der Öldichtigkeit kann dieses aber auch mittels eines Elementes gesichert werden. Dieses kann beispielsweise ebenfalls U-förmig sein. Auch andere Geometrien sind möglich, beispielsweise teilweise mit ein oder mehreren bauchigen Abschnitten, länglichen Abschnitten oder sonstiges Gestaltungen. Durch ein Kraftelement, beispielsweise eine Feder, wird das Element auf Dichtung gehalten. Eine Öffnung für das Kraftelement kann beispielsweise senkrecht, schräg oder parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufen. Die Öffnung kann bei paralleler Anordnung in Richtung zu einem Kompressionsraum oder abgekehrt von diesem angeordnet sein. Auch kann die Öffnung bei schräger oder senkrechter Anordnung zu oder abgekehrt vom Kolben angeordnet sein. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, dass das Kraftelement innerhalb des Elementes nicht geradlinig in seine Endposition verschiebbar ist sondern hierzu entlang eines ungeraden Weges eingesetzt werden muss. Beispielsweise kann ein derartiger Weg mittels zweier gerader Abschnitte gebildet sein, die in einem Winkel zu einander angeordnet sind. Der Weg kann auch einen gekrümmten Verlauf aufweisen, beispielsweise eine Bogen enthalten oder durch eine sonstige Aneinanderreihung von unterschiedlich verlaufenden Abschnitten gebildet werden. Auch kann der Weg einen Verlauf aufweisen, bei dem ein Einsetzen des Kraftelementes entlang einer Bewegungsrichtung erfolgt, die in einer Komponente entgegengesetzt zu einer anderen Bewegungsrichtung des gleichen Weges verläuft. Beispielsweise kann der Weg teilweise U-förmig oder ähnlich verlaufen.

Um einen Verschleiß der Kombinationsdichtung zu minimieren, ist vorgesehen, dass der Hubkolben zumindest über einen Bereich seines Umfanges, der in Kontakt mit der Kombinationsdichtung gerät, reib- und verschleißmindernd beschichtet ist. Eine Beschichtung kann beispielsweise eine Blei-/Zinnbeschichtung, eine Grafitbeschichtung, eine Phosphatbeschichtung, eine Nickelbeschichtung, ein Kunststoffüberzug, eine Eisenbeschichtung und/oder eine Keramikbeschichtung sein. Vorzugsweise können auch verschieden gestaltete Beschichtungen entlang des Kolbenmantels vorgesehen werden.

Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Kolbenkühlung über eine Anspritzkühlung erfolgt, bei der das Öl unter den Kolbenboden gespritzt wird. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass eine Einspritzkühlung erfolgt. Hierbei wird über einen Kühlkanal im Kolben Öl eingespritzt und Wärme abgegeben. Eine wiederum andere Ausgestaltung sieht vor, dass eine Druckkühlung mittels Kühlkanälen im Kolben vorgesehen ist, wodurch der Kolben Bestandteil des Schmiersystems ist. Um eine Wärmebelastung des Kolbens zu minimieren, weist die Kombinationsdichtung beispielsweise die Möglichkeit auf, Wärme abführen zu können. Dieses kann beispielsweise mittels eines vierten Elementes vorgesehen sein. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass eine derartige Funktion über eines der schon vorhandenen Elemente der Kombinationsdichtung, insbesondere über das erste Element übernommen wird. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, eine Anzahl an Kolbenringen beim Hubkolben selbst minimieren zu können. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Hubkolben höchstens zwei Kolbenringe aufweist. Die Kolbenringspalten der beiden Kolbenringe sind dabei in einem Bereich um 180 Grad versetzt zueinander am Außenumfang des Hubkolbens angeordnet. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein Durchblasen der Verbrennungsgase vom Brennraum in den Ölraum direkt erfolgt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kolbenringspalte um einen Bereich von etwa 120 Grad zueinander versetzt sind, wobei ein eventueller Spalt der Kombinationsdichtung zu den Kolbenringspalten vorzugsweise ebenfalls im Bereich um 120 Grad versetzt angeordnet ist. Vorzugsweise weist die Kombinationsdichtung einen Spalt auf, der beispielsweise in Form einer Labyrinthdichtung verläuft. Beispielsweise kann dazu das erste Element eine Nase an einer Spaltfläche aufweisen, die in einer Einbuchtung einer gegenüberliegenden Spaltfläche des ersten Elementes eingreift. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kombinationsdichtung umlaufend geschlossen ist. Vorzugsweise ist hierbei zumindest eines der Elemente der Kombinationsdichtung geschlossen. Dieses kann beispielsweise mittels Galvanisierung, Verkleben, stoffschlüssigem Verbinden, Verschweißen, Verlöten oder auch kraftbündigem Verschließen erfolgen.

