專利名稱：具集油環(huán)的活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶集油環(huán)(oil collecting ring)的活塞，該集油環(huán)用 于形成大型兩沖程內(nèi)燃機(jī)(combustion engine)的活塞的活塞環(huán)組。該 活塞設(shè)置成在安裝狀態(tài)能夠沿該大型兩沖程狄塞爾機(jī)的氣缸的氣缸 壁來(lái)回移動(dòng)，該活塞環(huán)組包括位于最靠近該氣缸的燃燒室處且?guī)в?第 一運(yùn)行表面的第 一活塞環(huán)和具有收集環(huán)運(yùn)行表面的該集油環(huán)，且 該第一活塞環(huán)設(shè)置于該活塞的第一活塞環(huán)槽中且該集油環(huán)設(shè)置于該 活塞的收集環(huán)槽中，使得在操作狀態(tài)下該第一活塞環(huán)的該第一運(yùn)行 表面和該集油環(huán)的該收集環(huán)運(yùn)行表面與該氣缸壁的氣缸運(yùn)行表面摩 擦接觸。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)已知的用于大型狄塞爾機(jī)(diesel engine)的活塞，特別 是用于縱向掃氣大型兩沖程狄塞爾機(jī)的活塞通常配備活塞環(huán)組(ring pack),該活塞環(huán)組包括多個(gè)層疊設(shè)置的活塞環(huán)，每一個(gè)活塞環(huán)在一 個(gè)活塞槽中。已知活塞環(huán)組通常包括至少兩個(gè)活塞環(huán)，然而，取決 于大型狄塞爾機(jī)的大小及/或功率及/或取決于要求或操作發(fā)動(dòng)機(jī)的特 別操作條件，大部分包括三個(gè)、四個(gè)或甚至五個(gè)活塞環(huán)。
在這種設(shè)置中，這些活塞環(huán)履行完全不同的功能，諸如潤(rùn)滑劑 在氣缸的運(yùn)行表面上的分配及/或刮掉，燃燒室相對(duì)于曲柄外殼的密 封，或者在縱向掃氣大型兩沖程狄塞爾機(jī)的情況下，相對(duì)于接收器 室的密封等等。
對(duì)于縱向掃氣的大型兩沖程狄塞爾機(jī)，典型地使用包括四個(gè)或 五個(gè)活塞環(huán)的活塞環(huán)組來(lái)相對(duì)于活塞下面密封燃燒空間，活塞下面
導(dǎo)向接收器室，在掃氣階段開始時(shí)新鮮空氣從接收器室流經(jīng)掃氣槽 進(jìn)入到氣缸的燃燒室內(nèi)。取決于環(huán)間隙，下部活塞環(huán)被或多或少地 強(qiáng)大地加載。就此而論，在下部活塞環(huán)之間可能發(fā)生不同類型的不 穩(wěn)定性，這可導(dǎo)致壓力波動(dòng)，例如而這種壓力波動(dòng)可造成活塞運(yùn)行 的不穩(wěn)定性，因?yàn)榇嬖谶^多的具有類似功能或相同功能的活塞環(huán)。
大型狄塞爾機(jī)常常用作船只用的驅(qū)動(dòng)機(jī)組或在固定的操作中， 例如用于驅(qū)動(dòng)大型發(fā)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生電能。就此而論，發(fā)動(dòng)機(jī)通常在相 當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期以連續(xù)的運(yùn)行操作來(lái)運(yùn)行，這對(duì)于操作可靠性與可用性 提出了較高的要求。為此，較長(zhǎng)的維修間隔、較小的磨損和燃料以 及操作材料的節(jié)約利用為這些發(fā)動(dòng)機(jī)操作的中心標(biāo)準(zhǔn)。其中，這種
大口徑(bore)、緩慢運(yùn)行狄塞爾機(jī)的活塞的運(yùn)行性能是維修間隔的長(zhǎng) 度、可用性的決定性因素且經(jīng)由潤(rùn)滑劑消耗也是操作成本和因此經(jīng) 濟(jì)效益的直接決定性因素。因此，大型狄塞爾機(jī)潤(rùn)滑的復(fù)雜問題的 重要性也不斷增加。
在大型狄塞爾機(jī)中，通過在往復(fù)式活塞中或氣缸壁中的潤(rùn)滑裝 置發(fā)生活塞潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油通過潤(rùn)滑裝置施加到氣缸壁的運(yùn)行表面上 以便減小活塞與運(yùn)行表面之間的摩擦和因此運(yùn)行表面與活塞環(huán)的磨 損。因此，目前，在諸如Sulzer RTA發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中，對(duì)于 1000小時(shí)的操作時(shí)間，運(yùn)行表面的磨損小于0.05 mm。在這些發(fā)動(dòng) 機(jī)中，所供應(yīng)的潤(rùn)滑劑的量為大約1.3g/kWh和更少，而且如果可能 應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步減小，相當(dāng)重要的是出于成本的原因。同時(shí)應(yīng)減小磨損， 或者應(yīng)至少保持磨損不變。
完全不同的方案被稱為用于運(yùn)行表面潤(rùn)滑的潤(rùn)滑系統(tǒng)，其不同 不僅關(guān)于潤(rùn)滑裝置的實(shí)際設(shè)計(jì)而且還關(guān)于潤(rùn)滑方法。因此，也了解 了潤(rùn)滑裝置，其中通過在氣缸壁中外圍方向中供應(yīng)的多個(gè)潤(rùn)滑油孔 向越過潤(rùn)滑劑孔運(yùn)行的活塞上施加潤(rùn)滑油，且通過活塞環(huán)不僅在周 向而且也在軸向分配潤(rùn)滑劑。諸如此類的系統(tǒng)以較高的潤(rùn)滑油供給 率進(jìn)行操作且潤(rùn)滑油不僅通過活塞環(huán)分配到氣缸套的運(yùn)行表面上而
且也在掃氣循環(huán)中掃氣槽空閑時(shí)通過掃氣空氣將過量的潤(rùn)滑油吹回 到氣缸套內(nèi)，使得通過潤(rùn)滑油霧而實(shí)現(xiàn)附加的潤(rùn)滑效果。
就此而論，具有增加量的潤(rùn)滑油的這種系統(tǒng)在操作中具有兩種 基本劣勢(shì)。由于在相對(duì)較高的潤(rùn)滑油供給率進(jìn)行操作，因此可能會(huì) 發(fā)生活塞環(huán)具有太多的潤(rùn)滑油要處理，發(fā)生碳化效應(yīng)，這尤其會(huì)導(dǎo) 致活塞環(huán)槽中的沉積或碳化，而這種沉積或碳化可導(dǎo)致活塞環(huán)在活 塞環(huán)槽中的堵塞，從而損害活塞環(huán)的密封效果且在最壞的情況下這 導(dǎo)致對(duì)氣缸、對(duì)活塞環(huán)和對(duì)活塞自身的損害。
在這個(gè)方法中，潤(rùn)滑劑并不是施加于氣缸壁的運(yùn)行表面上的較 大面積而是或多或少地施加在活塞的側(cè)表面上活塞環(huán)之間的選定 點(diǎn)，使得潤(rùn)滑油在運(yùn)行表面上的分配常常僅是不能夠充分保證，這 導(dǎo)致了由于過度摩擦而形成較多的熱，且最終結(jié)果可在局部導(dǎo)致活
塞與運(yùn)行表面的接觸表面熔融(fbsing)以及涌出(break out)因此而產(chǎn)生 的物質(zhì)，換言之，導(dǎo)致活塞卡住(piston seizure)。
為了確保潤(rùn)滑油更好地分配，即，為了確保在運(yùn)行表面上更均 勻的潤(rùn)滑油膜，例如在WO 00/28194中提"i義了一種潤(rùn)滑系統(tǒng)，其中 潤(rùn)滑油通過在氣缸壁中所供應(yīng)的噴霧嘴基本上與氣缸壁成切向地噴 霧到位于燃燒室的高壓掃氣空氣內(nèi)。因此，掃氣的潤(rùn)滑油被細(xì)微地 分配于掃氣空氣中且通過由掃氣空氣所支承的凝渦和因此細(xì)微地分 布于其中的潤(rùn)滑油粒子的離心力而相對(duì)于氣缸壁的運(yùn)行表面離心分 離。在這種方法中，無(wú)可否認(rèn)的是，與徑向潤(rùn)滑油噴射相比，在運(yùn) 行表面上產(chǎn)生在很大程度上更均勻的潤(rùn)滑油膜；然而，這種方法的 嚴(yán)重劣勢(shì)在于并不是所用潤(rùn)滑油的很少的一部分被掃氣空氣帶走或 在隨后的燃燒沖程中燃燒。
