專利名稱：用于縱向掃氣往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的汽缸裝置和活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于縱向掃氣往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的汽缸裝置和活塞，尤其是用于根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分的緩慢運(yùn)行縱向掃氣的大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸裝置和活塞。
背景技術(shù)：
大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常被用作船或者還有定點(diǎn)作業(yè)中的驅(qū)動(dòng)裝置，例如，用于驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生電能的大型發(fā)電機(jī)。在此方面電機(jī)通常以連續(xù)的操作模式運(yùn)轉(zhuǎn)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間段，這對(duì)操作的安全性和可用性提出了很高的要求。為此，對(duì)于操作者來(lái)說，尤其是長(zhǎng)的維修周期、小的磨損以及燃料和操作材料的經(jīng)濟(jì)利用是操作機(jī)器的中心原則。在其它事項(xiàng)中，這 種大口徑緩慢運(yùn)行的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞運(yùn)行動(dòng)作對(duì)于長(zhǎng)的維修周期、可用性來(lái)說是決定性因素，并且經(jīng)由潤(rùn)滑油的消耗直接對(duì)于操作成本并且因此對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益來(lái)說都是決定性因素。因此活塞運(yùn)行動(dòng)作的復(fù)雜問題對(duì)于大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說永遠(yuǎn)具有較高的重要性。然而，對(duì)于大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說，不僅限于這些，還通過布置為在活塞中或者在氣缸壁中來(lái)回移動(dòng)的潤(rùn)滑單元進(jìn)行活塞潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油通過該單元被施加到汽缸壁的運(yùn)行表面上，以減小活塞與運(yùn)行表面之間的摩擦并且因此減小運(yùn)行表面以及活塞環(huán)的磨損。例如，對(duì)于當(dāng)今的現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)例如WMsila的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言，1000小時(shí)操作期間的運(yùn)行表面的磨損小于O. 05mm。這種電動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑劑供給量明顯地在I. 3g/kffh以下，并且不僅是為了成本的目的而應(yīng)該盡可能地減少供給量，其中磨損應(yīng)該同時(shí)被最小化。在這個(gè)方面，就潤(rùn)滑單元自身的具體設(shè)計(jì)以及潤(rùn)滑的方法而言，許多不同的解決方案被認(rèn)為是用于汽缸運(yùn)行表面潤(rùn)滑的潤(rùn)滑系統(tǒng)。在各種變型中，相應(yīng)的解決方案對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說是公知的。然而，用于改進(jìn)潤(rùn)滑和活塞運(yùn)行動(dòng)作的所有措施都留有ー個(gè)由于構(gòu)造引起的尚未解決的問題，并且因此對(duì)于所有迄今已知的縱向掃氣內(nèi)燃機(jī)都是如此。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，當(dāng)活塞位于其下死點(diǎn)附近而釋放使新鮮空氣進(jìn)入到汽缸的燃燒空間中的路徑的時(shí)候，新鮮空氣(也常稱為掃氣空氣)通常在汽缸的下端處經(jīng)由通常呈掃氣狹縫形式的掃氣空氣開ロ，被引入到用于縱向掃氣兩沖程馬達(dá)的汽缸的燃燒空間內(nèi)。