首页 / 专利库 / 引擎 / 内燃机 / 大型柴油发动机 / 用于往复活塞式燃烧发动机的活塞、活塞环以及配油环

用于往复活塞式燃烧发动机的活塞、活塞环以及配油环

阅读:1013发布:2020-09-30

专利汇可以提供用于往复活塞式燃烧发动机的活塞、活塞环以及配油环专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且公开了一种用于往复 活塞 式燃烧 发动机 的活塞、 活塞环 以及配油环,发动机具有至少一个汽缸,在该汽缸中,活塞在安装状态下界定燃烧空间并布置成沿着活塞的活塞轴线沿轴向在上下死点之间来回移动。活塞环组件形成在活塞的套表面处,位于面向燃烧空间的活塞顶和远离燃烧空间的 活塞裙 之间,活塞环组件以摩擦方式与汽缸的汽缸壁协作,活塞环组件包括具有位于第一活塞环槽中的第一活塞环的部分环组件,第一活塞环设置在活塞顶和布置在 第二活塞 环槽中的第二活塞环之间。卸压装置设置在部分环组件处,用于以受控方式将燃烧空间的燃烧空间压 力 的可预定的部分施加到第二活塞环。呈凹槽形式的中间空间设置在套表面中,位于第一活塞环和第二活塞环之间。,下面是用于往复活塞式燃烧发动机的活塞、活塞环以及配油环专利的具体信息内容。

1.一种用于具有至少一个汽缸(3)的往复活塞式燃烧发动机(2)的活塞,在所述汽缸(3)中,所述活塞在安装状态下界定燃烧空间(VB)并且布置成能沿着该活塞的活塞轴线(A)沿轴向在上死点和下死点之间在所述汽缸(3)中来回移动,其中,在所述活塞的套表面处在面向所述燃烧空间(VB)的活塞顶(101)和远离所述燃烧空间(VB)的活塞裙(102)之间形成有活塞环组件(4),并且所述活塞环组件(4)以摩擦方式与所述汽缸(3)的汽缸壁(31)协作,所述活塞环组件包括第一环组件(400),该第一环组件具有位于第一活塞环槽(411)中的第一活塞环(41),该第一活塞环(41)设置在所述活塞顶(101)与布置在第二活塞环槽(421)中的第二活塞环(42)之间,其中,在所述第一环组件(400)处设置有卸压装置(4000,4111,
4112,4113,4114),用于以受控方式将所述燃烧空间(VB)的燃烧空间压(P)的可预定的部分施加到所述第二活塞环(42),所述活塞的特征在于,在所述套表面中,在所述第一活塞环(41)和所述第二活塞环(42)之间设置有呈凹槽(5,51,52,53)形式的中间空间。
2.根据权利要求1所述的活塞,其中,所述第一环组件(400)设计成使得所述燃烧空间压力(P)的第一部分压力(P1)能在操作状态下在所述第一活塞环(41)的面向所述燃烧空间(VB)的上侧处的区域中形成,并且所述燃烧空间压力(P)的第二部分压力(P2)能在所述操作状态下在所述第二活塞环(42)的面向所述燃烧空间(VB)的上侧处的区域中形成。
3.根据权利要求1或2所述的活塞,其中,所述卸压装置(4000,4111,4112,4113,4114)以卸压槽(4111)的形式设置在所述第一活塞环(41)的面向所述第二活塞环(42)的下侧(4110)处,所述卸压槽(4111)在所述第一活塞环(41)的所述下侧(4110)处的可预定区域内延伸,其中,所述卸压槽(4111)在所述第一活塞环(41)的所述下侧(4110)处延伸;和/或其中,所述卸压槽(4111)沿所述第一活塞环(41)的整个宽度(b)延伸。
4.根据权利要求1所述的活塞,其中,所述卸压装置(4000,4111,4112,4113,4114)以卸压孔(4112)的形式设置在所述第一活塞环(41)中。
5.根据权利要求1所述的活塞,其中,所述卸压装置(4000,4111,4112,4113,4114)以槽的形式设置在所述第一活塞环槽(411)处。
6.根据权利要求1所述的活塞,其中,所述卸压装置(4000、4111、4112、4114)以卸压通道(4114)的形式设置在所述第一活塞环槽(411)处。