因此，導(dǎo)致潤(rùn)滑油不必要的消耗，這對(duì)操作成本具有明顯的負(fù) 面影響。
在另一方法中，在移動(dòng)活塞中優(yōu)選地供應(yīng)多個(gè)潤(rùn)滑油噴嘴，因 此潤(rùn)滑劑可施加到在運(yùn)行表面的整個(gè)高度上的基本上任何點(diǎn)。就此而論，如在上文已表示的那樣，除了將潤(rùn)滑劑施加到氣缸 壁的運(yùn)行表面上的方式之外，潤(rùn)滑劑的計(jì)量也是中心點(diǎn)。每單位時(shí)
間和每單位面積施加在運(yùn)行表面上的潤(rùn)滑劑的量可^L往復(fù)式活塞內(nèi) 燃機(jī)操作中的許多不同參數(shù)而定。因此，例如，所用燃料的化學(xué)組 成，特別是它的硫含量起著重要的作用。除了氣缸潤(rùn)滑之外，換言 之，除了活塞與氣缸運(yùn)行表面之間(更精確地說，在活塞環(huán)與氣缸壁 的運(yùn)行表面之間)的摩擦的減小和其它作用之外，潤(rùn)滑劑也用于侵蝕 性酸的中和，特別是含有硫的酸，含有硫的酸是在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室 中的燃燒過程中產(chǎn)生的。因此，取決于所用燃料，可使用不同類型 的潤(rùn)滑劑，其中，這些潤(rùn)滑劑在在中和能力上有所不同，就此而言， 潤(rùn)滑劑所謂的BN值是一種測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，在燃料具有高硫含量的 情況下，比具有低硫含量的燃料相比，可有利地使用具有更高BN值 的潤(rùn)滑劑，因?yàn)榫哂懈連N值的潤(rùn)滑劑具有更強(qiáng)的關(guān)于酸的中和作 用。潤(rùn)滑油也用作水的粘合劑，水可隨著掃氣空氣或以其它方式進(jìn) 入到大型狄塞爾機(jī)的氣缸內(nèi)。
然而，常常也可能相同類型的潤(rùn)滑劑必須用于不同品質(zhì)的燃料。 在這種情況下，例如可通過相應(yīng)地增加或減少所用潤(rùn)滑劑的量來(lái)補(bǔ) 償燃燒產(chǎn)物中較高或豐支低的酸含量。
將要施加的潤(rùn)滑劑的量的計(jì)量的另 一 問題表現(xiàn)為在往復(fù)式活塞 內(nèi)燃機(jī)的操作狀態(tài)中潤(rùn)滑膜條件(特別是潤(rùn)滑劑膜的厚度)的時(shí)間及/或 位置的波動(dòng)。
不言而喻，所需的潤(rùn)滑用量也例如可視變化最大的操作參數(shù)而 定，諸如轉(zhuǎn)速、燃燒溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的冷卻能力、 負(fù)載和許多其它操作參數(shù)。因此，可能的是，在給定轉(zhuǎn)速和在更高 的負(fù)栽下，必須向運(yùn)行表面上施加與相同轉(zhuǎn)速且更低負(fù)載的情況下 不同的潤(rùn)滑用量。
此外，內(nèi)燃機(jī)本身的條件也可對(duì)潤(rùn)滑劑的量產(chǎn)生影響。因此， 例如，已知取決于關(guān)于氣缸運(yùn)行表面、活塞環(huán)、活塞的的磨損等條
件，將要使用的潤(rùn)滑劑的量可能大不相同。因此，在具有新的尚未 磨合的氣缸運(yùn)行表面及/或具有新的活塞環(huán)的氣缸中，在磨合階段實(shí) 際上需要一定量的增加的摩擦，以便反向移動(dòng)的搭檔(換言之，例如
活塞環(huán)和運(yùn)行表面)可磨合(bed in)且因此理想地適合于彼此。除了其 它方法之外，這可通過在氣缸的磨合階段使用不同于氣缸早已操作 了相當(dāng)長(zhǎng)的工作時(shí)間的情況下的潤(rùn)滑劑的量進(jìn)行全面(across-the-board)工作而實(shí)現(xiàn)。為此，在具有多個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)中，潤(rùn)滑劑的量 常常可單獨(dú)調(diào)整，特別是對(duì)于每一個(gè)氣缸。
一般而言，取決于所實(shí)現(xiàn)的操作時(shí)間的長(zhǎng)度，氣缸運(yùn)行表面在 外圍方向和在縱向的磨損也將不同。這也同樣適用于活塞環(huán)和活塞 自身。
因此，在往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)中的潤(rùn)滑劑的量并非必須僅取決于 所實(shí)現(xiàn)的操作時(shí)間的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行調(diào)整，而是在同一個(gè)氣缸內(nèi)在氣缸 壁的運(yùn)行表面的不同點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)能夠根據(jù)要求取決于時(shí)間和不同位置 來(lái)對(duì)潤(rùn)滑劑的量進(jìn)行計(jì)量。
因此，長(zhǎng)期以來(lái)已知在氣缸的運(yùn)行表面中或在移動(dòng)活塞的不同 區(qū)域中提供潤(rùn)滑劑噴嘴，這些潤(rùn)滑劑噴嘴優(yōu)選地皆可單獨(dú)控制使得 潤(rùn)滑劑的量可關(guān)于時(shí)間且也關(guān)于位置取決于要求而靈活地改變。
已知用于計(jì)算在特定時(shí)間點(diǎn)將要從特定潤(rùn)滑劑噴嘴引入的潤(rùn)滑 劑的量的不同方法。在簡(jiǎn)單情況下，筒單地取決于往復(fù)式活塞內(nèi)燃 機(jī)的操作條件(例如，作為負(fù)栽或轉(zhuǎn)速的函數(shù))來(lái)控制潤(rùn)滑劑的量。反 向移動(dòng)的搭檔的磨損狀態(tài)也可作為已實(shí)現(xiàn)的操作時(shí)間的結(jié)果來(lái)考
慮o
就此而論，用于調(diào)節(jié)潤(rùn)滑劑的量的更為復(fù)雜的方法無(wú)疑是已知
的。因此，用于往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的氣缸設(shè)備例如在CH 613 495中 公開，該氣缸設(shè)備在操作期間通過溫度或振動(dòng)傳感器來(lái)檢測(cè)活塞環(huán) 的異常摩擦情況以防止活塞環(huán)卡住，且當(dāng)發(fā)生這種功能障礙時(shí)，增 加從特定潤(rùn)滑點(diǎn)所分配的潤(rùn)滑油的量。EP 0 652 426顯示了一種方
法，其中通過周期性測(cè)量氣缸壁溫度，基于為磨傷或磨損卡住特征 的溫度模式來(lái)識(shí)別磨傷或磨損卡住的發(fā)生并且通過自動(dòng)地減小功率 及/或通過增加潤(rùn)滑劑供給來(lái)抵消相應(yīng)損害。用于早期識(shí)別往復(fù)式活
塞內(nèi)燃機(jī)的臨界操作條件的另一種已知方法為在EP 1 006 271中所 示出的超聲方法，在這個(gè)方法中通過設(shè)于氣缸中的超聲變換器 (transformer),反向移動(dòng)搭檔經(jīng)受超聲信號(hào)且可考慮所反射的回波信 號(hào)用于計(jì)算反向移動(dòng)的i吝檔的情況。