Die Kombinationsdichtung ist insbesondere derartig gasdicht, dass ein Übertreten von Verbrennungsgasen soweit minimierbar ist, dass die ansonsten daraus entstehenden Schmutzanteile, insbesondere Rußanteile, weiter minimierbar sind. Diese Minimierung wird dadurch verstärkt, dass der Hubkolben selbst zumindest einen Kompressionsring aufweist, der zum Brennraum hin angeordnet ist. Der Kompressionsring weist beispielsweise eine ballige Kontur auf. Er kann jedoch auch als Trapezring oder als L-Ring ausgeführt sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kombinationsdichtung und zumindest ein am Kolben angeordneter Kolbenring zwischen einem Ölraum, insbesondere einem Kurbelraum, und dem zumindest einem Schlitz der Gassteuerung angeordnet sind, ohne dass der Kolbenring über die Kombinationsdichtung verfahrbar ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die jeweils zur Abdichtung angeordneten Dichtungen beziehungsweise Ringe sich nicht gegenseitig in ihrer Funktion aufheben. Des Weiteren kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass die Kombinationsdichtung in einem Bereich angeordnet wird, der vorzugsweise den Einlass und den Auslass gegenüber dem Ölraum abdichtet, während der Kolbenring die Aufgabe hat, zwischen dem Einlass und Auslass eine Dichtung vorsehen zu können.

Bevorzugt ist es, wenn die 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine als Lauffläche eine Wand einer Kolbenbuchse aufweist. Die Kolbenbuchse kann als sogenannte nasse Laufbuchse oder auch als trockene Laufbuchse ausgeführt sein. Eine nasse Laufbuchse wird beispielsweise lose eingesetzt und mit beispielsweise O-Ringen abgedichtet. Sie kann jedoch auch eingeschrumpft werden. Als trockene Laufbuchse wird die Kolbenbuchse vorzugsweise eingepresst.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Laufflächenausbildung in einem Verbundguss erfolgt. Hierbei werden Laufbuchsen aus Grauguss in die Gussform eingelegt und vom flüssigen Zylinderguss umschlossen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Lauffläche Bestandteil des Motorblocks ist. Vorzugsweise ist die Lauffläche ebenfalls beschichtet. Beispielsweise wird die Lauffläche hartverchromt. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Lauffläche aus einer Aluminum-Silizium-Legierung herzustellen, die beispielsweise geätzt nachbehandelt wird, um eine verschleißfeste Oberfläche zu erzielen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Kolbenbuchse beziehungsweise der Teil des Motorblocks, der die Lauffläche bildet, zumindest zweigeteilt ist. Beispielsweise ist die Kolbenbuchse zusammengesetzt aus zumindest einem ersten und einem zweiten Teil, wobei die Kombinationsdichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil einsetzbar ist. Vorzugsweise wird dabei derjenige Bereich der Lauffläche nicht unterbrochen, der in Kontakt mit einem Kolbenring des Hubkolbens gerät. Vorzugsweise können die beiden Teile miteinander verschraubt werden, wobei beispielsweise das erste und das zweite Teil jeweils ein Innen- beziehungsweise Außengewinde aufweisen können. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass über eine Anpresskraft, aufgebracht durch eine Verschraubung, die beiden Teile miteinander in ihre Position gehalten werden können. Die Kolbenbuchse weist vorzugsweise eine Gewindebefestigung auf. Auf diese Weise kann ebenfalls sichergestellt werden, dass eine Platzierung der Kombinationsdichtung äußerst genau erfolgen kann. Vorzugsweise ist die Kombinationsdichtung mit einer Einstellmöglichkeit bezüglich ihrer Positionierung verknüpfbar. Beispielsweise kann dieses über die Verschraubung erfolgen. Insbesondere ist auf diese Weise eine genaue Lagepositionierung der Kombinationsdichtung in der Lauffläche ermöglicht. Die Kolbenbuchse, insbesondere eine Laufbuchse, ist vorzugsweise geteilt, um damit die Verwendung von ungeteilten Kombinationsdichtungen zu ermöglichen. Insbesondere kann eine Feder geteilt vorliegen, während eine Einbettung für die Feder ungeteilt ist.

Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine sieht vor, dass diese einlass- und auslassseitig zum Gaswechsel jeweils mehrere Schlitze aufweist, wobei ein Abstand zwischen einem Kolbenring des Hubkolbens in UT-Stellung und der Kombinationsdichtung in der Lauffläche weniger als fünf Millimeter beträgt. Zum einen wird auf diese Weise vermieden, dass sich ein Pumpvolumen zwischen dem Kolbenring und der Kolbendichtung aufbaut. Zum anderen erlaubt dieses eine besonders platzsparende Gestaltung der 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine. Vorzugsweise wird eine derartige Gestaltung auch bei einer Doppelkolben-Verbrennungskraft-maschine eingesetzt. Ein Beispiel einer Doppelkolben-Verbrennungskraftmaschine geht beispielsweise aus der EP 156 172 A2 hervor, bei der auch ein Gegenkolben-System gleichzeitig mit integriert ist. Auf die dortige Offenbarung bezüglich der 2-Takt-Verbrennungskraft-maschine, deren Einsatz und Ausgestaltung wird im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung verwiesen.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine derart aufgebaut ist, dass ein zylindrischer Außenumfang des Hubkolbens, auf dem die Kombinationsdichtung gleitet, bis auf weniger als zehn Millimeter zu einer Bohrung beabstandet ist, mittels der der Kolben über einen Kolbenbolzen an einer Hubvorrichtung anschließbar ist. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt es, besonders platzsparende Hubkolben vorzusehen, die mit einer Kombinationsdichtung wie beschrieben einsetzbar sind. Der Hubkolbenmantel kann insbesondere unterschiedliche Längserstreckungen aufweisen. Auch können unterschiedliche Materialen im Kolben eingesetzt werden. Beispielsweise können als Werkstoffe für Kolben Aluminium-Kupfer-Legierungen, Aluminium-Silizium-Legierungen oder Ähnliches Verwendung finden. Der Kolben kann als Ringträgerkolben ausgestaltet sein, der vorzugsweise eine armierte Nut für den obersten Kolbenring besitzt sowie vorzugsweise auch einen Schutzrand für eine Verbrennungsmulde. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass der Kolben als Stahlstreifenkolben mit eingegossenem Stahlstreifensegmenten aufgebaut ist. Diese weisen eine Bi-Metal-Wirkung auf, wodurch ein Querschlitz zur Trennung von Kolbenschaft und Ringpartie geschaffen werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kombinationsdichtung ihre Gasdichtigkeit zumindest zum Teil dadurch erhält, dass eine Abdichtung durch ein Anpressen der Kombinationsdichtung an den Hubkolben durch den wirkenden Gasdruck erzeugt wird. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass die Kombinationsdichtung, die in der Lauffläche angeordnet ist, zumindest teilweise von einer Außenfläche einer Nut in einer Lauffläche, in der die Kombinationsdichtung angeordnet ist, beabstandet vorliegt. Dadurch kann der wirkende Gasdruck zwischen dieser Außenfläche der Nut und der Kombinationsdichtung wirkend tätig werden und sich auf die Kombinationsdichtung aufprägen. Dadurch wird die Kombinationsdichtung gegen den Hubkolbenmantel gedrückt.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Kombinationsdichtung zur Anordnung zwischen einem Hubkolben und einer dem Hubkolben gegenüberliegenden Lauffläche, insbesondere Zylinderwand, einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, wobei die Kombinationsdichtung mehrteilig ist und auf ihrer Innenseite eine Gas- und Ölabdichtung zur Verfügung stellt, wobei ein erstes Element der Kombinationsdichtung im Wesentlichen die Gasabdichtung und ein zweites Element im Wesentlichen die Ölabdichtung sicherstellt, und mittels eines dritten Elements eine Kraft zumindest auf das zweite Element ausübbar ist, um eine Bewegung des zweiten Elements in Richtung eines Inneren der Kombinationsdichtung zu bewirken, wobei das erste Element eine Außenseite der Kombinationsdichtung bildet und das zweite und das dritte Element in dem ersten Ele ment eingebettet sind. Eine andere Ausgestaltung des dritten Elementes sieht vor, dass die Kraft, die ausgeübt wird, eine Bewegung des zweiten Elementes in Richtung eines Äußeren der Kombinationsdichtung bewirkt. Vorzugsweise ist das dritte Element ein Federring. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Element aus Viton besteht. Eine Weiterbildung sieht vor, dass das zweite Element auf seiner Innenseite, die zum Kolben hin gerichtet ist, einen Aufschwimmbereich aufweist. Der Aufschwimmbereich ist vorzugsweise rampenartig und ermöglicht, dass ein Anpressen des zweiten Elementes an den Kolben aufgrund einer Kippbewegung beispielsweise ermöglicht wird. Hierbei kann das dritte Element, insbesondere in der Ausgestaltung als Federring, als Drehachse für eine derartige Kippbewegung dienen. Auf diese Weise wird ein besonders dichtes Ölabstreifen am Kolben selbst ermöglicht. Hierbei ist vorgesehen, dass der Aufschwimmbereich zum Brennraum hin gerichtet angeordnet vorliegt. Vorzugsweise weist ein weiterer Bereich des zweiten Elementes, der am Kolben anliegt, eine spitzförmige Gestalt auf. Dieses erlaubt ein Abwischen von auf der Kolbenoberfläche aufgetragenem Öl, welches vorzugsweise somit im Ölbereich verbleibt und damit insbesondere einem Kurbelraum wieder zurückgeführt werden kann. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich am Kolben durch die Längsbewegung einerseits der Kolbenringe und andererseits durch Anpressen des Kolbens an der Kombinationsdichtung ein Ölpolster aufbaut.

Vorzugsweise wird die Kombinationsdichtung mit einer Lauffläche und/oder einem Hubkolben eingesetzt, die in ihrer Oberfläche vorzugsweise durch Laserbearbeitung entstandene Microöltaschen aufweisen. Die Wirkung der Kombinationsdichtung ist derart, dass diese Microöltaschen durch Verteilung von abgestreiftem Öl gefüllt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Die dort jeweils dargestellten Merkmale sind jedoch nicht auf die jeweiligen Ausgestaltungen beschränkt. Vielmehr können diese Merkmale mit anderen Merkmalen aus anderen Ausgestaltungen zu Weiterbildungen verknüpft werden. Auch besteht die Möglichkeit, diese Merkmale mit den oben beschriebenen Merkmalen zu Weiterbildungen zu verknüpfen. Insbesondere sind die in der Zeichnung dargestellten Ausgestaltungen nicht beschränkend auszulegen. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt aus einer nicht näher dargestellten 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit einer ersten Ausgestaltung einer Kombinationsdichtung, die in einer Lauffläche angeordnet ist,
2 eine zweite Ausgestaltung einer Kombinationsdichtung,
3 eine schematische Darstellung einer ersten 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine und einer Anordnung einer Kombinationsdichtung,
4 eine zweite 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine in schematischer Ansicht mit einer beispielhaft angegebenen Anordnung von einer ersten und einer zweiten Kombinationsdichtung,
5 eine schematische Ansicht eines Doppelkolbenverbrennungsmotors, der als 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine betätigt wird, bei dem die Kombinationsdichtung in der Lauffläche angeordnet ist,
6 eine dritte 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit einer möglichen Anordnung einer Kombinationsdichtung und