7.根据权利要求1所述的活塞,其中,所述第一活塞环(41)具有相对于所述活塞轴线(A)不对称并且与所述汽缸壁(51)协作的外轮廓,并且所述第一活塞环(41)的宽度(b)沿朝向所述凹槽(5,51,52,53)的方向逐渐变大。
8.根据权利要求1所述的活塞,其中,所述第二活塞环(42)设置成使得该第二活塞环在所述安装状态和操作状态下以大致压力密闭的方式与所述汽缸(3)的所述汽缸壁(31)协作。
9.根据权利要求2所述的活塞,其中,所述第一部分压力(P1)大于所述第二部分压力(P2)。
10.根据权利要求2所述的活塞,其中,所述燃烧空间压力(P)基本上是所述第一部分压力(P1)和所述第二部分压力(P2)的和。
11.根据权利要求1所述的活塞,其中,所述凹槽(5,51,52,53)是沿所述活塞的外围方向在所述第一活塞环(41)和所述第二活塞环(42)之间延伸的环形空间(51)。
12.根据权利要求1所述的活塞,其中,所述凹槽(5,51,52,53)是位于所述活塞的所述套表面中的局部凹陷(53)。
13.根据权利要求1所述的活塞,其中,在所述第一活塞环(41)和所述第二活塞环(42)之间设置有配油环(43)。
14.根据权利要求1所述的活塞,其中,所述往复活塞式燃烧发动机是大型二冲程柴油发动机
15.根据权利要求3所述的活塞,其中,所述卸压槽(4111)在所述第一活塞环(41)的所述下侧(4110)处沿不同于径向(R)的方向延伸。
16.根据权利要求15所述的活塞,其中,所述卸压槽(4111)在所述第一活塞环(41)的所述下侧(4110)处垂直于所述活塞轴线(A)延伸。
17.根据权利要求2所述的活塞,其中,所述第一部分压力(P1)在所述燃烧空间压力(P)的55%至95%之间。
18.根据权利要求2所述的活塞,其中,所述第一部分压力(P1)等于所述燃烧空间压力(P)的大约65%。
19.根据权利要求11所述的活塞,其中,所述凹槽是环形槽。
20.根据权利要求11所述的活塞,其中,所述凹槽是围绕所述活塞轴线(A)延伸的螺旋形槽(52)。
21.根据权利要求12所述的活塞,其中,所述凹槽被形成为呈多个独立的局部凹陷的形式。
22.根据权利要求13所述的活塞,其中,在所述配油环(43)处设置有连接进口(4311)和出口(4312)的连接通道(431),所述进口能在面向所述燃烧空间(VB)的上侧处受到所述燃烧空间压力(P)的可预定的部分的作用,并且所述出口设置于在操作状态下与所述汽缸壁(31)摩擦接触的外周面处。

说明书全文

用于往复活塞式燃烧发动机的活塞、活塞环以及配油环

技术领域

[0001] 本发明涉及活塞、活塞环以及用于往复活塞式燃烧发动机的活塞的配油环,所述往复活塞式燃烧发动机尤其是大型二冲程柴油发动机

背景技术

[0002] 例如用于大型柴油发动机现有技术已知的活塞(但不仅用于这些大型柴油发动机)通常配备有叠放在相应的活塞环槽中的多个活塞环的组件。已知的活塞环组件(piston ring packing)通常包括至少两个活塞环,通常,然而,还可包括三个、四个,甚至五个活塞环,这取决于发动机的尺寸和/或功率或者取决于需要和发动机在其下运行的特定运行条件。在这方面,趋势日益朝向活塞环组件具有尽可能少的活塞环发展。例如,在此期间,有利地使用仅具有两个活塞环的活塞环组件。在非常特殊的情况下,活塞原则上甚至可能仅具有一个单活塞环。
[0003] 活塞环在操作状态下经受到相当大的应变,该活塞环满足不同的功能,诸如,在汽缸中引导活塞,在汽缸的运行表面上分配润滑剂和/或将润滑剂从运行表面上擦掉,朝向活塞的下侧密封燃烧空间等。活塞环因此与汽缸运行表面直接摩擦接触,燃烧压必须由活塞环吸收,并且活塞环因此容易受到相当大的热应变、机械应变和化学应变。