為了至少部分避免上文所詳細(xì)討論的過高潤(rùn)滑油量的問題，試 圖減小潤(rùn)滑油的量并且在缺乏潤(rùn)滑狀態(tài)或接近缺乏潤(rùn)滑的狀態(tài)操作 發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，在較小的潤(rùn)滑油供給率可產(chǎn)生新的問題，這個(gè)問題 可能比氣缸的運(yùn)行表面過多潤(rùn)滑的問題更為嚴(yán)重。
因此，在較小潤(rùn)滑油供給率情況下，特別是通過活塞環(huán)在氣缸 運(yùn)行表面上控制地分配潤(rùn)滑油是成問題的。舉例說來(lái)，在某些操作 條件下或者如果彼此摩擦的構(gòu)件具有特定磨損狀態(tài)，那么每一供給 間隔所供給的潤(rùn)滑油的量可能會(huì)太少。取決于潤(rùn)滑油的品質(zhì)，某些 環(huán)境條件，諸如，掃氣空氣的濕度及/或溫度，或在發(fā)動(dòng)機(jī)的特定操 作條件下，潤(rùn)滑油可能會(huì)不能很有效地在運(yùn)行表面上傳播。在氣缸 壁中潤(rùn)滑油孔之間的距離太大，氣缸套的直徑較大或行程沖程太長(zhǎng) 也可成為問題。就像在活塞環(huán)的環(huán)槽中太大的空隙，這可導(dǎo)致環(huán)槽 中貯存太多的油，因此，可能在很大程度上不利地影響活塞環(huán)的運(yùn) 動(dòng)自由?；钊h(huán)的形狀也不與所有潤(rùn)滑膜情況理想地匹配。另外， 在活塞環(huán)處可能發(fā)生泄漏，例如，因?yàn)槟Σ磷饔盟碌幕钊h(huán)在環(huán) 槽中具有太大空隙，或者，例如，因?yàn)樵跉飧妆砻婕?或在活塞環(huán)上 的磨損防止理想密封^/或活塞環(huán)關(guān)于運(yùn)行表面的潤(rùn)滑油分配。
因此，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員必須區(qū)分潤(rùn)滑的從根本上不同的情 況。因此， 一般而言，所謂液體動(dòng)力潤(rùn)滑的區(qū)域?qū)⒉煌谌狈?rùn)滑 和混合潤(rùn)滑的情況。當(dāng)反向移動(dòng)搭檔之間，(換言之，例如，氣缸壁 的運(yùn)行表面與活塞的活塞環(huán)之間)所形成的潤(rùn)滑劑膜的厚度使得反向移動(dòng)搭檔的表面徹底彼此分開以致其并不接觸時(shí)談及液體動(dòng)力潤(rùn) 滑。另一臨界情況說明為所謂的混合摩擦或混合潤(rùn)滑的情況。在混 合摩擦的情況下，在反向運(yùn)動(dòng)搭檔之間的潤(rùn)滑劑膜非常薄至少部分 致使反向移動(dòng)搭檔彼此直接接觸。在這種情況下，存在磨傷的危險(xiǎn) 且最終產(chǎn)生活塞卡住。缺乏潤(rùn)滑的情況為介于這兩個(gè)臨界情況之間 的某種程度。在缺乏潤(rùn)滑的情況下，潤(rùn)滑劑膜的厚度剛好足夠厚致 使可能形成液體動(dòng)力潤(rùn)滑。如果是完全可能的，則在現(xiàn)有技術(shù)中不 僅防止了混合潤(rùn)滑的情況而且也防止了純?nèi)狈?rùn)滑的情況。這意味 著優(yōu)選地選擇潤(rùn)滑劑膜的厚度使得在反向移動(dòng)搭檔之間達(dá)到液體動(dòng) 力潤(rùn)滑狀態(tài)。
液體動(dòng)力潤(rùn)滑的區(qū)域中的操作自然地導(dǎo)致相應(yīng)地較高的潤(rùn)滑劑 消耗。這在一方面不僅實(shí)在是不經(jīng)濟(jì)的而且還令人意外地顯示了不 僅僅是潤(rùn)滑劑缺乏而且潤(rùn)滑劑過量也可導(dǎo)致對(duì)氣缸中反向移動(dòng)搭檔 的損害。
為了解決這些問題，Amoser等人在EP 1 643 088 Al中提議了 一 種用于往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑的方法和設(shè)備，利用該方法和設(shè)備， 可通過不斷地監(jiān)視潤(rùn)滑膜的情況并通過相應(yīng)地控制潤(rùn)滑油噴嘴使得 在操作條件下可不斷地適應(yīng)并優(yōu)化潤(rùn)滑油的量而局部?jī)?yōu)化在氣缸運(yùn) 行表面上的潤(rùn)滑膜。
即使可通過這種方案解決上文詳細(xì)描述的重要中心問題，但使 用在該專利中所述的技術(shù)僅可不適當(dāng)?shù)鼗驘o(wú)關(guān)緊要地影響已被施加 到氣缸運(yùn)行表面上的潤(rùn)滑油的分配。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提議一種改進(jìn)的活塞，該活塞具有用 于形成活塞環(huán)組的活塞環(huán)，特別是用于縱向掃氣大型兩沖程狄塞爾 機(jī)，利用該活塞可能在氣缸運(yùn)行表面上在很大程度上更好地分配潤(rùn) 滑油，從而保證了活塞的改進(jìn)的運(yùn)行性能，更高的耐磨損性和因此
在大型兩沖程狄塞爾機(jī)最高可能運(yùn)行可靠性情況下更為經(jīng)濟(jì)的操 作。
本發(fā)明所滿足了這些目的的主旨由下面 一段所描述的特征來(lái)表征。
因此，本發(fā)明涉及用于大型兩沖程狄塞爾機(jī)的活塞，其包括用 于形成大型兩沖程狄塞爾機(jī)的活塞的活塞環(huán)組的集油環(huán)，所述活塞 設(shè)置成在安裝狀態(tài)能夠沿大型兩沖程狄塞爾機(jī)氣缸的氣缸壁來(lái)回地 移動(dòng)且該活塞環(huán)組包括位于最靠近氣缸的燃燒室處且具有第一運(yùn)行 表面的第 一活塞環(huán)以及具有集油環(huán)運(yùn)行表面的集油環(huán)。第 一活塞環(huán) 設(shè)置于活塞的第 一 活塞環(huán)槽中且該集油環(huán)設(shè)置于活塞的收集環(huán)槽 中，使得在操作狀態(tài)下第 一 活塞環(huán)的第 一 運(yùn)行表面和集油環(huán)的收集 環(huán)運(yùn)行表面與氣缸壁的氣缸運(yùn)行表面摩擦接觸。根據(jù)本發(fā)明，活塞 在收集環(huán)槽的區(qū)域中及/或收集環(huán)槽中具有潤(rùn)滑詢孔，該活塞設(shè)計(jì)成 使得潤(rùn)滑油可通過潤(rùn)滑油孔從活塞內(nèi)部施加到氣缸運(yùn)行表面上。
因此，對(duì)于本發(fā)明而言重要的是，第一次提供了一種活塞，利 用該活塞可通過設(shè)置于收集環(huán)槽的區(qū)域中，特別是其收集環(huán)槽自身 中的潤(rùn)滑油孔將潤(rùn)滑油從活塞內(nèi)部施加到氣缸運(yùn)行表面上以便在氣 缸的運(yùn)行表面上可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油的改進(jìn)的用量和分配。
以下特征涉及本發(fā)明特別有利的實(shí)施例。
優(yōu)選地，在活塞的外圍表面中及/或在收集環(huán)槽中及/或在活塞環(huán) 槽中提供排出通道。
具體說來(lái)，集油環(huán)配備有形成于收集環(huán)運(yùn)行表面中周向上的凹部。
特別優(yōu)選的是，凹部為由在集油環(huán)的周向延伸的兩個(gè)收集唇緣 所形成的集油槽。
因此，根據(jù)本發(fā)明的活塞的集油環(huán)為活塞環(huán)，其優(yōu)選地但并非 必要地具有由兩個(gè)外唇緣界定的且在外圍向外延伸的槽旋轉(zhuǎn)外部， 其中該等唇緣形成集油環(huán)的收集環(huán)運(yùn)行表面，且與氣缸壁的氣缸運(yùn)
行表面摩擦接觸。由于在周向中所形成的凹部的原因，在操作狀態(tài)， 根據(jù)本發(fā)明的集油環(huán)能夠在凹部中(尤其在集油槽中)收集并貯存潤(rùn)滑 油以便(一方面)能夠收集局部過量的潤(rùn)滑油，換言之，能夠從氣缸運(yùn) 行表面去除局部過量潤(rùn)滑油，且(另 一方面)暫時(shí)貯存于凹部中的潤(rùn)滑 油能夠(例如)在需要更多潤(rùn)滑油的點(diǎn)再次從凹部施加到氣缸運(yùn)行表面 上。