7 eine beispielhafte Ausgestaltung einer Positionierung einer Kombinationsdichtung mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil einer Lauffläche, die miteinander vorzugsweise verschraubt werden.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einer 2-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit einem Ausschnitt eines Hubkolbens 1 und einer gegenüberliegenden Lauffläche 2. In der Lauffläche 2 ist eine Kombinationsdichtung 3 angeordnet. Die Kombinationsdichtung 3 weist ein erstes Element 4, ein zweites Element 5 und ein drittes Element 6 auf. Das erste Element 4 dient vorzugsweise als Gasabdichtung. Das zweite Element 5 dient vorzugsweise zur Erzielung einer Öldichtigkeit, wobei das zweite Element vorzugsweise einen Aufschwimmbereich 7 aufweist. Das dritte Element 6 ist vorzugsweise in das zweite Element 5 eingebettet, insbesondere mit diesem verbunden. Das zweite Element 5 kann dabei so wie dargestellt, das dritte Element 6 vollständig umhüllen. Das zweite Element 5 kann jedoch, so wie gestrichelt dargestellt, zumindest teilweise, insbesondere jedoch vollständig so geöffnet sein, dass das dritte Element 6 vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig in das zweite Element 5 einsetzbar ist. Beispielsweise kann das dritte Element 6 als Federelement wirken. Es wird gemäß einer Ausgestaltung in einen Ausschnitt im dritten Element 6 eingedrückt und gehalten. Der Ausschnitt ist dabei so geformt, dass er ein Herausfallen durch eine Sperrwirkung vermeidet. Das zweite Element 5 wiederum ist im ersten Element 4 eingebettet. Vorzugsweise weist das erste Element 4 eine Aufnahme auf, deren Form mit derjenigen des zweiten Elementes 5 übereinstimmt. Beispielsweise kann das erste Element eine U- beziehungsweise L-Form besitzen. Das dritte Element 6 dient vorzugsweise zur Erzeugung einer Kraft. Die Kraft kann auf das zweite Element 5 aufgeprägt werden und einerseits dazu führen, dass das zweite Element im ersten Element 4 verbleibt. Zum anderen kann das dritte Element 6 auch eine Kraft aufprägen, durch die das zweite Element 5 gegen den Kolben 1 aufgepresst wird. Beispielsweise kann vorgesehen werden, dass das zweite Element 5 im ersten Element 4 relativ beweglich angeordnet ist. Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Element 4 in einer Nut 7 in der Lauffläche 2 ebenfalls relativ beweglich angeordnet ist. Durch den zwischen dem ersten Element 4 und einer Außenfläche der Nut 7 gebildeten Raum 8 können die Gaskräfte, insbesondere die Gaskräfte aus dem Brennraum, auf das erste Element 4 einwirken. Auf diese Weise kann eine Druckkraft auf das erste Element aufgeprägt werden. Das zweite Element 5 weist vorzugsweise einen Druck auf, der geringer ist als derjenige der nicht näher dargestellten Brennkammer. Durch eine Verbindung zu dem nicht dargestellten Ölraum, insbesondere dem nicht dargestellten Kurbelraum, wird somit ein geringerer Druck aufgeprägt. Die Resultierende aus den wirkenden Gasdrücken ermöglicht ein Anpressen des ersten Elementes 4 und darüber auch durch eine entsprechende form und/oder kraftschlüssige Ausgestaltung zwischen dem ersten Element 4 und dem zweiten Element 5 auch das Anpressen des zweiten Elementes 5 auf den Hubkolben 1. Der Hubkolben 1 wiederum weist vorzugsweise eine Beschichtung 9 auf. Diese ist verschleißmindernd und ermöglicht eine Langzeitbeständigkeit der Kombinationsdichtung 3. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass die Kombinationsdichtung 3 ein oder mehrere Oberflächengestaltungen aufweist, die in Kontakt mit der Beschichtung 9 sich im Verlaufe des Einsatzes der Kombinationsdichtung 3 ändern. So kann die Oberflächengestaltung einen Bereich zur Verfügung stellen, der beim Einlaufen, das bedeutet beim ersten Inbetriebnehmen der Zweitaktverbrennungskraftmaschine, durch Reibung abgetragen und vorzugsweise entlang der Lauffläche 2 beziehungsweise entlang der Außenoberfläche des Hubkolben 1 verteilt wird. Diese Beschichtung kann dazu dienen, eine Beschädigung von Laufflächen zu verhindern. Des Weiteren ermöglicht ein derartiges Einlaufen auch die genaue Anpassung an die jeweiligen Toleranzen jeder einzelnen Verbrennungskraftmaschine.