[0004] 在这方面,活塞环组件不会接收汽缸中活塞的中心,如常常被错误地设想的。由于结构原因,这根本就是不可能的。活塞环本身公认地始终相对于径向以居中形式被自动引导,因为在非安装状态下它们的外径始终被选择得略大于汽缸的内径,其中活塞环的直径是弹性可变的,使得活塞环始终在可确定的压力下被沿外围方向推向汽缸壁。与此相反,活塞环的内径在布置有该活塞环的活塞处大于活塞环槽的外径。活塞环组件或单独的活塞环因此被相对于活塞或相对于活塞环槽“自由漂浮地”布置。这也是绝对必要的,因为,在可能的地方,活塞环可能不与活塞环槽持久摩擦接触,这是因为否则活塞环将不再在汽缸壁处被理想地引导,有可能在汽缸壁处和/或活塞环槽中发生咬死,因此会发生严重的破坏,甚至是令人害怕的擦伤。
[0005] 例如,在纵向扫气的大型二冲程柴油发动机的情况下,活塞环组件的使用是一般惯例,该活塞环组件包括两个至五个活塞环,用于相对于下活塞侧密封燃烧空间,该下活塞侧被指向接收器空间,在扫气阶段开始时,新鲜空气从接收器空间通过扫气狭缝流入汽缸的燃烧空间。根据活塞和汽缸壁之间的环形间隙,下活塞环被或多或少严重地加压力。在这方面,在下活塞环之间出现不同类型的不稳定性,该不稳定性例如导致压力脉动,该压力脉动继而引起活塞运行中的不稳定性,尤其是因为存在太多的具有相似或相同功能的活塞环。
[0006] 在这方面,大型柴油发动机常常被用作用于船的驱动装置或还用于定点作业,例如,用于驱动用于电能生产的大型发电机。在这方面,发动机通常在永久操作中运行相当长的时期,这对操作安全性和可用性提出高要求。具体地,长维修间隔、低磨损以及燃料和工作材料的经济处理因此对于操作员来说是用于操作机器的中心标准。除其它因素以外,这种大口径缓慢运转柴油发动机的活塞运转行为对于维护间隔的长度、可用性是决定因素,并且借助润滑剂消耗,也直接对于运行成本并且因此对于运行效率是决定因素。因此,不仅发动机的汽缸润滑的综合问题变得越来越重要,其中汽缸润滑具体地借助润滑装置在活塞往复移动中在大型柴油发动机中进行,或者借助设置在汽缸壁中的润滑油喷嘴来实现。
[0007] 在燃烧发动机的操作中再三地产生问题的一点是燃烧残余,该燃烧残余可能会沉淀在燃烧发动机中的大部分变化的点处。在常常用重燃油操作的大型二冲程柴油发动机的情况下,首先,燃烧残余提出一实质问题,因为所使用的燃料,即重燃油充满着大量物质,这些物质可能会导致各种固体、液体和气体燃烧残余。
[0008] 一方面,另一实质点是操作状态下活塞环组件的活塞环的动态行为。另一方面,必须提供朝向活塞的下侧的燃烧空间的充分密封。
[0009] 相对于活塞环,具体地,较少应变的“下”活塞环的动态行为,该“下”活塞环不具有至燃烧空间的任何直接连接,而是借助活塞环组件的顶环与燃烧空间隔开,已经发现,活塞环组件的这些“下”活塞环由气动负载而趋于不受控运动,该不受控运动与活塞环的所需的液力理想运动形式不相符。
[0010] 具体地,还对“上”顶环的运动有影响,即对活塞环组件的紧邻燃烧空间的活塞环有影响的另一个因素是众所周知的“窜漏”效应。本领域技术人员将窜漏效应理解为以下事实,即,活塞环没有完全耐压密闭,而是特定量的气体流出燃烧空间,典型地,燃烧空间的气体含量的大部分的68%以或多或少不受控的方式沿朝向活塞的下侧的方向通过活塞环组件,由此基本上损失了包含在其中的热能
[0011] 因此,具体上必须确保,在上死点附近的燃烧空间中产生的压力能尽可能完全可用并且不会流下部分未使用的以进入汽缸的下部并进入接收器空间的气流的形式通过活塞。另外,在不充分密封的情况下,始终存在这样的险,即,单颗粒被向下流过活塞的气流以不受控的方式从燃烧残余的沉淀物拉出,使得它们能被沉淀在例如汽缸的下部,位于汽缸运行表面处,使得它们能尤其污染汽缸润滑油,并且在最坏的情况下导致损坏,诸如令人害怕的擦伤。