這意味著在大型狄塞爾機(jī)的操作狀態(tài)，根據(jù)本發(fā)明的活塞的集 油環(huán)可同時(shí)充當(dāng)刮油環(huán)、集油環(huán)和分配環(huán)。因此，使用根據(jù)本發(fā)明 的集油環(huán)，第一次可得到一種活塞環(huán)，尤其是用于縱向掃氣兩沖程 狄塞爾機(jī)的活塞環(huán)，利用該活塞環(huán)， 一方面可以調(diào)整氣缸運(yùn)行表面 上的潤(rùn)滑油的量和因此潤(rùn)滑油膜的厚度，例如，通過集油環(huán)的幾何 形狀及/或形成集油環(huán)的材料選取的特別適合選擇，且另一方面，可 在縱向和周向理想地將潤(rùn)滑油分配于氣缸運(yùn)行表面上。
從用于摩托車輛或摩托車的小型四沖程產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)知道了類似 的環(huán)。在這些環(huán)中，在油底殼中帶走潤(rùn)滑油，且簡(jiǎn)單地通過曲柄軸 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由來(lái)自曲柄外殼的潤(rùn)滑油蝸旋來(lái)實(shí)現(xiàn)氣缸潤(rùn)滑。滴落的 潤(rùn)滑油再次在油底殼中收集。
這意味著諸如在摩托車輛中所用的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)與大型兩 沖程狄塞爾機(jī)的情況完全不同的潤(rùn)滑原理進(jìn)行工作。在已知四沖程 發(fā)動(dòng)機(jī)中，在氣缸表面上不僅得到足夠的潤(rùn)滑油量而且通常存在過 剩的潤(rùn)滑油，因此必須將大量潤(rùn)滑油刮掉送回到曲柄外殼的油底殼 中。
為此，在這些發(fā)動(dòng);f幾中，最下部的活塞環(huán)^^殳計(jì)成刮油環(huán)，該 刮油環(huán)還可具有由兩個(gè)在外風(fēng)延伸的唇緣所形成的槽，在該槽中還 可貯存潤(rùn)滑油。該刮油環(huán)的主要目的在于刮掉過剩的潤(rùn)滑油，^艮大 的量的過剩潤(rùn)滑油被甩到這種潤(rùn)滑類型的氣缸運(yùn)行表面上，向下甩 到油底殼內(nèi)，因此其決不會(huì)進(jìn)入燃燒室內(nèi)并在燃燒室內(nèi)燃燒。另外， 還知道刮油環(huán)在小型四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中同時(shí)用于在氣缸運(yùn)行表面上分
配潤(rùn)滑油。
在縱向掃氣大型兩沖程狄塞爾機(jī)的情況下，至今仍存在這樣一 種假設(shè)，這種類型的活塞環(huán)在原則上不適用于距燃燒室較遠(yuǎn)的活塞 下面。這個(gè)原因在于縱向掃氣大型兩沖程狄塞爾機(jī)在設(shè)計(jì)上和在其 功能上從根本上不同于小型四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
如借助于圖1更貼切地解釋且如本領(lǐng)域一般技術(shù)人員普遍所知， 廢氣渦輪增壓器所提供的新鮮空氣在接收室中不斷地處于非常高的 壓力，在部分負(fù)載操作處于高于一巴或在全負(fù)載操作處于甚至兩巴、
三巴、四巴或更高的壓力，當(dāng)活塞釋放(free)在其底部死點(diǎn)位置區(qū)域 中的掃氣槽時(shí)，新鮮空氣從接收器室經(jīng)由掃氣循環(huán)中的掃氣槽進(jìn)入 到大型狄塞爾機(jī)的燃燒室內(nèi)。
因此，在縱向掃氣大型兩沖程狄塞爾機(jī)中，活塞的下面，換言 之，活塞鄰近接收器室的該側(cè)，總是載有通過廢氣渦輪增壓器可得 到的新鮮氣體的相當(dāng)大的靜壓。
在掃氣循環(huán)中，換言之，當(dāng)活塞在出口閥打開的情況下從其底 部死點(diǎn)位置在朝向其頂部死點(diǎn)位置(在該位置燃燒室體積在其最小值) 的方向中移動(dòng)時(shí)，為了經(jīng)由打開的出口閥將燃燒氣體從燃燒室輸送 出來(lái)到廢氣管內(nèi)，因此，相當(dāng)高的壓差(例如，三巴或更高)流行(prevail) 于燃燒室與活塞下面之間，因?yàn)橥ㄟ^打開的出口閥，在燃燒室中的 壓力與大約一巴的環(huán)境空氣壓力的差別并不太大，而活塞下面載有
為此，直到現(xiàn)在還有這樣的看法，不僅頂環(huán)(換言之，位于最靠 近燃燒室的活塞環(huán))必須具有非常好的密封效果,以便密封在燃燒期間 在燃燒室中所產(chǎn)生的相當(dāng)大的壓力。
然而，根據(jù)一般看法，位于最靠近接收器室處的活塞環(huán)(換言之， 活塞環(huán)組的最下部活塞環(huán))必須具有相當(dāng)好的密封效果以防止由于新 鮮空氣的高壓造成空氣流過最下部活塞環(huán)，由于新鮮空氣的高壓， 活塞下面被不斷地負(fù)載。正確的擔(dān)心是，活塞環(huán)的引導(dǎo)會(huì)受到流過
最下部活塞環(huán)的這種空氣的非常負(fù)面的影響，以致活塞環(huán)可能會(huì)松 開與潤(rùn)滑膜的接觸且在氣缸運(yùn)行表面上潤(rùn)滑膜自身可至少局部受到 空氣流動(dòng)的負(fù)面影響及/或潤(rùn)滑油膜被流過的空氣完全或部分帶走使 得潤(rùn)滑油膜因此部分脫離以致至少下部活塞環(huán)在氣缸的運(yùn)行表面上 沒有潤(rùn)滑或至少具有不充分的潤(rùn)滑地運(yùn)行，這可最終導(dǎo)致所擔(dān)心的 磨傷，換言之，導(dǎo)致活塞環(huán)在氣缸運(yùn)行表面上的卡住。
在常用小型四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中很自然地不用擔(dān)心這種問題，因?yàn)?其中曲柄外殼(換言之，活塞下面)與帶打開的出口閥的燃燒室之間的 壓差基本上為零，而且與大型狄塞爾機(jī)相反，由于完全不同的潤(rùn)滑 系統(tǒng)，大量潤(rùn)滑油總是存在于刮油環(huán)的區(qū)域中。
意外地顯示，即使在縱向掃氣大型兩沖程狄塞爾機(jī)中，下部活 塞環(huán)(換言之位于最靠近接收器室的活塞環(huán))在經(jīng)由潤(rùn)滑油膜與氣缸壁 進(jìn)行摩擦接觸的這個(gè)活塞環(huán)的運(yùn)行表面由于根據(jù)本發(fā)明的凹部的存 在而顯著減小時(shí)仍具有充分的密封效果。
因此，由于這個(gè)認(rèn)識(shí)，第一次可能利用根據(jù)本發(fā)明的刮油環(huán)， 使用該刮油環(huán)可以實(shí)現(xiàn)上述有利特征。
在優(yōu)選實(shí)施例中，集油環(huán)包括用于形成油儲(chǔ)備的貯存凹穴，因 此在貯存凹穴中可形成附加油儲(chǔ)備，該附加油儲(chǔ)備一方面保證了可 以可靠地從氣缸運(yùn)行表面收集大量的過剩潤(rùn)滑油且在另 一方面保證 了充分的大量潤(rùn)滑油j渚備可用于在氣缸運(yùn)4亍表面上分配。
就此而論，可通過彈簧元件在收集環(huán)槽中彈性地支承集油環(huán)使 得在操作狀態(tài)可利用可預(yù)定的力將集油環(huán)壓在氣缸運(yùn)行表面上。這 樣， 一方面，可以附加地改進(jìn)密封效果。另一方面，通過彈簧元件 進(jìn)一步穩(wěn)定了集油環(huán)的運(yùn)行性能。
為了排出確定無(wú)需用于運(yùn)行表面潤(rùn)滑的過剩潤(rùn)滑油量，集油環(huán) 可包括排放口 ，可通過該排放口將潤(rùn)滑油排出到收集環(huán)槽內(nèi)。
關(guān)于本發(fā)明的其它實(shí)施例，集油環(huán)包括供給口，(若需要)可通過 該供給口在運(yùn)行表面上施加附加量的潤(rùn)滑油，特別是經(jīng)由潤(rùn)滑油孔并通過該供給口從活塞的內(nèi)部施加。
