[發明專利]用于縱向掃氣往復活塞式內燃機的汽缸裝置和活塞

無效

• 申請號: 201210027733.5
• 申請日: 2012-02-08
• 公開（公告）號: CN102691565A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: M·斯塔克
• 申請（專利權）人: 瓦錫蘭瑞士公司
• 主分類號: F02B25/00
• 分類號: F02B25/00;F02F1/18;F02F3/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;王小東

技術領域

本發明涉及一種用于縱向掃氣往復活塞式內燃機的汽缸裝置和活塞，尤其是用于根據獨立權利要求前序部分的緩慢運行縱向掃氣的大型兩沖程柴油發動機的汽缸裝置和活塞。

背景技術

大型柴油發動機經常被用作船或者還有定點作業中的驅動裝置，例如，用于驅動產生電能的大型發電機。在此方面電機通常以連續的操作模式運轉相當長的時間段，這對操作的安全性和可用性提出了很高的要求。為此，對于操作者來說，尤其是長的維修周期、小的磨損以及燃料和操作材料的經濟利用是操作機器的中心原則。在其它事項中，這種大口徑緩慢運行的柴油發動機的活塞運行動作對于長的維修周期、可用性來說是決定性因素，并且經由潤滑油的消耗直接對于操作成本并且因此對于經濟效益來說都是決定性因素。因此活塞運行動作的復雜問題對于大型柴油發動機來說永遠具有較高的重要性。

然而，對于大型柴油發動機來說，不僅限于這些，還通過布置為在活塞中或者在氣缸壁中來回移動的潤滑單元進行活塞潤滑，潤滑油通過該單元被施加到汽缸壁的運行表面上，以減小活塞與運行表面之間的摩擦并且因此減小運行表面以及活塞環的磨損。例如，對于當今的現代發動機例如的兩沖程發動機而言，1000小時操作期間的運行表面的磨損小于0.05mm。這種電動機的潤滑劑供給量明顯地在1.3g/kWh以下，并且不僅是為了成本的目的而應該盡可能地減少供給量，其中磨損應該同時被最小化。

在這個方面，就潤滑單元自身的具體設計以及潤滑的方法而言，許多不同的解決方案被認為是用于汽缸運行表面潤滑的潤滑系統。在各種變型中，相應的解決方案對于本領域的普通技術人員來說是公知的。

然而，用于改進潤滑和活塞運行動作的所有措施都留有一個由于構造引起的尚未解決的問題，并且因此對于所有迄今已知的縱向掃氣內燃機都是如此。如本領域的普通技術人員所熟知的，當活塞位于其下死點附近而釋放使新鮮空氣進入到汽缸的燃燒空間中的路徑的時候，新鮮空氣(也常稱為掃氣空氣)通常在汽缸的下端處經由通常呈掃氣狹縫形式的掃氣空氣開口，被引入到用于縱向掃氣兩沖程馬達的汽缸的燃燒空間內。

新鮮空氣通過掃氣狹縫，例如，利用渦輪增壓器而以預定的壓力注入到汽缸中，因為掃氣狹縫是位于汽缸的汽缸壁中的開口并且因此干擾潤滑油膜，所以通常不能在汽缸的內表面處在掃氣狹縫的區域內均勻地形成潤滑油膜。在這一點上，甚至在明顯低于以及遠高于掃氣狹縫處(這意味著甚至在形成有掃氣狹縫的汽缸部的外側)，在汽缸的運行表面處都明顯地產生了掃氣狹縫對于潤滑油膜的形成造成的負面影響。這意味著在汽缸運行表面處由掃氣狹縫帶來的對潤滑油膜流動的干擾在遠離掃氣狹縫的區域內繼續，并且還因此影響活塞的運行動作，以及明顯地負面影響著遠離掃氣狹縫的活塞的相應活塞環與氣缸壁之間的潤滑。

掃氣狹縫的另一個負面作用是由當活塞環在運動中在下死點附近經過掃氣狹縫時掃氣狹縫與活塞環的配合造成的。因為活塞環必須具有一定機械半徑的預張緊以使它們能夠或多或少密封地與汽缸壁配合，因此活塞環未被形成為完整的閉合環，而是形成為具有缺口的開口環以便產生將活塞環密封地按壓在汽缸壁處的徑向向外指向的張緊力。在不利的條件下，由于活塞環的徑向向外作用的張力，活塞環在缺口處的邊緣可以部分地按壓到掃氣狹縫中，從而這些活塞環能夠在掃氣狹縫的下邊緣處抓住，這導致在汽缸壁處在掃氣狹縫附近形成危險的刮擦或者溝痕。在最壞的情況下，這能夠導致活塞卡住并且導致汽缸和/或活塞的損壞，特別對于處于外海的船來說會導致危險的狀況。

此外，不可忽略的潤滑油量由于活塞環組件的經過經由掃氣狹縫而損失。一定量的潤滑油即存儲在活塞環組件中的潤滑油，這些潤滑油在活塞在汽缸中運動期間收集在活塞環組件中，并且還承受在燃燒過程期間在活塞環組件中基本形成的增加的氣壓，并且存儲于此。當活塞環組件然后經過掃氣狹縫時，存儲在活塞環組件中的超壓力經由掃氣狹縫突然地將自身排放到接收空間并且/或者排放到活塞子空間內，從而同時地將同樣存儲在活塞環組件中的潤滑油的最大部分經由掃氣狹縫傳送到接收空間中。一方面，這導致相對昂貴的潤滑油的損失，并且在另一個方面，導致接收空間不必要的污染。此外，對于活塞的進一步運動來說潤滑油不再可用。

另一個缺點是掃氣狹縫的固定幾何形狀。這對于作為“雙燃料”電動機的可能用途來說會尤其地不利，即，對于作為能夠以不同燃料例如可選擇地以重油或者煤氣或者其他不同燃料來操作的電動機來說。而且，特別是迄今為止掃氣狹縫的不可變化的幾何形狀和/或尺寸仍保持著上述使用的方式。

發明內容