[发明专利]用于内燃发动机的活塞

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧发动机领域，更具体地涉及一种具有160至650mm活塞直径的用于内燃柴油发动机的活塞组件，该活塞组件包括可彼此连接的顶部件、本体部件和活塞销，

-当安装在发动机的气缸中时，顶部件限定燃烧室的活塞侧，以及

-本体部件具有用于活塞销的孔和用于在使用中时在活塞和活塞销之间分配力的毂(boss)，本体部件具有内表面、外表面和可操作的连接表面，

-活塞销用于以枢轴方式将活塞连接到发动机的连杆。

本发明的一个方面涉及用于在活塞组件中使用的活塞销。

本发明的另一方面涉及用于在活塞组件中使用的活塞本体部件。

本发明的又一方面涉及包括活塞组件的发动机。

背景技术

大型内燃发动机被广泛地使用于在发电站(electric power plant)中需求动力供给的诸任务，类似船舶推进系统的动力源等。

在大型内燃发动机中，在具有相同气缸排量(cylinder displacement)的发动机拥有更多动力输出方面存在不断增长的需求。一个目标是增加功率比(power rate)并且同时减少由发动机所造成的排放(emission)。朝向这些结果的一条路径是在运转时气缸压力上的增加。另一方面，还必须提高这些大型发动机的可靠性，即运转中的任何故障都是非常有害的。这促成针对包括活塞在内的这些发动机的所有部件的开发要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有在160至650mm范围内的活塞直径、用于大型内燃柴油发动机的活塞。本发明的这一目的是提供一种活塞和活塞销的解决方案，其可以在长时间运转中经得住所增加的气缸压力。

特别是能够在内燃柴油发动机的高功率比下经得住疲劳是本发明的目的之一。承担开发用于这些增长需求的活塞这项挑战性技术任务，同时还需要考虑活塞生产的经济性方面。活塞优选地制造成使得一个活塞的单价不会过高。因此，必须考虑到制造成本和技术卓越性的平衡。在针对大型活塞的当前市场中还要有一种产品，其不应特别昂贵并且同时在技术上尽可能难以察觉，恰好工作完该发动机的整个寿命而不会导致任何问题。

本发明的另一目的是提供一种包括顶部件、本体部件和活塞销的活塞组件，该活塞组件可以经得住所增加的气缸压力。活塞组件还被构造成在内部具有用于使活塞温度有效地保持在可接受水平的冷却油沟。本发明的目的是提高活塞销的耐疲劳性。减少本体部件和活塞销之间的表面压力也是目的。

本发明的活塞组件的特征在于：活塞销被构造成在给定旋转方位(orientation)上进行组装并可通过锁定装置锁定到本体部件的孔，从而提供管道用于将冷却油从连杆经由活塞销提供至毂并且进一步至顶部件和本体部件之间的冷却油沟，所述管道贯通活塞销而形成为横截面上闭合的管道。本发明还涉及用于在所述活塞组件中或者在该活塞组件的一部分中使用的本体部件和活塞销以及使用所述活塞组件的发动机。

当活塞销可锁定到关于本体部件的给定旋转方位时，就可能提供贯通活塞销的管道。因此可避免在活塞销和本体部件之间的界面处或旁边形成弧拱(arc)形管道，诸如沟槽(groove)。此特征的效果是使得横截面上闭合的管道或者镗孔(bore)能够形成在活塞销和/或本体部件上的优选位置。此优选位置可以将部件的特殊形状以及尤其关系到耐疲劳性的其它问题考虑进来。由于活塞销暴露于连续的交变载荷，所以若活塞销可被设计成使得管道位于这些较小应力区域而不是位于最高应力区域，这会有很大的不同。还可以根据想要的流动速率(flow rate)来确定管道的横截面积。而且，当避免在本体部件或者活塞销表面处形成像所谓的油槽(oil groove)这样的油路(oil channel)时，活塞销的支承表面积会增加得相当可观。支承表面积上的增加以表面压力减少的方式直接影响到耐疲劳性，但是除此之外，还因为部件之间的固定接触(stationary contact)而可以使有效表面压力得以增加。优选地，活塞销的给定旋转方位被限定于在±1.0°且优选地在±0.3°到±0.5°的旋转内浮动(float)。此外，可以通过设计形状来改进组装部件的几何因素，以使得最终结果在该意义上也是最佳的。