[发明专利]用于发动机的活塞和汽缸装置及从活塞移除沉积物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于往复活塞式燃烧发动机（尤其是大型二冲程柴油发动机）的活塞和汽缸装置，以及从活塞的套表面移除沉积物的方法。

背景技术

现有技术已知的用于往复活塞式燃烧发动机（诸如大型二冲程柴油发动机），尤其用于纵向扫气的大型二冲程柴油发动机的活塞通常配备有在相应的活塞环槽中上下叠置的多个活塞环的组件。已知的活塞环组件通常包括至少两个活塞环，通常，然而，三个、四个、甚至五个活塞环，这取决于往复活塞式燃烧发动机的尺寸、功率或构造或者取决于要求和发动机在其下被操作的特定操作条件。

在这方面活塞环满足非常不同的功能，诸如在汽缸的运行表面上分配润滑剂和/或擦掉润滑剂，相对于曲柄轴箱密封燃烧空间，或，在纵向扫气的大型二冲程柴油发动机的情况下，相对于接收器空间密封等。

在纵向扫气大型二冲程柴油发动机的情况下，用途典型是由四个或五个活塞环组成的活塞环组件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的空气流从该接收器空间通过扫气狭缝进入汽缸的燃烧空间中。下活塞环根据环隙被显著地或多或少地加载。在这方面，在下活塞环之间出现不同类型的不稳定性，该不稳定性例如能导致压力脉动，继而引起活塞运转中的不稳定性，这是因为存在太多的具有相似或相同功能的活塞环。

大型柴油发动机常常用作船用驱动装置或者还用于定点作业，例如用于驱动用于电能生产的大型发电机。在这方面，发电机通常在相当大的周期内在永久操作中运转，这对操作安全性和可用性提出高要求。在特别长的维护间隔内，低磨损以及燃料和操作材料的经济处理因此对于操作员的机器操作是中心标准。除了其它因素以外，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，并且通过润滑剂消耗和燃料消耗对于操作成本且因此对于效率也是直接决定因素。汽缸润滑以及由发动机的活塞环组件密封燃烧空间的复杂问题也变得越来越重要，其中汽缸润滑具体地通过往复移动的活塞中润滑装置或通过设置在汽缸壁中的润滑油喷嘴来在大型柴油发动机中实现。

在内燃机的操作中再三地产生问题的一点是能在发动机中的最大变化点处沉积的燃烧残余。首先常常用重燃油操作的大型二冲程柴油发动机的情况下，燃烧残余显示一基本问题，因为所使用的燃料，即重燃油充满许多物质，这些物质能导致各种各样的固体、液体和气体燃烧残余，这些燃烧残余能具体地沉积在活塞处、活塞环槽处，尤其是还沉积在活塞顶或汽缸处，优选地还沉积在上死点附近。

例如在二冲程发动机的情况下特别已知的是在汽缸套的上部提供所谓的反抛光环以将燃烧残余的沉积物从活塞顶擦掉。这环例如能制造成为具有矩形截面的薄壁套，该套通常具有比汽缸本身的小的内截面。擦掉效应由直径收缩产生以用于擦掉活塞顶处的沉积物。反抛光环的内径在这方面基于活塞顶的直径并且的确具体地基于其在发动机操作中的最大直径。因此对于已知的反抛光环目的在于设计如此窄的内径使得活塞顶和反抛光环直径的间隙变得尽可能小，但是活塞顶不会机械地刷直接接触的反抛光环。

显然，反抛光环的设计必须遵循非常大量的折衷。低负载和较冷活塞顶下，间隙，也就是活塞顶和反抛光环直径的间隔简单地由于热膨胀效应而大于高负载下的间隙。在这方面必须另外考虑的是，汽缸中的不同部件（诸如汽缸运行表面，活塞、具体地活塞环、活塞环槽，而且活塞顶）通常沿外围方向和沿纵向具有不同的磨损，这取决于执行的操作小时数，并且因此不会具有任何真正地不变的限定直径。

因此显然，反抛光环和活塞顶不会在所有操作条件下并且不在从现有技术已知的发动机中的参与部件的整个使用寿命内理想地相互作用。

在这一点上先前未解决的问题在这方面是反抛光环，常常也缩写成APR可以不完全达到活塞环组件的上边，也就是说不完全达到活塞的上死点活塞中的活塞环组件的顶环，这是因为否则反抛光环能接触到顶环，这能导致巨大损坏，在最坏情况下达到破坏顶环，或甚至导致对活塞本身的严重损坏，这甚至可以具有汽缸故障的结果或在最坏情况下具有整个发动机故障的结果。

因为因此反抛光环不会完全达到上死点活塞中的活塞环组件的顶环，所以在顶环上方活塞的活塞顶处始终存在一个或宽或窄区域，反抛光环不会与该区域接触，使得位于该区域的沉积物也能不被反抛光环抛掉。

关于现有技术已知的活塞的这些问题将参照图1稍微更详细地说明。在这点上必须指出的是，在涉及来自现有技术的特征或示例的图中的该应用附图标记的范围内具有一撇（dash？），而根据本发明的实施方式的特征通过不具有一撇的附图标记提供。