作為補(bǔ)充或作為替代，收集唇緣還可包括橫向槽，該橫向槽也 可被稱作通風(fēng)槽，因此凹部或集油槽與氣缸壁之間可能進(jìn)行額外的 潤(rùn)滑油交換使得潤(rùn)滑油可通過集油環(huán)更好地且更均 一地分配于氣缸 壁上及/或由于收集唇緣所形成的凹部與集油環(huán)的凹部外面的壓力之 間的壓力梯度可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油更好的交換因而(例如)防止了過于強(qiáng)地刮 掉潤(rùn)滑油，因?yàn)樵诠蔚舨僮髌陂g可預(yù)定比例的潤(rùn)滑油可通過橫向狹 槽流入到集油環(huán)的凹部?jī)?nèi)且因此仍可提供潤(rùn)滑。
在這個(gè)設(shè)置中，當(dāng)然，可能在實(shí)際情況中選擇由集油唇緣所形 成的凹部的體積使得對(duì)于特定類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，或?qū)τ诖笮偷胰麪枡C(jī) 特別優(yōu)選的操作條件，優(yōu)化地適應(yīng)在操作狀態(tài)中將要被集油環(huán)刮掉 的潤(rùn)滑油的量。這意味著通過集油環(huán)的特別幾何設(shè)計(jì)，調(diào)整并優(yōu)化 被刮掉的潤(rùn)滑油的量與分配于氣缸壁上用于潤(rùn)滑的量之間的比例。
優(yōu)選地，但并非必要地，集油環(huán)具有腐蝕防護(hù)及/或磨損防護(hù)及/ 或磨合層，及/或集油環(huán)由防腐蝕材料及/或防磨損材料制成，及/或磨 損防護(hù)為磨損防護(hù)涂層，尤其為金屬及/或非金屬磨損防護(hù)涂層，及/ 或腐蝕防護(hù)為腐蝕防護(hù)層，特別為金屬及/或非金屬腐蝕防護(hù)涂層。
就此而論，不言而喻，除了集油環(huán)之外，所有或某些其它活塞 環(huán)可包括相應(yīng)的腐蝕防護(hù)或相應(yīng)磨合層。
在特定實(shí)施例中，集油環(huán)及/或其它活塞環(huán)由防腐蝕材料制成。 這意味著通常用作活塞環(huán)材料的澆鑄材料可通過添加適當(dāng)?shù)慕M分或 適當(dāng)合金化元素而變得防腐蝕。這例如可通過合金化或通過添加適 于合金化的已知材料而進(jìn)行，例如，通過添加陶資或氧化物，諸如，
鉻，鉻陶瓷，氧化鋁，硅酸鹽，金剛石粒子，特別是Tritor、 CKS-36、 CKS-37,碳化物，特別是碳化鉻，這些為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所熟 知的腐蝕防護(hù)材料，特別用于活塞環(huán)。不言而喻，在特別情況下， 活塞環(huán)總體上可由防腐蝕材料制造，因此可完全或部分免除在現(xiàn)有 技術(shù)中已知且通常用于活塞環(huán)的澆鑄材料。在一個(gè)實(shí)施例中，在實(shí)踐中特別重要的是磨損防護(hù)為磨損防護(hù) 涂層。就此而論，集油環(huán)及/或其它活塞環(huán)的磨損防護(hù)涂層的厚度可
以是頂環(huán)的磨損防護(hù)涂層的厚度的100%，特別為該厚度的僅3/4, 優(yōu)選地為該厚度的僅1/2，特別為該厚度的僅1/3,尤其為該厚度的 僅1/4，或至多該厚度的10%。
就此而論，如果頂環(huán)(換言之，位于最靠近燃燒室的活塞環(huán))的磨 損防護(hù)涂層的厚度大于位于其下方的其余活塞環(huán)的磨損防護(hù)涂層可 以是特別有利的。
因此，由于在燃燒室中的燃燒，第二活塞環(huán)和每一個(gè)其余活塞 環(huán)的負(fù)載通常在很大程度上小于在操作狀態(tài)頂環(huán)所暴露的負(fù)載，在 很多情況下，選擇第二活塞環(huán)、第三活塞環(huán)和任一其它活塞環(huán)的磨 損防護(hù)層的厚度小于第一活塞環(huán)的厚度。頂環(huán)的磨損防護(hù)層的厚度 的典型值為(例如)200μm至600μm，特別為300μm至400μm。 其余活塞環(huán)的磨損防護(hù)層的厚度，例如集油環(huán)的厚度，則可選擇為 更小，例如10μm至200 mμ,尤其為50 μm至100 μm。
如果僅出于經(jīng)濟(jì)考慮，就此而論，選擇頂環(huán)下方的活塞環(huán)(例如， 集油環(huán))的磨損防護(hù)層的減小的厚度是值得考慮的。磨損防護(hù)層即優(yōu) 選地電鍍涂覆或通過激光熔覆(cladding),使得隨著層厚度增加，對(duì) 于層形成的需要也相應(yīng)地增加。
就此而論，應(yīng)了解也可自然地使用任何其它適當(dāng)涂層方法來(lái)制 造磨損防護(hù)層，換言之，使用已知的熱噴涂方法，諸如HVOF、等 離子噴涂、火焰噴涂、粉末噴涂和任何其它適當(dāng)涂層方法，諸如熔 覆焊(deposition welding)。
磨損防護(hù)，即，活塞環(huán)本身或(例如)在由澆鑄材料制成的活塞環(huán) 上的磨損防護(hù)涂層可包括(除了其它組分之外)鉻及/或氧化鋁及/或硅 酸鹽及/或金剛石粒子及/或鉻陶瓷，特別是Tritor及/或CKS-36及/或 CKS 37及/或碳化物，特別是碳化4各。基本上所有已知磨損防護(hù)材料 是適當(dāng)?shù)?，這些材料有利地適用于形成磨損防護(hù)層或適于制造防磨
損材料的活塞環(huán)。
在另 一 實(shí)施例中，也可能位于最靠近頂環(huán)的活塞環(huán)包括磨合層， 而位于這個(gè)環(huán)下方的第三活塞環(huán)及/或根據(jù)本發(fā)明的刮油環(huán)包括磨損 防護(hù)。當(dāng)在操作狀態(tài)中作用于位于最靠近第一活塞環(huán)的活塞環(huán)上的 負(fù)載并不超過可預(yù)定的負(fù)載限度時(shí)，這可以是特別有利的，因此可 以免除在這個(gè)活塞環(huán)的磨損防護(hù)。然而，位于下部的環(huán)可具有磨損 防護(hù)，因?yàn)檫@樣一來(lái)在活塞環(huán)組的區(qū)域中的油膜被改進(jìn)(例如)以-使可 總體上優(yōu)化活塞環(huán)組的摩擦學(xué)特征和其它運(yùn)行特征。
如已在上文中提到的那樣，第一活塞環(huán)，確切地說，頂環(huán)及/或 其它活塞環(huán)可包括腐蝕防護(hù)及/或磨損防護(hù)及/或磨合層，及/或第 一活 塞環(huán)及/或其它活塞環(huán)可由防腐蝕材料及/或防磨損材料制成，及/或磨 損防護(hù)可以是磨損防護(hù)涂層，特別是金屬及/或非金屬磨損防護(hù)涂層， 及/或腐蝕防護(hù)可以是腐蝕防護(hù)涂層，特別是金屬及/或非金屬腐蝕防 護(hù)涂層。
在優(yōu)選實(shí)施例中，活塞自身可特別地在第一活塞環(huán)槽及/或其它 活塞環(huán)槽的區(qū)域中及/或在收集環(huán)槽的區(qū)域中特別地包括腐蝕防護(hù)及/ 或磨損防護(hù)，及/或活塞可由防腐蝕材料及/或防磨損材料制成，及/或 磨損防護(hù)為磨損防護(hù)涂層，特別是金屬及/或非金屬腐蝕防護(hù)涂層。
在一個(gè)實(shí)施例中，在實(shí)際使用中重要的是，活塞在外圍表面的 區(qū)域中，特別是在收集槽的區(qū)域中及/或在收集環(huán)槽中具有潤(rùn)滑油孔， 設(shè)計(jì)并設(shè)置潤(rùn)滑油孔使得可通過潤(rùn)滑油孔從活塞內(nèi)部施加潤(rùn)滑油到 氣缸運(yùn)行表面上及/或在活塞的外圍表面中及/或在收集環(huán)槽中及/或在 活塞環(huán)槽中提供排出通道。