Wie in 1 vorzugsweise dargestellt ist, weist das erste Element 4 zwei ungleiche Schenkel auf. Der längere Schenkel 10 ist in Richtung der nicht näher dargestellten Brennkammer angeordnet, wohingegen der kürzere Schenkel 11 in Richtung der nicht näher dargestellten Ölkammer liegt. Der längere Schenkel 10 ermöglicht auf diese Weise die Gasdichtigkeit gegenüber dem zweiten Element 5 aufzubringen. Der Aufschwemmbereich 7 wiederum ist ebenfalls in Richtung der Brennkammer angeordnet. Ein zwischen dem längeren Schenkel 10 und der Beschichtung 9 hindurchtretendes Öl kann auf diese Weise einerseits gesammelt werden. Andererseits führt der Aufschwemmbereich dazu, dass das zweite Element 5 sich beispielsweise um das dritte Element 6 herum verdreht und dadurch stärker gegen die Beschichtung 9 gedrückt wird. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Gassichtigkeit erzielt.
Im Folgenden werden gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen, ohne dass dieses jedoch beschränkend auszulegen wäre.
2 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Kombinationsdichtung 3. Hierbei wird das zweite Element 5 in das erste Element 4 vollständig eingebettet, wobei vorzugsweise das erste Element 4 zwei gleichseitig lange Schenkel aufweist. Die jeweilige Formgestaltung des ersten und des zweiten Elementes 4, 5 ist aufeinander derart abgestellt, dass beide ineinander verklippt werden können. Das erste Element 4 ist ebenfalls wie das zweite Element 5 zumindest teilweise plastisch, insbesondere elastisch verformbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der beiden Elemente 4, 5 in zumindest einem Teilbereich nicht nur flexibel, sondern insbesondere vollkommen elastisch ist. Dieses kann durch geeignete Materialwahl sicher gestellt werden. Des Weiteren kann insbesondere das erste Element 4 auch für einen Wärmeübergang vom Kolben zum Zylindermaterial genutzt werden. Beispielsweise kann hierzu das erste Material 4 ein wärmeleitendes Material aufweisen. Dieses wärmeleitende Material kann beispielsweise eingebettet sein. Dieses können Metalldrähte oder ähnliches sein. Durch das formschlüssige Verbinden des ersten und des zweiten Elementes 4, 5 wird beispielsweise bei einer Drehbewegung um das dritte Element 6 herum allen Elementen eine derartige Drehbewegung aufgeprägt. Hierzu kann es vorteilhaft sein, dass eine Außenfläche des ersten Elementes 4 zumindest zum Teil gerundet ist.
