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CN110312858A - 内燃机的气缸 - Google Patents

内燃机的气缸 Download PDF

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CN110312858A
CN110312858A CN201880012349.3A CN201880012349A CN110312858A CN 110312858 A CN110312858 A CN 110312858A CN 201880012349 A CN201880012349 A CN 201880012349A CN 110312858 A CN110312858 A CN 110312858A
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cylinder
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T.谢尔
M.摩根斯特恩
M.鲍尔
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MAN Energy Solutions SE
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Abstract

本发明涉及一种内燃机的汽缸(10)，其包括汽缸套(11)和在汽缸套(11)中引导的汽缸活塞(12)。汽缸活塞(12)具有多个环槽(18)，其由环岸(19)限定并且被环岸(19)分离。环槽(18)中的每个容纳活塞环(20)，其设计为压缩环(21)或为刮油环(22)。每个环槽(20)由上面的槽侧沿(23)、下面的槽侧沿(24)和槽基部(25)限定，且每个活塞环(20)具有面向相应的环槽(18)的下面的槽侧沿(24)的下面的环侧沿(27)、面向相应的环槽(18)的上面的槽侧沿(23)的上面的环侧沿(26)、面向相应的环槽(18)的槽基部(25)的环背(28)和与环背(28)相对而置的且靠在汽缸套(11)的在径向上在内部的工作面(18)处的区段(29)。凹部(30)被引入容纳设计为压缩环(21)的活塞环(20)的该至少一个环槽(18)或每个环槽的下面的槽侧沿(24)中并且/或者被引入设计为压缩环(21)的该至少一个活塞环(20)或每个活塞环的下面的环侧沿(27)中。