這意味著，根據(jù)要求，可能以本身已知的方法在活塞處提供潤(rùn) 滑油孔或潤(rùn)滑油噴嘴，潤(rùn)滑油從潤(rùn)滑油供給通過活塞內(nèi)部輸送到潤(rùn) 滑油孔，可從潤(rùn)滑油孔向氣缸壁施加潤(rùn)滑油用于潤(rùn)滑。因此，當(dāng)需 要時(shí)，潤(rùn)滑油可在氣缸中在活塞的任何位置施加到氣缸運(yùn)行表面上。
另一方面，作為替代或作為補(bǔ)充，也可在活塞上提供排出通道,
(例如)在收集環(huán)槽中或在收集環(huán)槽附近或在活塞表面上的另 一位置收 集的過剩潤(rùn)滑油可通過排出通道引導(dǎo)活塞內(nèi)部到并通過活塞內(nèi)部因 此可從氣缸運(yùn)行表面去除過剩的潤(rùn)滑油。
可如下文詳細(xì)所述來(lái)構(gòu)造對(duì)于實(shí)際使用而言特別重要的設(shè)置。
該活塞環(huán)組包括頂環(huán)，該頂環(huán)設(shè)計(jì)成使得其大體上或至少充分 地以氣密方式相對(duì)于活塞下面密封燃燒室。如在上文已經(jīng)描述，頂 環(huán)可包括(例如)磨損防護(hù)且可具有優(yōu)化輪廓，該優(yōu)化輪廓(在一方面) 保證了良好密封且(在另一方面)保證了理想油膜的形成。為此，頂環(huán) 的軸向高度例如可大于其徑向?qū)挾取ＶT如這樣的環(huán)在氣缸壁上理想 地運(yùn)行，即-使在其(例如)由于磨損作用成圓錐形或橢圓形時(shí)。
位于其下方的第二活塞環(huán)充當(dāng)輔助或緊急密封環(huán)。在頂環(huán)完全 或部分失去其密封能力的情況下，第二環(huán)至少暫時(shí)地允許發(fā)動(dòng)機(jī)的 進(jìn)一步操作。應(yīng)了解如已在上文詳細(xì)描述，即使這個(gè)環(huán)也可包括相 應(yīng)的保護(hù)層或磨合層，及/或可由相應(yīng)材料制造。出于安全原因，可 實(shí)際上提供上文所述第二活塞環(huán)類型的至少一個(gè)另一第三活塞環(huán)。
最下面的活塞環(huán)最終為根據(jù)本發(fā)明的集油環(huán)，其同時(shí)充當(dāng)刮油 環(huán)、收集環(huán)和分配環(huán)。除了其它功能之外，集油環(huán)如上文所述刮掉/ 或收集過剩的油以致此無(wú)過量潤(rùn)滑油(即，過多的潤(rùn)滑油)被饋送到位 于其上方的密封環(huán)，換言之，饋送到第一、第二或第三活塞環(huán)或饋 送到其它活塞環(huán)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的集油環(huán)也可從氣缸壁去除或刮掉其它液體， 諸如可尤其源自掃氣空氣的凝結(jié)水，且可有利地去除硫酸或隨著掃 氣空氣或通過其它路徑到達(dá)氣缸表面的其它固體或液體材料，即， 可對(duì)其進(jìn)行收集、刮掉以及分配。
集油環(huán)優(yōu)選地包括一個(gè)或兩個(gè)收集唇緣，其形狀可被相應(yīng)地優(yōu) 化，因此集油環(huán)可理想地同時(shí)執(zhí)行其不同的功能。收集唇緣可同樣 被涂布相應(yīng)材料及/或由相應(yīng)材料制造，尤其如已在上文對(duì)于活塞環(huán) 本文或?qū)τ诨钊陨硭觥?br> 集油環(huán)優(yōu)選地包括溝及/或凹穴，這使得可能從氣缸的運(yùn)行表面 收集可預(yù)定量的潤(rùn)滑油并將其貯存于溝及/或凹穴中。
在其它固體、液體或氣體材料位于氣缸運(yùn)行表面上的情況下， 諸如其它液體、酸或污染物，它們可在集油環(huán)中，尤其是在集油環(huán) 的溝或凹穴中被潤(rùn)滑油中的添加劑完全或部分中和。
在這個(gè)設(shè)置中，收集凹穴及/或溝可設(shè)置并提供于收集唇緣上方 及/或下方及/或之間。所貯存的潤(rùn)滑油之后可完全或部分分配于氣缸 套的整個(gè)相關(guān)氣缸運(yùn)行表面上，因此即使在供給很少量的潤(rùn)滑油的 情況下，也總能保證潤(rùn)滑油在氣缸運(yùn)行表面上的理想分配。
集油環(huán)優(yōu)選地載有彈簧元件，該彈簧元件利用可預(yù)定的力將集 油環(huán)或收集唇緣壓在氣缸的運(yùn)行表面上。
如早已提到的，收集環(huán)槽可特別地另外具有排出孔，該排出孔 被引導(dǎo)到(例如)排出通道內(nèi)，過剩潤(rùn)滑油可通過該排出通道通過活塞 排出。
以已知方式，活塞自身或活塞頂例如可由鋼及/或由詳細(xì)描述的 防磨損材料中的 一種材料構(gòu)造而成及/或用這些材料涂布，可包括本 身已知的冷卻孔且環(huán)槽可如上文所述同樣用磨損防護(hù)涂層處理或涂 布。
活塞可在其外圍包括潤(rùn)滑油孔，潤(rùn)滑油可通過潤(rùn)滑油孔施加到 氣缸運(yùn)行表面上，其中，自然地，作為替代或作為補(bǔ)充，相應(yīng)潤(rùn)滑 油孔也可提供于氣缸套中。
本發(fā)明的非常特別的優(yōu)勢(shì)尤其在于舊的大型狄塞爾機(jī)也可在后 來(lái)配備根據(jù)本發(fā)明的集油環(huán)及/或可在后來(lái)安裝根據(jù)本發(fā)明的活塞而
無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)^U故復(fù)雜的改動(dòng)。


借助于附圖，將在下文中更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在示意性的附
圖中
圖l是具有氣缸套、活塞以及新鮮空氣供給系統(tǒng)的氣缸設(shè)置；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的活塞；
圖3是根據(jù)本發(fā)明具有集油環(huán)的活塞環(huán)組的詳圖4是帶橫向槽的集油環(huán)；
圖4a是根據(jù)圖4沿剖面線A-A所截取的截面圖； 圖4b是根據(jù)圖4沿交切線B-B所截取的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1以部分截面圖顯示了氣缸設(shè)置的示意說明，該氣缸設(shè)置帶 有氣缸套、根據(jù)本發(fā)明的活塞以及新鮮空氣供給系統(tǒng)，其中該活塞 包括帶集油環(huán)的活塞環(huán)組，該集油環(huán)在下文中總體上用附圖標(biāo)記1 來(lái)表示。
圖1的氣缸設(shè)置為現(xiàn)有技術(shù)本來(lái)已知的用于縱向掃氣大型兩沖 程狄塞爾機(jī)的典型設(shè)置。
該設(shè)置包括氣缸5，氣缸5也被表示為氣缸套5，其中活塞3設(shè) 置成能夠沿氣缸5的氣缸壁4來(lái)回移動(dòng)?；钊?包括活塞環(huán)組2，該 活塞環(huán)組2在這里被示意說明為僅具有兩個(gè)活塞環(huán)，即，具有位于 最靠近燃燒室6的第一活塞環(huán)7，它也被稱作頂環(huán)7且具有第一運(yùn)行 表面701，第一活塞環(huán)7通過該第一運(yùn)行表面701在氣缸5的氣缸運(yùn) 行表面401上運(yùn)行；以及具有才艮據(jù)本發(fā)明的集油環(huán)1，該集油環(huán)1具 有收集環(huán)運(yùn)行表面101,其中在圖1的圖示中看不到在周向形成的凹 部。
根據(jù)附圖，燃燒室6由氣缸蓋600界定，氣缸蓋600具有噴嘴602 和出口閥601，在圖1中該出口閥601剛好是打開的。
活塞通過活塞桿11以本來(lái)已知的方式連接到并未圖示的十字 頭，在大型狄塞爾機(jī)的操作狀態(tài)，活塞桿的來(lái)回運(yùn)動(dòng)從十字頭傳輸 到同樣并未圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸?；钊麠U11被引導(dǎo)穿過接收器空 間14，穿過填料盒12以致沒有新鮮空氣(由箭頭15表示)可從接收器