[0012] 在这方面,实际上,配油环也非常频繁地设置在活塞环通道中,这旨在提供润滑油在汽缸运行表面上的更好的分配,特别是沿汽缸运行表面的外周方向的分配。已知的配油环,也常常称为刮油刀或油收集槽,在这方面,除润滑油之外,还收集包含在例如润滑油中的固体、液体和气体有害残余物,这常常导致所谓的“微振磨损”或“擦伤”,也就是说,导致汽缸运行表面、活塞环和活塞本身的严重损坏。
[0013] 此外,对于上述不需要的并且在某种程度上非常有害的效果的避免日益增加重要性的事实的一个基本原因是在同时降低燃料和润滑剂消耗情况下所需的,并且,此外,尤其是排放标准也不断变严。
[0014] 然而,上述负效应导致更多的燃料和润滑剂消耗并且自然也导致在活塞、活塞环和汽缸壁处的污染引起的磨损现象,并且导致废气值恶化以及过早磨损,这是由于活塞环组件的活塞环的流体动力学有害地最优化的运动行为。

发明内容

[0015] 因此,本发明的目的在于提出一种改进的活塞以及相应的活塞环和配油环,通过它们避免了现有技术的前述缺点。具体地,本发明的目的在于提出一种具有改进的活塞环的改进的活塞,该活塞确保了朝向活塞的下侧的燃烧空间的更好的密封,同时确保了活塞环的流体动力学最优化的运行行为,即,特别地,还在很大程度上抑制了“下”活塞环的不受控运动,该“下”活塞环相反具有弱的气动负载。此外,特别地,应该确保改进的润滑油分配,同时,收集在配油环中的污染物质沉淀物的浓度不增大到预定程度。因此,最终应该确保往复活塞式燃烧发动机的更经济的操作,较长的维护间隔,受影响的部件和发动机整体的较长使用寿命。
[0016] 因此,本发明涉及用于具有至少一个汽缸的往复活塞式燃烧发动机的活塞,所述往复活塞式燃烧发动机尤其是大型二冲程柴油发动机,在所述汽缸中,所述活塞在安装状态下界定燃烧空间并且布置成能沿着该活塞的活塞轴线沿轴向在上死点和下死点之间在该汽缸中来回移动。在这方面,活塞环组件形成在所述活塞的套表面处,位于面向所述燃烧空间的活塞顶和远离该燃烧空间的活塞裙之间,所述活塞环组件以摩擦方式与所述汽缸的汽缸壁协作并且包括部分环组件,该部分环组件具有位于第一活塞环槽中的第一活塞环,该第一活塞环设置在所述活塞顶和布置在第二活塞环槽中的第二活塞环之间。卸压装置设置在所述部分环组件处,用于以受控方式将所述燃烧空间的燃烧空间压力的可预定的或精确限定的部分施加到第二活塞环。根据本发明,呈凹槽形式的中间空间设置在所述套表面中,位于所述第一活塞环和所述第二活塞环之间。
[0017] 通过利用根据本发明的活塞,首次变得可以防止现有技术中已知的问题,所述问题包括活塞环的不受控的流体力学运动形式,由于窜漏造成的电动机功率的损失以及与此相关联的有害沉淀物的不受控的输送,同时可能实现润滑油在活塞环组件的区域中的理想分配。
[0018] 为了实现此目的,减压通过本发明设置在所述部分环组件处。在特别优选的实施方式中,所述部分环组件包括第一活塞环,该第一活塞环通常是顶环,即,最靠近所述燃烧空间布置的活塞环,实际上,并且在面向所述第二活塞环的下侧处配备有卸压槽或卸压孔。由于位于所述第一活塞环的下侧处的所述卸压槽,设置在其下的所述第二活塞环能以受控方式受到所述燃烧空间压力的可预定部分的作用,这是因为受控的气流(即,受控窜漏)能通过几何形状的适当选择和所述卸压槽的布置产生在所述第二活塞环上,使得加载在所述第二活塞环上的气动负载被合适地增大。
[0019] 类似地效应由所述活塞环中呈卸压孔形式或所述第一活塞环槽处呈卸压接头形式或在所述第一活塞环槽的面向所述第二活塞环的一侧处的呈卸压通道形式的卸压装置产生。显而易见的是,在下面进一步更精确地描述的前面提及的不同的泄压装置有利地还能部分地或全部同时地设置。
[0020] 对于本发明,在这方面重要的是,在几何形状和布置上最优化的且与所述活塞环组件或所述活塞配合的中间空间以凹槽的形式设置在所述套表面中,位于所述第一活塞环和所述第二活塞环之间。与优选地沿或多或少的切线方向(即,沿与径向或多或少不同的方向)形成的前面提及的卸压装置结合,一方面,允许精确受控的窜漏,并且另一方面,通过或多或少成切线布置的卸压装置产生优选的通过的气体的旋涡湍流,一方面,所述卸压装置与对气流容积最优化的位于所述第一活塞环和所述第二活塞环之间的所述凹槽结合,允许所述第二活塞环能够受到所述燃烧空间压力的一部分作用,使得现有技术中已知的所述第二活塞环的有害的不受控运动基本上被抑制,从而所述第二活塞环通过根据本发明的活塞采用流体动力学上理想的运动形状。