Description

内燃机的气缸
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的内燃机的汽缸。
背景技术
典型地内燃机包括多个汽缸。内燃机的每个汽缸包括汽缸活塞，其在汽缸的汽缸套中被引导。在工作循环期间，汽缸活塞可在相应的汽缸的汽缸套中上下移动。
汽缸活塞以汽缸活塞的径向外表面邻接到汽缸套的径向内表面处。在这些表面之间限定有运行间隙。汽缸活塞在其径向外表面处具有多个环槽，其由环岸(ring land)限制且被彼此分离，其中，这些环槽容纳伸到在汽缸活塞的径向外表面与汽缸套的径向内表面之间形成的运行间隙中的活塞环。环槽中的每个容纳作为压缩环或作为刮油环形成的活塞环，其以在径向上在外部的活塞环部分贴靠在汽缸套的在径向上在内部的工作面处。
形成为压缩环的活塞环用于气密地密封在汽缸活塞与汽缸套之间的运行间隙。形成为刮油环的活塞环用于将油从汽缸套的在径向上在内部的工作面刮除，以防止过量的油经由运行间隙进入相应的汽缸的燃烧室。为了确保内燃机的适当的运行，至少压缩环必须在每个工作循环期间脱离其与相应的环槽的下面的槽侧沿(groove flank)的接触一次，也就是说，在4-冲程发动机的情况下发动机的曲轴每旋转720°一次，以便使能够以新鲜气体或燃烧气体及其包含的油充分地冲刷。压缩环离开环槽的下面的槽侧沿的该抬起由在运行期间作用在相应的活塞环上的力来决定。为了调节作用在相应的活塞环上的力平衡(其负责使活塞环抬起离开相应的环槽的下面的槽侧沿)，由实践已知通过形成间隙在周向位置中打开相应的活塞环，其中，该间隙的尺寸决定在活塞环上存在的力平衡。需要至少使内燃机的汽缸的压缩环轴向卸载，以便减小对于使相应的压缩环抬起离开相应的环槽的下面的槽侧沿所需的力。
发明内容
由此出发，本发明目的在于提供一种内燃机的新型汽缸。该目的通过一种根据权利要求1的汽缸来实现。根据本发明，凹部被引入容纳形成为压缩环的活塞环的至少该或每个环槽的下面的槽侧沿中和/或被引入形成为压缩环的至少该或每个活塞环的下面的环侧沿中。通过在环槽的下面的槽侧沿的和/或活塞环的下面的环侧沿的区域中的这样的凹部，相应的活塞环可被轴向地卸载。在相应的活塞环的上面的环侧沿与下面的环侧沿之间，因此可引起压力补偿，由此减小对于将活塞环抬起离开相应的环槽的下面的槽侧沿所需的力。
根据本发明的有利的改进方案，相应的凹部在周向上环绕。该改进方案对于使相应的活塞环轴向卸载特别优选。
根据本发明的有利的改进方案，相应的凹部具有在相应的环槽的径向深度的0.05倍与0.9倍之间的径向宽度，和/或大于零且小于相应的活塞环的轴向厚度的轴向深度。在凹部的径向中心与相应的活塞环的环背之间的距离优选地大于零且小于相应的活塞环的径向厚度减去0.5mm。在凹部的径向外端与相应的环槽的径向外端之间的距离优选地大于零。相应的凹部的该尺寸设定是特别优选的并且确保在相应的活塞环的上面的环侧沿与下面的环侧沿之间的有利的压力补偿，以便由此有助于使活塞环抬起离开下面的槽侧沿。
根据本发明的有利的改进方案，相应的活塞环包括至少一个通道，其将相应的凹部连接至在相应的环槽的上面的槽侧沿与相应的活塞环的上面的环侧沿之间的腔或者至在相应的环槽的槽基部与相应的活塞环的环背之间的腔。利用本发明的该改进方案，可进一步改善在上面的环侧沿与下面的环侧沿之间的压力补偿。
附图说明
本发明的优选的改进方案由从属权利要求和下面的说明得出。不限于此地，本发明的示例性实施例通过附图来详细阐述。其中：
图1示出了穿过根据本发明的第一汽缸的示意性横截面；
图1a示出了图1的细节；
图2示出了穿过根据本发明的第二汽缸的示意性横截面；
图2a示出了图2的细节；
图3示出了穿过根据本发明的第三汽缸的示意性横截面；
图4示出了穿过根据本发明的第四汽缸的示意性横截面；
图5示出了穿过根据本发明的第五汽缸的示意性横截面；及
图6示出了穿过根据本发明的另外的汽缸的示意性横截面。
具体实施方式
本发明涉及一种内燃机的汽缸。图1示出穿过内燃机的汽缸10的示意性横截面，其中，在汽缸10的图1中示出汽缸套11和在汽缸套中引导的汽缸活塞12。在内燃机的或汽缸10的运行期间，在相应的汽缸10的工作循环期间可使汽缸活塞12在汽缸套11中上下移动。汽缸活塞12的所谓的活塞顶13逐段地限制相应的汽缸10的燃烧室14。
汽缸活塞12具有径向外表面15，其与汽缸套11的在径向上在内部的工作面16限制运行间隙17。用于汽缸活塞12的该运行间隙17一方面须被气密地密封而另一方面须避免油经由该运行间隙17进入汽缸的燃烧室14。
该环槽18(其由环岸19彼此隔开或彼此分离)被引入汽缸顶12中。每个环槽18容纳活塞环20，即形成为压缩环21的活塞环20或者形成为刮油环22的活塞环20。在所示出的示例性的实施例中压缩环21各被容纳在两个上面的环槽18中而刮油环22各被容纳在下面的环槽16中。