3 zeigt eine erste Zweitaktverbrennungskraftmaschine in schematischer Ansicht. Über einen Einlassschlitz 12 wird in eine Brennkammer 13 Luft zugeführt. Über einen Auslassschlitz 14 wird das verbrannte Abgas aus der Brennkammer 13 wieder abgeführt. Die Kombinationsdichtung 3 ist bei dieser Ausgestaltung unterhalb des Einlassschlitzes 12 beziehungsweise des Auslassschlitzes 14 angeordnet. Nicht dargestellt ist, dass der Hubkolben 1 ein oder mehrere Kolbenringe aufweisen kann, die vorzugsweise derart angeordnet sind, dass in UT diese oberhalb der Kombinationsdichtung zum Anliegen an der Lauffläche 2 gelangen. Gemäß der dargestellten Ausgestaltung ist es möglich, eine Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit einer Querspülung vorzusehen, die den nicht näher dargestellten Kurbelraum über die in der Lauffläche 2 angeordnete Kombinationsdichtung 3 abgedichtet aufweist.
4 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Zweitaktverbrennungskraftmaschine. Hierbei ist ein Überströmkanal 15 vorgesehen, von dem aus Abgas in den ausschnittsweise dargestellte Ölraum beziehungsweise in den Kurbelraum 16 überströmen kann. Der Hubkolben 1 weist beispielhaft einen Kolbenring auf, während die Lauffläche 2 zwei Kombinationsdichtungen 3 aufweist. Während die erste Kombinationsdichtung 3.1 unterhalb beider Schlitze angeordnet ist, ist die zweite Kombinationsdichtung 3.2 zwischen dem Einlassschlitz 12 und dem Auslassschlitz 14 angeordnet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine zusätzliche Dichtung zur Verfügung gestellt wird, die ein Überströmen vom Einlass in den Auslass der Zweitaktverbrennungskraftmaschine vermeidet. Alternativ kann auch nur eine der beiden Kombinationsdichtungen 3.1, 3.2 vorgesehen sein. Dabei wird jedoch darauf abgestellt, dass dann zumindest ein, vorzugsweise zwei Kolbenringe am Hubkolben 1 vorgesehen werden.
5 zeigt in beispielhafter Ausgestaltung als Ausschnitt eine Zweitaktverbrennungskraftmaschine in Form von einer Doppelkolbenmaschine 16. Der Brennraum 13 wird über einen ersten Hubkolben 1.1 und einen zweiten Hubkolben 1.2 definiert. So wie dargestellt, wird die Brennkammer gespült, da die Einlassschlitze und Auslassschlitze 12, 14 freigelegt sind. Die Lauffläche 2 wird über eine Kolbenbuchse 17 zur Verfügung gestellt, die in einer entsprechende Aussparung 18 die Kombinationsdichtung 3 aufweist. Die Kolbenbuchse ist vorzugsweise mit dem Zylinder verschraubt und kann dadurch in seiner Position verstellt werden. Beispielsweise kann darüber auch die Position der Kombinationsdichtung 3 hinsichtlich der Lage gegenüber OT beziehungsweise UT verändert werden. Der erste Hubkolben 1.1 weist wie dargestellt beispielhaft zwei Kolbenringe 19.1, 19.2 auf. Mittels diesen kann eine weitere Abdichtung gegenüber der Lauffläche 2 erfolgen.
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit einer Querspülung. Hierbei ist wiederum die Kombinationsdichtung 3 unterhalb des Auslassschlitzes 14 und des Einlassschlitzes 12 angeordnet. Ein Kolbenring ist unterhalb der Kombinationsdichtung 3 angeordnet, wobei dieser im Kolbenmantel derart weit nach unten angeordnet ist, dass er nicht in Kontakt mit der Kombinationsdichtung 3 gerät.
7 zeigt in beispielhafter Ausgestaltung die Zusammensetzung der Lauffläche 2 mittels eines ersten Teils 20 und eines zweiten Teils 21. Der erste und der zweite Teil 20, 21 sind relativ zueinander beweglich angeordnet. Zwischen ihnen kann die Kombinationsdichtung 3 angeordnet werden. Mittels dieser Trennung der Lauffläche in einen ersten und in einen zweiten Bereich gelingt es, dass die Kombinationsdichtung 3 einen vollständig geschlos senen Umfang aufweisen kann. Insbesondere besteht die Möglichkeit, auf einen durchgehenden Spalt in einer Kombinationsdichtung verzichten zu können. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Teil 20, 21 miteinander verschraubt. Dieses ermöglicht einerseits eine ausreichende Feststellkraft zwischen den beiden Teilen 20, 21 aufbringen zu können. Zum anderen erlaubt diese Verschraubung gleichzeitig eine notwendige Gasdichtigkeit aufbringen zu können.