[0021] 另一方面,流过的气体的旋涡湍流结合容积最优化的凹槽同时还对润滑剂的外围分配有积极的影响,即,关于所述汽缸的外围方向的润滑剂分配特别地被明显改善。
[0022] 此外,还尤其提供朝向所述活塞的下侧的所述燃烧空间的充分密封。因为所述第二活塞环仅充有所述燃烧空间压力的一部分,而且还是以受控方式,所以所述第二活塞环能被设计成几乎气密的,使得由于不受控的窜漏造成的最初指定的压力损失或多或少被完全抑制,并且在所述燃烧空间中产生的能量因此能被更好且更有效地利用。另外,所述第二活塞环可优选地制得更薄并因此以节省材料的方式被制造,因此还更加便宜,这是因为仅相当小的一部分压力被施加于该第二活塞环。
[0023] 这具有如下积极影响,将有害尘粒从所述燃烧空间输送到所述活塞下面的所述汽缸运行表面上这种情况被基本上完全抑制,使得现有技术中已知的有害沉淀物和由此汽缸润滑油的相应污染物能被极大地减少,从而由于如“微振磨损”或“擦伤”的令人害怕的效果造成的损坏风险基本上被降低。
[0024] 不仅燃料和润滑剂消耗因此能被本发明显著地减少,而且活塞、活塞环和汽缸壁处的污染物引起的磨损现象也被显著地减少,所述磨损现象最终导致废气值的恶化以及由于所述活塞环组件的所述活塞环的流体动力学上很差地最优化的运动行为造成的过早磨损,由此维护间隔能被延长并且所涉及的部件的使用寿命增加,使得具有根据本发明的活塞的发动机与现有技术相比能被更经济地操作,并且由于改善的排放值也能更加环境友好。
[0025] 在参照具体示例性实施方式在下面进一步更加详细地说明本发明之前,将稍微更详细地考虑根据本发明的活塞的功能的基本原理。
[0026] 除别的目的以外,本发明的流体动力学最优化的活塞环组件的目的还在于产生流体压力,该流体压力支持所述活塞环和所述汽缸运行表面的分离,由此所述汽缸运行表面和所述活塞环之间的润滑被改善,所述汽缸运行表面和所述活塞环之间的接触时间被减少,最终由此减少磨损。为此目的,所述活塞环的与所述汽缸运行表面摩擦接触的接触表面例如能通过用激光或本身已知的其它适当方法加工而适当地构成或构造而成,这另外通过结构的适当选择能积极地影响活塞环和汽缸运行表面的协作,并且能加速流体动力润滑油膜的形成。
[0027] 当所述活塞在其轴向运动中定位在所述汽缸中的所述上死点处时,其速度处于零,或者正好在所述上死点处正好为零。所述活塞环与所述汽缸运行表面密集接触,并且存在混合摩擦条件。燃烧过程一在所述燃烧空间中开始,所述活塞就开始沿朝向所述下死点的方向移动。现在通过本发明的活塞另外可以比现有技术中已知的快得多地建立稳定的流体动力润滑膜,由此热展开和磨损被显著地减少。本领域技术人员根据用途、正常操作发动机的操作条件并且根据诸如压力、温度、所用的燃料等的燃烧参数选择所述第一活塞环和所述第二活塞环之间的卸压槽和容积最优化的凹槽的几何形状、形式、相互位置以及布置。
[0028] 在优选实施方式中,所述活塞环组件(特别是最靠近所述燃烧空间布置的所述顶环)被设计成使得所述燃烧空间压力的第一部分压力能在操作状态下形成在位于所述第一活塞环的面向该燃烧空间的上侧处的区域中,并且所述燃烧空间压力的第二部分压力能在操作状态下形成在位于所述第二活塞环的面向该燃烧空间的上侧处的区域中。在这方面,所述第一部分压力特别优选地大于所述第二部分压力,并且所述燃烧空间压力能具体地基本上是所述第一部分压力和所述第二部分压力的和,在一个实施方式中,对于实践特别重要的是,所述第一部分压力优选地在所述燃烧空间压力的55%至95%之间,特别地等于大约65%。