空間14出來(lái)進(jìn)入曲柄軸空間13內(nèi)，4艮據(jù)附圖，該接收器空間14鄰 接氣缸套5底部，且該填料盒12相對(duì)于位于接收器空間14下方的 曲柄軸空間密封接收器空間14,新鮮空氣15由同樣并未圖示的渦輪 增壓器在高壓下(例如，四巴的壓力)饋送到接收器空間14內(nèi)。
如從圖1可以推斷出且眾所周知，由渦輪增壓器所產(chǎn)生的新鮮 空氣15的壓力Dl總是存在于接收器空間14中，由于接收器空間14 的構(gòu)造，該壓力Dl總是存在于活塞下面302且因此也持續(xù)存在于集 油環(huán)1上。
本發(fā)明的一個(gè)重要認(rèn)識(shí)在于配備有凹部103(在圖1中并未明確 圖示)的集油環(huán)1確保了收集環(huán)運(yùn)行表面101在氣缸5的氣缸運(yùn)行表 面401上足夠高的密封效果和運(yùn)行可靠性，而不管由于在氣缸5的 燃燒室6中的壓力P2與在集油環(huán)1上流行的新鮮空氣15的壓力Pl 之間的壓差得到的較大壓差P2減去Pl,無(wú)需擔(dān)心由于越過集油環(huán)1 和位于集油環(huán)1上方的活塞環(huán)的新鮮空氣15的不當(dāng)流動(dòng)所造成的集 油環(huán)1或其余活塞環(huán)的不穩(wěn)定性，這種新鮮空氣15的不當(dāng)流動(dòng)可能 危害到氣缸運(yùn)行表面401上的潤(rùn)滑油膜的穩(wěn)定性或可能危害或中斷 潤(rùn)滑膜。
與預(yù)期相反，活塞環(huán)組的頂環(huán)和其余活塞環(huán)及/或集油環(huán)在從接 收器空間14到燃燒空間6的方向中相當(dāng)弱的密封效果非常明顯地足 以防止越過活塞環(huán)組的空氣的損害性流動(dòng)。
眾所周知，活塞環(huán)7和其余活塞環(huán)即通過其特別形狀和其特別 構(gòu)造優(yōu)化以在由于燃燒在燃燒空間中所產(chǎn)生的壓力作用下相對(duì)于活 塞3的下面302密封燃燒空間6。并未優(yōu)化關(guān)于氣體在相反方向的流 動(dòng)的密封，因?yàn)樵诂F(xiàn)有技術(shù)中，這個(gè)功能實(shí)質(zhì)上在活塞環(huán)組2中通 過最下部的活塞環(huán)滿足，其在現(xiàn)有技術(shù)中并不配備根據(jù)本發(fā)明的凹 部103且因此早已獨(dú)自地確定地保證了對(duì)新鮮空氣15的壓力Pl的 必要密封。
如從小型四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的原理中已知的刮油環(huán)不可用于大型《火塞爾機(jī)的錯(cuò)誤假設(shè)因此第一次可由根據(jù)本發(fā)明的集油環(huán)1駁倒。
在圖2中說明了根據(jù)本發(fā)明的活塞3的特定實(shí)施例。活塞3為 在內(nèi)部利用諸如現(xiàn)有技術(shù)已知的冷卻油16冷卻的活塞3。在本實(shí)例 中，活塞3的活塞環(huán)組2包括三個(gè)活塞環(huán)，即，位于最靠近燃燒空 間處具有運(yùn)行表面701的頂環(huán)7,位于最靠近活塞環(huán)3的下面302處 根據(jù)本發(fā)明的集油環(huán)1以及位于這兩個(gè)活塞環(huán)之間的另一活塞環(huán) 700，活塞環(huán)700在頂環(huán)7的密封功能方面輔助在活塞環(huán)槽702中所 提供的頂環(huán)7或使頂環(huán)7免于泄漏。
根據(jù)本發(fā)明的活塞3的集油環(huán)1形成于收集環(huán)槽中。在圖2的 實(shí)施例中，集油環(huán)1的凹部103由在集油環(huán)1的外圍方向中延伸的 兩個(gè)收集唇緣1031限定，使得在集油環(huán)的外圍形成槽形凹部103， 在該槽形凹部103中貯存潤(rùn)滑油，或在^l喿作狀態(tài)下潤(rùn)滑油可從該槽 形凹部103分配到氣缸運(yùn)行表面401上。
最后，在圖3中說明了帶有根據(jù)本發(fā)明的活塞的集油環(huán)1的根 據(jù)圖2的活塞環(huán)組2，其中詳細(xì)地顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的活塞的集油環(huán) 1。
所有活塞環(huán)7、 700、 1在其運(yùn)行表面101、 701、 710的區(qū)城中 具有磨損防護(hù)涂層1000。通過彈簧元件8在收集環(huán)槽102中彈性地 支承根據(jù)本發(fā)明的集油環(huán)1,以便利用可預(yù)定的力將其壓在氣缸運(yùn)行 表面401上。
在這個(gè)設(shè)置中，在凹部103的區(qū)域中，該凹部103由兩個(gè)收集 唇緣1031在周向界定且因此形成為集油槽103，集油環(huán)1包括用于 保持或貯存潤(rùn)滑油的貯存凹穴104。另外，在集油環(huán)1中提供開口 105，該開口 105在本實(shí)例中為排;改口 105，通過該排;改口 105，經(jīng) 由與收集環(huán)槽102連通的排放通道10，過剩潤(rùn)滑油可通過活塞3的 內(nèi)部排出到外部。
關(guān)于另一實(shí)例，開口為供給口 105,潤(rùn)滑油可通過該供給口 105 施加到氣缸壁4上。
作為根據(jù)本發(fā)明的集油環(huán)的另一實(shí)施例，在圖4中說明了帶橫 向槽107的集油環(huán)1。
在這個(gè)實(shí)施例中，橫向槽107被提供于收集唇緣1031中，橫向 槽107還可被特別地稱作空氣排放槽107。在這個(gè)設(shè)置中，橫向槽107 可提供于集油環(huán)1的兩個(gè)收集唇緣1031中，諸如在圖4中示意說明 的那樣，或者僅提供于兩個(gè)收集唇緣1031中的一個(gè)收集唇緣中。應(yīng) 了解，即使在(例如)僅具有一個(gè)收集唇緣1031或多于兩個(gè)收集唇緣 1031的集油環(huán)的實(shí)施例中，可同樣提供橫向狹槽107，類似于圖4 的實(shí)例。
由于橫向槽107的原因，在凹部103(即，集油槽103)與氣缸壁4 之間可能進(jìn)行附加的或改進(jìn)的潤(rùn)滑油交換，因此通過該集油環(huán)1，潤(rùn) 滑油被更好地計(jì)量且可在氣缸壁4(在圖4中未圖示)上更均一地分 配，及/或由于收集唇緣1031所形成的凹部103與集油環(huán)1的凹部103 外部的壓力之間的壓力梯度可達(dá)成潤(rùn)滑油更好的交換。因此，例如，
因?yàn)樵诠蔚羝陂g可預(yù)定比例的潤(rùn)滑油可通過橫向槽107流入及/或流 出集油環(huán)1的凹部103,因此可防止過強(qiáng)地刮掉潤(rùn)滑油或不充分地刮 掉潤(rùn)滑油，且因此分別進(jìn)一 步可提供潤(rùn)滑或收回潤(rùn)滑。
就此而論，當(dāng)然，如所已提到的那樣，可能選擇凹部103(在目 前情況下，凹部103由收集唇緣1031形成)的體積以^便理想地調(diào)整在 操作狀態(tài)將要被集油環(huán)1所刮掉的潤(rùn)滑油的量。這意味著，由于集 油環(huán)1的特別幾何設(shè)計(jì)，調(diào)整并優(yōu)化了被刮掉的潤(rùn)滑油的量與分配 于氣缸壁4上用于潤(rùn)滑的量的比例。
根據(jù)圖4的集油環(huán)1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例還具有磨損防護(hù)涂層 1000及/或腐蝕防護(hù)及/或磨合涂層。