Claims

2-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit zumindest einem Schlitz einer Gassteuerung eines Einlasses und/oder eines Auslasses, wobei ein Spalt zwischen einem Hubkolben und einer den Hubkolben umgebenden Lauffläche abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombinationsdichtung zur Abdichtung des Spaltes in der Lauffläche angeordnet ist, über die der Hubkolben entlang gleitet.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationsdichtung zum einen eine Gasdichtungsfunktion und zum anderen eine Ölabstreiffunktion aufweist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationsdichtung zumindest ein erstes Element aufweist, das eine Gasdichtigkeit sichert und das in die Lauffläche eingelassen ist, und ein zweites Element, das eine Öldichtigkeit sichert, wobei das zweite Element zumindest teilweise in das erste Element eingebettet ist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element einen U-förmigen Abschnitt aufweist, in dem das zweite Element unter Zuhilfenahme eines Druckkraftelementes gehalten wird.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckkraftelement ein Federring ist, der das zweite Element gegen das erste Element drückt.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationsdichtung als Trennung eines Ölraumes von zumindest dem Schlitz der Gassteuerung angeordnet ist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkolben zumindest über einen Bereich seines Umfanges, der in Kontakt mit der Kombinationsdichtung gerät, reib- und verschleißmindernd beschichtet ist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkolben maximal zwei Kolbenringe aufweist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationsdichtung und zumindest ein am Kolben angeordneter Kolbenring zwischen einem Ölraum und dem zumindest einem Schlitz der Gassteuerung angeordnet sind, ohne dass der Kolbenring über die Kombinationsdichtung verfahrbar ist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche eine Wand einer Kolbenbuchse ist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbuchse zusammengesetzt ist aus zumindest einem ersten und einem zweiten Teil, wobei die Kombinationsdichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil einsetzbar ist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbuchse eine Gewindebefestigung aufweist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das diese einlass- und auslassseitig zum Gaswechsel jeweils mehrere Schlitze aufweist, wobei ein Abstand zwischen einem Kolbenring des Hubkolbens in unterer Totpunktstellung und der Kombinationsdichtung in der Lauffläche weniger als fünf Millimeter beträgt.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Doppelkolben-Verbrennungskraftmaschine ist.
2-Takt-Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrischer Außenumfang des Hubkolbens, auf dem die Kombinationsdichtung gleitet, bis auf weniger als 10 Millimeter zu einer Bohrung beabstandet ist, mittels der der Kolben über einen Kolbenbolzen an eine Hubvorrichtung anschliessbar ist.
Kombinationsdichtung zur Anordnung zwischen einem Kolben und einer dem Kolben gegenüberliegenden Zylinderwand einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Kombinationsdichtung auf ihrer Innenseite eine Gas- und Ölabdichtung zur Verfügung stellt, wobei ein erstes Element der Kombinationsdichtung im Wesentlichen die Gasabdichtung und ein zweites Element im Wesentlichen die Ölabdichtung sicherstellt, und mittels eines dritten Elements eine Kraft zumindest auf das zweite Element ausübbar ist, um eine Bewegung des zweiten Elements in Richtung eines Inneren der Kombinationsdichtung zu bewirken, wobei das erste Element eine Außenseite der Kombinationsdichtung bildet und das zweite und das dritte Element in dem ersten Element eingebettet sind.
Kombinationsdichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element aus Viton ist.
Kombinationsdichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Element ein Federring ist.
Kombinationsdichtung nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element auf der Innenseite einen Aufschwimmbereich aufweist.
Kombinationsdichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein geschlossenes Rund ist.