[0029] 在一方面,为了在所述第二活塞环上获得理想的气动负载,并且另一方面,为了确保润滑油沿外围方向的改善的分配,所述卸压装置特别优选地是卸压槽,并且该卸压槽有利地在所述第一活塞环的下侧沿不同于径向的方向延伸,优选地垂直于所述活塞轴线延伸。所述卸压槽能特别地沿所述活塞环的整个宽度延伸。
[0030] 在这方面,也能例如以卸压接头的形式在所述第一活塞环槽处设置减压阀。或者在另一实施方式中,还能以卸压孔的形式在所述第一活塞环中或者以卸压通道的形式在所述第一活塞环槽处设置卸压装置。在这方面,所述第一活塞环中的所述卸压孔或所述第一活塞环槽处的所述卸压通道或所述卸压接头也特别有利地沿不同于径向的方向延伸,优选地垂直于所述活塞轴线,即相对于所述活塞轴线几乎不倾斜地或略微倾斜地延伸。
[0031] 在这方面显而易见的是,根据本发明的活塞能包括仅两个以上活塞环,如具体地将在下面变得更清楚的,下面将详细地讨论可选的配油环。
[0032] 为了根据本发明最优化受控的窜漏效应,所述第一活塞环,或存在于所述活塞环组件中的其它活塞环也能具有相对于所述活塞轴线不对称且与所述汽缸壁协作的外轮廓,其中所述第一活塞环的宽度优选地沿所述凹槽的方向逐渐变大。
[0033] 如在上已进一步提及的,所述第二活塞环有利地设计成使得它在安装和操作状态下以大致压力密闭的方式与所述汽缸的所述汽缸壁协作,使得所述活塞环组件比现有技术中已知的活塞的情况更好地整体朝向所述活塞的下侧密封所述燃烧空间。
[0034] 在具体实施方式中,所述活塞的所述套表面中的所述凹槽是沿该活塞的外围方向在所述第一活塞环和所述第二活塞环之间延伸的环形空间,明确地为环形槽,特别是关于所述活塞轴线延伸的螺旋形槽。
[0035] 在这方面,在另一个具体实施方式中,所述凹槽也能形成为例如所述活塞的所述套表面中的表面凹槽,其中优选地存在多个单独的表面凹槽。应该理解的是,本发明的凹槽也能设计成呈任何其他适当形式并且能布置在所述第一活塞环和所述第二活塞环之间。
[0036] 特别是为了进一步改善润滑油在所述汽缸运行表面上均匀分配并且为了尽可能减少润滑油装入污染物或者为了保持该污染物(量)尽可能低,配油环也能布置在所述第一活塞环和所述第二活塞环之间。
[0037] 可能具有用于润滑油的储存室的连接通道特别优选地设置在本发明的配油环处并且连接进口和出口,所述进口位于面向所述燃烧空间的上侧,该进口能受到所述燃烧空间压力的可预定部分的作用,所述出口设置于在操作状态下与所述汽缸壁摩擦接触的外周表面处。
[0038] 在这方面,还可能的是,所述第二活塞环本身形成为配油环。
[0039] 在这方面,本发明的最优化的配油环或所述配油环的所述进口经由受控的窜漏以受控方式受到可预定的气体压力的作用,该受控窜漏根据本发明由所述第一活塞环产生。被收集在所述连接通道中或所述连接通道的所述储罐中的润滑油由此通过所述出口被向外(优选地,径向向外)传导返回,离开所述配油环而到达所述汽缸运行表面上,前述出口优选地被设计成喷嘴的形式。如果所述配油环超过扫气狭缝,那么所述连接通道和所述储罐通过所述扫气狭缝被自由送风,这防止了有害残余物的任何收集。通过所述配油环的相应的构造设计,不会预期比已知的活塞环组件更高的润滑剂消耗,因为在已知的活塞中在扫气狭缝的区域中也始终损失润滑油。相反,通过适当的构造措施,在扫气狭缝处的润滑油损失甚至能通过利用根据本发明的配油环而被进一步降低。
[0040] 本发明还涉及供根据本发明的活塞使用的用于往复活塞式燃烧发动机的活塞的活塞环,诸如本申请中详细地描述的。根据本发明的活塞环能布置在本发明的活塞处,用于形成活塞环组件,其中在所述活塞环的下侧处在可预定区域内延伸的卸压槽设置在该活塞环的在操作状态下远离燃烧空间的下侧处。