每个环槽18由上面的槽侧沿23、下面的槽侧沿24以及在径向上在内部由槽基部25来限制。
容纳在环槽18中的每个活塞环20由上面的环侧沿26、下面的环侧沿27、环背28及与环背28相对而置的部分29来限制。
活塞环20的上面的环侧沿26与相应的环槽18的上面的槽侧沿23相对而置。相应的活塞环20的下面的环侧沿27与相应的环槽18的下面的槽侧沿24相对而置。相应的活塞环20的环背28与相应的环槽18的相应的槽基部25相对而置。利用与环背28相对而置的伸到运行间隙20中的活塞环20的部分29，相应的活塞环20因此与汽缸套11的工作面16相贴靠。
如尤其在图1a、2a中所示，每个环槽18包括径向深度X1和轴向宽度Y1。此外，图1a示出的这些尺寸所参照的活塞12的径向R和轴向A。每个活塞环20具有轴向高度Y2和径向厚度X2。
在本发明的意义中，凹部30和31相应被引入容纳形成为压缩环21的活塞环20的至少环槽18的下面的槽侧沿24中和/或被引入形成为压缩环21的至少活塞环20的下面的环侧沿27中。因此，在图1、1a的示例性实施例中和在图5和6的示例性实施例中，凹部30各仅被引入容纳压缩环21的至少环槽18的下面的槽侧沿24中。该凹部30朝向环槽18敞开。在图2、2a的示例性实施例中，凹部31仅被引入形成为压缩环21的活塞环20的下面的环侧沿27中，其类似地朝向相应的环槽18敞开地形成。在图3和4的示例性实施例中，凹部30被引入容纳压缩环21的环槽18的下面的槽侧沿24中且还被引入相对而置的压缩环21的下面的环侧沿27两者中。在图3和4中，这些凹部30、31至少部分地彼此相叠，在图3中完全相叠而在图4中部分相叠。也可能的是凹部30、31在径向上看彼此不相叠。
优选地凹部30、31在周向上环绕地实现。然而，也可能的是凹部30、31在限定的周向位置中中断。
相应的凹部30、31具有径向宽度X3和轴向深度Y3。相应的凹部30、31的轴向宽度X3在相应的环槽18的径向深度X1的0.05倍与0.9倍之间。优选地，相应的凹部30、31的径向宽度X3在相应的环槽18的径向深度X1的0.1倍与0.5倍之间，特别优选地在0.25倍与0.35倍之间。
相应的凹部30、31的轴向深度Y3大于零且小于相应的活塞环20的轴向厚度Y2。优选地，相应的凹部30、31的该轴向深度Y3在0.1mm与1.0mm之间，特别优选地在0.3mm与0.7mm之间。相应的凹部30、31的轴向深度Y3为至少0.01mm，优选地至少0.05mm。
此外，相应的凹部30、31特征在于其径向中心至相应的活塞环20的环背28的距离X4和在于在相应的凹部30、31的径向外端与相应的环槽18的径向外端之间的距离X5。
在相应的凹部30、31的径向中心与相应的活塞环20的环背28之间的距离X4大于零且小于相应的活塞环的径向厚度X2减去0.5mm。优选地，在相应的凹部30、31的径向中心与相应的活塞环20的环背之间的该距离X4在相应的活塞环的径向厚度X2的0.3倍与0.7倍之间，特别优选地在0.45倍与0.55倍之间。
在相应的凹部30、31的径向外端与相应的环槽的径向外端之间的距离X5大于零，优选地大于0.05mm，特别优选地大于0.1mm。
在全部示例性实施例中可确保在相应的活塞环20的上面的环侧沿26与下面的环侧沿27之间的限定的压力补偿。因此能够可靠地且容易地减小在一循环期间对于将相应的活塞环20抬起离开容纳相应的活塞环20的环槽18的相应的下面的槽侧沿24的所需的力。
如在现有技术中常见的那样，活塞环20在周向位置中被切开。
本发明的改进方案由图5、6示出。据此在图5中设置成，通道32被引入活塞环20中、即引入相应的压缩环21中，相应的凹部30经由该通道被连接至在相应的活塞环20的上面的环侧沿26与容纳相应的活塞环20的环槽18的上面的槽侧沿23之间形成的腔。这样的通道32在至少一个周向位置中、优选地在多个周向位置中被引入活塞环20中。图6示出本发明的实施例，在其中通道33类似地被引入活塞环20中、即被引入压缩环21中，其中，图6的通道33将相应的凹部30连接至在相应的活塞环20的环背28与容纳相应的活塞环20的环槽18的槽基部25之间形成的腔。在相应的活塞环20的上面的环侧沿与下面的环侧沿之间的压力补偿也可容易地且可靠地通过图5和6的这些改进方案来提供。在图2至4的示例性的实施例中也可来利用图5、6的通道，其中，在图2至4的示例性的实施例中，这样的通道尤其与压缩环21中的凹部31连通。
附图标记清单
10 汽缸
11 汽缸套
12 汽缸活塞
13 活塞顶
14 燃烧室
15 表面
16 工作面
17 运行间隙
18 环槽
19 环岸
20 活塞环
21 压缩环
22 刮油环
23 上面的槽侧沿
24 下面的槽侧沿
25 槽基部
26 上面的环侧沿
27 下面的环侧沿
28 环背
29 部分
30 凹部
31 凹部
32 通道
33 通道。