出于說明的目的，圖4a示意說明了在集油環(huán)1的區(qū)域中沿交切 線A-A所截取的根據(jù)圖4的截面，其中并未提供橫向槽107?？汕?楚地識(shí)別由收集唇緣1031所形成的集油槽103,其中收集唇緣1031 被配備有磨損防護(hù)層1000及/或腐蝕防護(hù)層及/或磨合層。 最后，在圖4b中顯示了沿交切線B-B所截取的才艮據(jù)圖4的另一 截面。這個(gè)截面穿過橫向槽107延伸，即，在集油環(huán)1中的位置， 在這個(gè)位置，根據(jù)附圖的上部收集唇緣的磨損防護(hù)涂層1000略微較 薄以便形成橫向槽107。
顯然，集油環(huán)1并非必須在任何情況下務(wù)必具有磨損防護(hù)涂層 1000及/或腐蝕防護(hù)涂層和磨合層而且前面提到的層也可僅在特定區(qū) 域中^是供。因此，例如， 一個(gè)收集唇》彖1031可具有相應(yīng)涂層，而同 一個(gè)集油環(huán)1的另一收集唇緣1031并不具有這種涂層。
應(yīng)了解在前文所描述的本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)例應(yīng)作為實(shí)例來(lái)理 解且特別地也包括帶有多于三個(gè)(換言之四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多)活 塞環(huán)的活塞環(huán)組，且特別地所說明的實(shí)施例的所有適當(dāng)組合也包括 于本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于大型兩沖程狄塞爾機(jī)的活塞，所述活塞包括用于形成活塞環(huán)組(2)的集油環(huán)(1)，所述活塞設(shè)置成在安裝狀態(tài)能夠沿所述大型兩沖程狄塞爾機(jī)的氣缸(5)的氣缸壁(4)來(lái)回移動(dòng)，其中，所述活塞環(huán)組(2)包括位于最靠近所述氣缸(5)的燃燒室(6)處且?guī)в械谝贿\(yùn)行表面(701)的第一活塞環(huán)(7)和具有收集環(huán)運(yùn)行表面(101)的所述集油環(huán)(1)，且所述第一活塞環(huán)(7)設(shè)置于所述活塞(3)的第一活塞環(huán)槽(702)中且所述集油環(huán)(1)設(shè)置于所述活塞(3)的收集環(huán)槽(102)中，使得在操作狀態(tài)下所述第一活塞環(huán)(7)的所述第一運(yùn)行表面(701)和所述集油環(huán)的所述收集環(huán)運(yùn)行表面(101)與所述氣缸壁(4)的氣缸運(yùn)行表面(401)摩擦接觸，其特征在于，所述活塞在所述收集環(huán)槽(102)的區(qū)域中及/或在所述收集環(huán)槽(102)中具有潤(rùn)滑油孔，所述活塞設(shè)計(jì)成使得潤(rùn)滑油可通過所述潤(rùn)滑油孔從所述活塞內(nèi)部施加到所述氣缸運(yùn)行表面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，在所述活塞的外 圍表面(301)中及/或在所述收集環(huán)槽(102)中及/或在活塞環(huán)槽(702)中 提供排出通道(IO)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所 述集油環(huán)(1)配備有凹部(103)，所述凹部(103)形成于所述收集環(huán)運(yùn)行 表面(101)的周向上。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 凹部(103)為集油槽(103)，所述集油槽由在所述集油環(huán)(l)的所述周向 上延伸的兩個(gè)收集唇緣(1031)形成。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 集油環(huán)(l)包括用于形成油供給的貯存凹穴(104)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，通過 彈簧元件(8)在所述收集環(huán)槽(102)中彈性地支承所述集油環(huán)(1)使得在 所述操作狀態(tài)下利用可預(yù)定的力將所述集油環(huán)壓在所述氣缸運(yùn)行表面(401)上。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 集油環(huán)(l)包括用于供給及/或排放潤(rùn)滑油的排放口(105)及/或供給口 (105)， 及/或橫向狹槽(107)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 集油環(huán)(l)包括腐蝕防護(hù)及/或磨損防護(hù)及/或磨合層，及/或所述集油 環(huán)(1)由防腐蝕材料及/或防磨損材料制造，及/或所述磨損防護(hù)為磨損 防護(hù)涂層，特別是金屬及/或非金屬磨損防護(hù)涂層，及/或所述腐蝕防 護(hù)為腐蝕防護(hù)層，特別是金屬及/或非金屬腐蝕防護(hù)涂層。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 第一活塞環(huán)(7)及/或另 一活塞環(huán)包括腐蝕防護(hù)及/或磨損防護(hù)及/或磨 合層，及/或所述第 一 活塞環(huán)(7)及/或另 一 活塞環(huán)由防腐蝕材料及/或 防磨損材料制造，及/或所述磨損防護(hù)為磨損防護(hù)涂層(1000),特別是 金屬及/或非金屬磨損防護(hù)涂層(1000),及/或所述腐蝕防護(hù)為腐蝕防 護(hù)層，特別是金屬及/或非金屬防護(hù)涂層。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 活塞，特別是在所述第一活塞環(huán)槽(702)及/或另一活塞環(huán)槽的區(qū)域中 及/或在所述收集環(huán)槽(102)的區(qū)域中，包括腐蝕防護(hù)及/或磨損防護(hù)， 及/或所述活塞由防腐蝕材料及/或防磨損材料制造，及/或所述磨損防 護(hù)為磨損防護(hù)涂層(1OOO)，特別是金屬及/或非金屬防護(hù)涂層(1000), 及/或所述腐蝕防護(hù)為腐蝕防護(hù)涂層，特別是金屬及/或非金屬腐蝕防 護(hù)涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具集油環(huán)的活塞(3)，該活塞用于大型兩沖程狄塞爾機(jī)，集油環(huán)(1)用于形成活塞環(huán)組(2)，所述活塞通過設(shè)置而在安裝狀態(tài)能夠沿大型兩沖程狄塞爾機(jī)的氣缸(5)的氣缸壁(4)來(lái)回移動(dòng)，活塞環(huán)組(2)包括位于最靠近所述氣缸(5)的燃燒室(6)處帶有第一運(yùn)行表面(701)的第一活塞環(huán)(7)和帶有收集環(huán)運(yùn)行表面(101)的集油環(huán)(1)，且第一活塞環(huán)(7)設(shè)置于第一活塞環(huán)槽(702)中且集油環(huán)(1)設(shè)置于活塞(3)的收集環(huán)槽(102)中，使得在操作狀態(tài)下第一活塞環(huán)(7)的第一運(yùn)行表面(701)和集油環(huán)的收集環(huán)運(yùn)行表面(101)與氣缸壁(4)的氣缸運(yùn)行表面(401)摩擦接觸。根據(jù)本發(fā)明，活塞(3)在收集環(huán)槽(102)區(qū)域中及/或收集環(huán)槽(102)中具有潤(rùn)滑油孔，活塞(3)設(shè)計(jì)成使得潤(rùn)滑油可通過潤(rùn)滑油孔從活塞(3)的內(nèi)部施加到氣缸運(yùn)行表面上。
文檔編號(hào)F02F3/10GK101205849SQ200710305020
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者K·拉斯 申請(qǐng)人:瓦特西拉瑞士股份有限公司