[0041] 最后,本发明还涉及一种用于往复活塞式燃烧发动机的根据本发明的活塞的配油环,其中优选地包括用于润滑油的储罐的连接通道设置在所述配油环处,所述连接通道连接进口和出口,所述进口在安装状态下在面向燃烧空间的上侧处受到燃烧空间压力的可预定部分的作用,所述出口设置于在安装和操作状态下与汽缸壁摩擦接触的外周表面处。
[0042] 显而易见的是,本申请中描述的根据本发明的活塞或活塞环的实施方式的示例仅以示例性方式被理解,并且特别地所示的实施方式的所有合适的组合被本发明所涵盖。附图说明
[0043] 下面将参照附图更加详细地说明本发明。在示意图中示出有:
[0044] 图1示出了根据本发明的活塞的第一实施方式;
[0045] 图2a示出了具有沿整个宽度延伸的卸压槽的第一活塞;
[0046] 图2b示出了具有弯曲的卸压槽的根据图2a的第二实施方式;
[0047] 图2c示出了具有仅部分形成的卸压槽的第一活塞环;
[0048] 图2d示出了具有卸压孔的另一个第一活塞环;
[0049] 图2e示出了具有卸压接头的第一活塞环;
[0050] 图2f示出了具有卸压通道的另一个第一活塞环槽;
[0051] 图3a示出了具有呈外围环形槽形式的凹槽的根据本发明的活塞的第二实施方式;
[0052] 图3b示出了具有呈外围螺旋形槽形式的凹槽的根据本发明的活塞的第三实施方式;
[0053] 图3c示出了具有呈独立的局部凹陷形式的凹槽的根据本发明的活塞的第四实施方式;以及
[0054] 图4示出了根据本发明的配油环的优选实施方式。

具体实施方式

[0055] 图1中,在下文中作为一个整体由附图标记1表示的根据本发明的活塞的第一实施方式与汽缸3的汽缸运行表面31协作被以剖面图示意性地示出。
[0056] 依照图1的根据本发明的活塞是用于大型二冲程柴油发动机2的活塞,该柴油发动机2通常具有多个汽缸3,根据图1,在该汽缸3中,活塞1在安装状态下界定燃烧空间VB并且布置成能沿着活塞1的活塞轴线A沿轴向在上死点和下死点之间在汽缸3中来回移动。在活塞1的套表面,在面向燃烧空间VB的活塞顶101和远离燃烧空间VB的活塞裙102之间,以已知方式形成有活塞环组件4,并且该活塞环组件4以摩擦方式与汽缸3的汽缸壁31协作,所述活塞环组件包括位于第一活塞环槽411中的第一活塞环41,并且该第一活塞环41设置在活塞顶101和布置在第二活塞环槽421中的第二活塞环42之间。第一活塞环41的下侧4110设置有卸压槽4111,在图1的本示例中,在第一活塞环41的下侧4110,在可预定的区域上,所述卸压槽4111在活塞环41的整个宽度b上延伸,用于以受控的方式将压力施加到燃烧空间VB的燃烧空间压力P的可预定的部分的第二活塞环42。根据本发明,呈凹槽5、51形式的中间空间在根据图1的实施方式中是外围环形空间51,该中间空间被设置在套表面中,位于第一活塞环41和第二活塞环42之间。
[0057] 在这方面,第一活塞环41被设计成使得:在操作状态下,燃烧空间压力P的第一部分P1能形成在位于第一活塞环的面向燃烧空间VB的上侧处的区域中,并且在操作状态下,燃烧空间压力P的第二部分压力P2能形成在位于第二活塞环42的面向燃烧空间VB的上侧处的区域中。在图1的示例中,燃烧空间压力P基本上是第一部分压力P1和第二部分压力P2的和,其中第一部分压力P1等于燃烧空间压力的大约65%。在这方面,第二活塞环42被设计成使得它以大致压力密闭的方式与汽缸3的汽缸壁31协作。
[0058] 如可被清楚地认可的,根据图1的第一活塞环41具有关于活塞轴线A不对称且与汽缸壁31协作的外轮廓,其中第一活塞环41的宽度B沿凹槽5、51的方向变得逐渐增大。该形状基本上有利于以受控方式可调节的窜漏,也就是说受控的气流通过第一活塞环41。
[0059] 在根据图1的活塞的另一个实施方式中,例如,将参照图4在下面更加详细地描述的配油环43可被设置在第一活塞环41和第二活塞环42之间。还可能的是,第二活塞环42本身被设计为配油环43。
