[发明专利]柴油式两冲程滑块发动机的活塞

说明书

本发明涉及一种两冲程滑块柴油发动机的活塞，其有一组用于活塞环的活塞环槽，活塞环在活塞轴向的高度比与其相关的活塞环槽的高度要小，活塞的至少一些活塞环上有减压通道，在活塞环上方和下方的活塞外表面的环形空间之间形成气流连接，该减压通道至少部分形成在活塞中。

GB-A 2104621和日本专利公开号2-48737中描述了一种有用于活塞环的活塞环槽的活塞，其中，在活塞材料中在活塞环槽之间形成有气流通道，其为直线的孔的形式，其从活塞环槽最内的活塞环的后面开始，并朝斜下方向外延伸，使孔在下面的活塞环槽的上表面中部附近露出。这意味着在下面的活塞环槽中的活塞环会受到来自泄漏气体的不利的热影响，于是，就有损坏活塞环材料和降低活塞环应力的危险，而这种活塞环应力能使活塞环外表面与衬套内表面保持接触。

DE-A 19514918公开了一种用于四冲程筒状活塞发动机的活塞。其目的是解决下述问题：当活塞环靠在活塞环槽上表面时，来自曲轴箱的润滑油集中在活塞环槽中，在随后的活塞环的位置改变而与活塞环槽下表面接触时，润滑油又从活塞环槽进入燃烧室。活塞环槽通过一连接通道连接，连接通道有一轴向部分和两个径向部分。根据该专利，在吸气行程时，连接通道使活塞环从与活塞环槽上表面接触到与下表面接触的移动更早，这就阻断了润滑油流入活塞环槽，从而改进了阻止润滑油流入燃烧室的密封作用。在一滑块发动机中，润滑油传送的问题不是相关的，另外，两冲程发动机没有吸气行程。另外，连接通道的轴向部分难于制造。

已知活塞环的各种例子，其形成有凹部，使泄漏气体通过活塞环，以减小穿过活塞环的压力降，从而减少活塞环的磨损。例如，WO94/12815中描述了作为形成在活塞环与汽缸壁接触表面的槽的泄漏路径，即，这路径从活塞环上表面延伸到其下表面。

本发明的目的是提供一种活塞，其允许有限量的泄漏气体有控制地流动，经过至少一个活塞环，以减少活塞环的磨损，并且同时保护活塞环不受过度的影响。

本发明提供了一种用于柴油式两冲程滑块发动机的活塞，活塞有一组用于活塞环的活塞环槽，活塞环在活塞轴向的高度小于与活塞环相关的活塞环槽的高度，活塞在至少一些活塞环处有减压通道，在活塞环上方和下方的活塞外表面和相关的气缸衬套内表面之间的环形空间之间形成气流连通，该减压通道至少部分形成在活塞中，其特征在于：用于从活塞环上方环形空间到下方环形空间流动的热气的减压通道的出口的位置和定向，使在经过出口的延伸部，通道的轴线避免冲击活塞环，这些减压通道的整个截面面积A_tot在D²/68000-D²/10000的范围中，D是以mm表示的活塞直径，A_tot是以mm²表示的面积。

当热的泄漏气体从减压通道中流出时，其是集中的热气流的形式，其形成一非常集中的点加热其冲击的材料，因为在加热的点，不能保持任何有效厚度的热保持边界层。根据本发明的设计能使高负载的活塞环避免流出气体的点加热，使活塞环能完成其基本功能，防止燃烧室中的高压穿透到活塞下面。这特别是现代有很高气缸输出的两冲程滑块发动机的一个优点。

考虑到适当减少燃料消耗和延长气缸部件寿命的相反要求，活塞环的磨损被控制在一限度内，这对滑块发动机的操作是基本的。如果面积小于D²/68000，穿过活塞环的压力差将不利地过高，而导致活塞环的严重磨损。D²/10000的面积上限指示了活塞环磨损显著减少和燃烧条件不严重恶化和特定的燃料消耗之间的一适当的折衷。所述的范围提供了一与发动机好的操作条件相结合作为一整体的有利的长的活塞环寿命。面积上限也防止排气阀打开后，活塞环在槽中不向上移动，活塞环下面的压力很快逸出。

与已知的在侧面有泄漏路径的活塞环相比，本发明的活塞可以使用无全部或部分机械加工进入活塞环外表面的泄漏路径而减弱的活塞环。这是一个显著的优点，因为活塞环的应力水平在其外表面是高的，并且甚至有凹部的小的区域也可以引起在外表面的材料中引起不利的应力集中。

在一个实施例中，减压通道的开口位于活塞环背面径向内侧，减压通道在与活塞轴向平行延伸。这些减压通道能从活塞下表面排列地钻孔，在与所有活塞环槽相交的单一的钻孔操作中，所有通道向上延伸到顶部活塞环槽。如果希望不使用一组钻孔部分，其可以被阻塞。因为钻孔通道位于活塞环后面的活塞环槽的底部，能防止泄漏气体的气流直接冲击活塞环。这一实施例提供了活塞的有利的简单的制造。