[发明专利]用于运行往复活塞式发动机的方法和用于往复活塞式发动机的活塞

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行往复活塞式发动机的方法和用于这种往复活塞式发动机的活塞，特别是用于两冲程式大型柴油机的活塞，该活塞作为工作腔的界限设置在相应的气缸套中，其中在活塞和气缸套之间的间隙通过一活塞环组覆盖，所述活塞环组具有多个前后顺序设置的、分别设置在活塞的相应的活塞环槽中的活塞环，这些活塞环能由来自工作腔的气体加载。

背景技术

在实践中常见的这种类型的装置中，在所有的活塞环上都设置气体泄漏。为此，通常使用开缝的活塞环，所述活塞环的端部彼此间隔开，从而形成从上向下连续的缝隙，所述缝隙形成用于泄漏气体的流动路径。但所述缝隙的横截面随着相关活塞环的逐渐扩展而不断增大，也就是说随着磨损的增大而变大。

由EP 0742 875B1已知开头所述类型的活塞，其中至少最上面的活塞环构造成气密的活塞环，该活塞环设有用于实现受控的泄漏的圆周侧的槽。该文献还提出，活塞环组的多个或所有的活塞环都可以设计成具有用于实现受控的泄漏的圆周侧的槽的气密的活塞环。因此，在任何情况下在活塞环组的每个活塞环上都可以实现泄漏，从而会出现从工作腔选出的气体的强度不等的泄漏流，并由此出现由此造成的功率损失。根据经验，在前面所述类型的装置中，还会出现，活塞环组的不同活塞环具有非常不同的使用寿命，这意味着高的维护成本。

JP 2-48 737B2公开了一种活塞，其中所有的活塞环都构造成气密的活塞环，其中配设给这些活塞环的、彼此叠置的活塞环槽通过设置在活塞侧的、构造成孔等的流动路径彼此连接以实现受控的泄漏。这里泄漏流特别是在最下面的活塞环上被阻拦。但因此该最下面的活塞环在每个做功冲程中被较强烈地加载，所以根据经验比位于其上方的活塞环更快地磨损。

在这两种已知的装置中，显然在活塞环组内需要较大数量的活塞环。但在运行期间出现的摩擦和由此造成的功率损失随着活塞环的数量而提高。因此，这种已知的装置还在很大程度上不能实现优化的运行方式。

发明内容

由此出发，本发明的目的是，以简单、经济的方式这样改进开头所述的现有技术，使得可以实现所有活塞环尽可能均衡的使用寿命并且降低功率损失。

结合上述类型的活塞，根据本发明这样来实现所述目的，只有距工作腔最远的活塞环构造成无泄漏可能的气密的活塞环，为每个另外的、较靠近工作腔定位的活塞环配设有用于实现来自工作腔的气体的受控泄漏的结构，在活塞环组的至少两个前后顺序设置的活塞环之间设有至少一个膨胀室，用于使所出现的泄漏气体发生附加的膨胀，为此膨胀室的容积超过两个没有附加的膨胀容积地前后顺序设置的活塞环界定的环形空间的容积。

利用这种措施可靠地避免了已知的布置方式的缺点。根据本发明设置的膨胀室实现了所出现的泄漏气体的超出常规程度的膨胀，也就是说超出在已知的布置结构中可能的程度，在已知的布置结构中在分别由两个活塞环界定的各环形空间中同样也发生膨胀，所述膨胀室因此有利地起缓冲及延迟装置的作用，通过所述缓冲及延迟装置在活塞的每个做功冲程中缓冲和延迟对气密的活塞环的作用压力负载。由此能够有利地实现了由活塞环组承受的燃烧压力向所有的活塞环以及在较长的行程范围中最佳的分布，这对于实现所有的活塞环均衡的使用寿命是有利的并且实现了对可供使用的能量的良好利用。根据本发明的措施还提供了一种有利的可能性：相对于已知的布置结构减少活塞环组的活塞环的数量，这不仅引起磨擦损失的降低，而且引起动态力的降低，并由此相对于已知的装置引起明显的功率增益。根据本发明的措施的另一个优点在于，根据本发明的活塞由于膨胀室也可以容易地识别，设置在活塞侧的膨胀室例如在气缸套的扫气开口的区域可容易地检查，这方便了维修。

所述上位的措施的有利的实施方式和合理的扩展方案在各从属权利要求中给出。

有利地设定，至少所述气密的活塞环的前面直接设置至少一个膨胀室。该措施已经证实是特别合理的，因为在最下面的气密的活塞环处对所出现的载荷的缓冲和延迟是特别重要的，因为这里不发生进一步的泄漏。

另一个有利的措施在于，设有至少一个活塞侧的缺口作为膨胀室。此时有利地在膨胀室的容积尺寸确定的方面得到大的结构上的自由度。此外，由此出发，构造成活塞侧缺口的膨胀室的容积在运行期间保持基本上恒定。因此，在此无需担心由在活塞和气缸套之间的间隙宽度引起的以及由气缸套在运行中的变形引起的限制。

起膨胀室作用的活塞侧缺口适宜地可构造成槽形环绕的。这不仅实现了简单的制造，而且还有利地实现了在整个活塞圆周上的均匀作用。