[0060] 图2a至图2c以示例的方式示出了根据本发明的第一活塞环41的卸压槽4111的三个实施方式变型,其中,穿过卸压槽41111的气流由附图标记F表示。
[0061] 图2a至图2c的卸压槽4111分别在活塞环41的下侧4110沿不同于径向R的方向延伸;在本示例中,是垂直于活塞轴线A的方向,即朝向凹槽5、51、52、53或远离凹槽5、51、52、53不倾斜的方向。应该理解,在未明确示出的另一个实施方式中,这里,卸压槽4111也能布置成相对于活塞轴线A沿朝向或远离凹槽5、51、52、53的方向指向。
[0062] 在根据图2a和图2b的实施方式中,根据本发明,卸压槽4111在所有情况下均沿活塞环41的整个宽度b延伸,而在图2c的示例中,卸压槽4111不是沿活塞环41的整个宽度b形成。
[0063] 在这方面,图2b的根据本发明的活塞环的卸压槽4111仍具有沿活塞环41的外围方向指向的弯曲范围,使得卸压槽4111几乎成切线地(也就是说,几乎垂直于径向R)通向汽缸运行表面31和活塞环41之间的中间空间,由此获得气流F的甚至更好的分配或湍流。
[0064] 图2d至图2f还示出了卸压装置的其它变型4000、4112、4113、4114,这些变型同样也可关于卸压槽4111另选地设置或者以彼此所有可能的结合设置和/或与泄压槽4111结合在根据本发明的活塞处设置。
[0065] 图2d在这方面以示例的方式示出了第一活塞环41,替代卸压槽4111,或除了卸压槽4111之外,第一活塞环41另外还具有卸压孔4112,该卸压孔4112同样也沿切线方向排列,也就是沿远离径向的方向排列。卸压孔4112在这方面优选地沿朝向第二活塞环42的方向朝向活塞轴线A倾斜,由此第二活塞环42的压力施加可被进一步最优化。
[0066] 参照图2e,示出了根据本发明的活塞1的另一实施方式,其中卸压接头4113设置在第一活塞环槽4111处,并且最后,参照图2f,示意性地示出了具有卸压通道4114的另一实施方式,在所有情况下,为了清楚起见,省去了对第一活塞环41的表示。本领域技术人员容易理解的是,卸压接头4113和卸压通道4114的操作与卸压接头4111和/或卸压孔4112的功能是可比较的。
[0067] 图3a至3c示出了凹槽5、51、52、53的不同实施方式,根据本发明,这些凹槽被设置在第一活塞环41和第二活塞环42之间。
[0068] 在这方面,参照图3a,示意性地示出了根据本发明的活塞1的第二实施方式,其中凹槽5、51被制成为呈绕活塞1的外围延伸的环形槽51的形式。应理解的是,在根据图3a的其它实施方式中,也能有利地平行或非平行设置地多个外围环形槽。
[0069] 在根据图3b的根据本发明的活塞1的第三实施方式中,凹槽以呈外围槽5、52的形式实现,该外围槽相对于活塞轴线A以螺旋形式设计。第二活塞环42受到第二部分压力P2的作用可另外通过使用槽5、52的螺旋状或螺旋形设计而被匹配和设定。
[0070] 在根据图3c的根据本发明的活塞1的第四实施方式中,凹槽5、53被形成为呈单独的局部凹陷53的形式。这样的实施方式也可在特定情况下有利地使用,也可结合根据图3a或图3b的实施方式中的一个来使用。
[0071] 图4最后示出了本发明的配油环43的优选实施方式。
[0072] 如可容易地认识到的,连接通道431设置在配油环43处并且连接进口4311和出口4312,该进口4311在面向燃烧空间VB的上侧处受到燃烧空间压力P的可预定部分PA的作用,并且出口4312设置于在操作状态下与汽缸壁31摩擦接触的外周面处,为了清楚起见,图4中未示出汽缸壁31。
[0073] 在这方面,除了第一活塞环41和第二活塞环42之外,将配油环43设置在活塞环组件4中也是可能的。在另一实施方式中,将第二活塞环42形成为配油环43也是可能的。显而易见的是,配油环也能若干次设置在同一个活塞环组件4中。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