Claims (15)

1. 一种内燃机的汽缸(10)，其具有汽缸套(11)且具有在所述汽缸套(11)中引导的汽缸活塞(12)，其中，所述汽缸活塞(12)包括多个环槽(18)，其由环岸(19)限定且彼此被所述环岸(19)分离，其中，所述环槽(18)中的每个容纳形成为压缩环(21)或为刮油环(22)的活塞环(20)，其中，每个环槽(20)由上面的槽侧沿(23)、下面的槽侧沿(24)和槽基部(25)限定，且其中，每个活塞环(20)包括面向相应的所述环槽(18)的下面的槽侧沿(24)的下面的环侧沿(27)、面向相应的所述环槽(18)的上面的槽侧沿(23)的上面的环侧沿(26)、面向相应的所述环槽(18)的槽基部(25)的环背(28)以及与所述环背(28)相对而置地靠在所述汽缸套(11)的在径向上在内部的工作面(16)处的部分(29)，其特征在于，凹部(30, 31)被引入容纳形成为压缩环(21)的活塞环(20)的至少该或每个环槽(18)的下面的槽侧沿(24)中并且/或者被引入形成为压缩环(21)的至少该或每个活塞环(20)的下面的环侧沿(27)中。
2.根据权利要求1所述的汽缸，其特征在于，凹部(30)仅被引入容纳形成为压缩环(21)的该或每个活塞环(20)的至少所述环槽(18)的下面的槽侧沿(24)中。
3.根据权利要求1所述的汽缸，其特征在于，凹部(31)仅被引入形成为压缩环(21)的至少该或每个活塞环(20)的下面的环侧沿(27)中。
4.根据权利要求1所述的汽缸，其特征在于，凹部(30)被引入容纳形成为压缩环(21)的活塞环(20)的至少该或每个环槽(18)的下面的槽侧沿(24)中，并且凹部(31)也被引入形成为压缩环(21)的至少该或每个活塞环(20)的下面的环侧沿(27)中。
5.根据权利要求4所述的汽缸，其特征在于，在相应的所述环槽(18)的下面的槽侧沿(24)中和在相应的所述活塞环(20)的下面的环侧沿(27)中形成的所述凹部(30,31)在径向上彼此相叠。
6. 根据权利要求4所述的汽缸，其特征在于，在相应的所述环槽(18)的下面的槽侧沿(24)中形成的和在相应的所述活塞环(20)的下面的环侧沿(27)中形成的所述凹部(30,31)在径向上彼此不相叠。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的汽缸，其特征在于，相应的所述凹部(30, 31)在周向上环绕。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的汽缸，其特征在于，相应的所述凹部(30, 31)具有在相应的所述环槽(18)的径向深度(X1)的0.05倍与0.9倍之间的径向宽度(X3)。
9. 根据权利要求8所述的汽缸，其特征在于，相应的所述凹部(30, 31)的径向宽度(X3)优选地在相应的所述环槽(18)的径向深度(X1)的0.1倍与0.5倍之间、特别优选地在0.25倍与0.35倍之间。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的汽缸，其特征在于，相应的所述凹部(30, 31)具有大于零且小于相应的所述活塞环(20)的轴向厚度(Y2)的轴向深度(Y3)。
11. 根据权利要求10所述的汽缸，其特征在于，相应的所述凹部(30, 31)的轴向深度(Y3)在0.1mm与1.0mm之间，特别优选地在0.3mm与0.7mm之间。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的汽缸，其特征在于，在所述凹部(30, 31)的径向中心与相应的所述活塞环(20)的环背(28)之间的距离(X4)大于零且小于相应的所述活塞环(20)的径向厚度(X2)减去0.5mm。
13. 根据权利要求12所述的汽缸，其特征在于，在所述凹部(30, 31)的径向中心与相应的所述活塞环(20)的环背(28)之间的距离(X4)在相应的所述活塞环(20)的径向厚度(X2)的0.3倍与0.7倍之间，特别优选地在0.45倍与0.55倍之间。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的汽缸，其特征在于，在所述凹部(30, 31)的径向外端与相应的所述环槽(18)的径向外端之间的距离(X5)大于零。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的汽缸，其特征在于，相应的所述活塞环(20)包括至少一个通道(32, 33)，其将相应的所述凹部(30, 31)连接至在相应的所述环槽(18)的上面的槽侧沿(24)与相应的所述活塞环(20)的上面的环侧沿(26)之间的腔或者至在相应的所述环槽(18)的槽基部(25)与相应的所述活塞环(20)的环背(28)之间的腔。
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