新鮮空氣通過掃氣狹縫，例如，利用渦輪增壓器而以預(yù)定的壓カ注入到汽缸中，因?yàn)閽邭猹M縫是位于汽缸的汽缸壁中的開ロ并且因此干擾潤(rùn)滑油膜，所以通常不能在汽缸的內(nèi)表面處在掃氣狹縫的區(qū)域內(nèi)均勻地形成潤(rùn)滑油膜。在這一點(diǎn)上，甚至在明顯低于以及遠(yuǎn)高于掃氣狹縫處(這意味著甚至在形成有掃氣狹縫的汽缸部的外側(cè))，在汽缸的運(yùn)行表面處都明顯地產(chǎn)生了掃氣狹縫對(duì)于潤(rùn)滑油膜的形成造成的負(fù)面影響。這意味著在汽缸運(yùn)行表面處由掃氣狹縫帶來(lái)的對(duì)潤(rùn)滑油膜流動(dòng)的干擾在遠(yuǎn)離掃氣狹縫的區(qū)域內(nèi)繼續(xù)，并且還因此影響活塞的運(yùn)行動(dòng)作，以及明顯地負(fù)面影響著遠(yuǎn)離掃氣狹縫的活塞的相應(yīng)活塞環(huán)與氣缸壁之間的潤(rùn)滑。掃氣狹縫的另一個(gè)負(fù)面作用是由當(dāng)活塞環(huán)在運(yùn)動(dòng)中在下死點(diǎn)附近經(jīng)過掃氣狹縫時(shí)掃氣狹縫與活塞環(huán)的配合造成的。因?yàn)榛钊h(huán)必須具有一定機(jī)械半徑的預(yù)張緊以使它們能夠或多或少密封地與汽缸壁配合，因此活塞環(huán)未被形成為完整的閉合環(huán)，而是形成為具有缺ロ的開ロ環(huán)以便產(chǎn)生將活塞環(huán)密封地按壓在汽缸壁處的徑向向外指向的張緊カ。在不利的條件下，由于活塞環(huán)的徑向向外作用的張力，活塞環(huán)在缺ロ處的邊緣可以部分地按壓到掃氣狹縫中，從而這些活塞環(huán)能夠在掃氣狹縫的下邊緣處抓住，這導(dǎo)致在汽缸壁處在掃氣狹縫附近形成危險(xiǎn)的刮擦或者溝痕。在最壞的情況下，這能夠?qū)е禄钊ㄗ〔⑶覍?dǎo)致汽缸和/或活塞的損壞，特別對(duì)于處于外海的船來(lái)說會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的狀況。此外，不可忽略的潤(rùn)滑油量由于活塞環(huán)組件的經(jīng)過經(jīng)由掃氣狹縫而損失。一定量的潤(rùn)滑油即存儲(chǔ)在活塞環(huán)組件中的潤(rùn)滑油，這些潤(rùn)滑油在活塞在汽缸中運(yùn)動(dòng)期間收集在活塞環(huán)組件中，并且還承受在燃燒過程期間在活塞環(huán)組件中基本形成的増加的氣壓，并且存儲(chǔ)于此。當(dāng)活塞環(huán)組件然后經(jīng)過掃氣狹縫時(shí)，存儲(chǔ)在活塞環(huán)組件中的超壓カ經(jīng)由掃氣狹縫突然地將自身排放到接收空間并且/或者排放到活塞子空間內(nèi)，從而同時(shí)地將同樣存儲(chǔ)在活塞環(huán)組件中的潤(rùn)滑油的最大部分經(jīng)由掃氣狹縫傳送到接收空間中。一方面，這導(dǎo)致相對(duì) 昂貴的潤(rùn)滑油的損失，并且在另ー個(gè)方面，導(dǎo)致接收空間不必要的污染。此外，對(duì)于活塞的進(jìn)ー步運(yùn)動(dòng)來(lái)說潤(rùn)滑油不再可用。另ー個(gè)缺點(diǎn)是掃氣狹縫的固定幾何形狀。這對(duì)于作為“雙燃料”電動(dòng)機(jī)的可能用途來(lái)說會(huì)尤其地不利，即，對(duì)于作為能夠以不同燃料例如可選擇地以重油或者煤氣或者其他不同燃料來(lái)操作的電動(dòng)機(jī)來(lái)說。而且，特別是迄今為止掃氣狹縫的不可變化的幾何形狀和/或尺寸仍保持著上述使用的方式。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的目的是提供一種用于縱向掃氣往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的新型汽缸裝置和活塞，特別地用于緩慢運(yùn)行的大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，這避免了現(xiàn)有技術(shù)中已知的問題，這尤其地在很大程度上是由已知汽缸裝置的下部區(qū)域中的掃氣狹縫決定的。滿足該目的的本發(fā)明的主題的特征在于獨(dú)立權(quán)利要求I和獨(dú)立權(quán)利要求9的特征。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的具體的有利實(shí)施方式。因此，本發(fā)明涉及一種用于縱向掃氣往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的汽缸裝置，尤其是用于ー種緩慢運(yùn)行的縱向掃氣大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸裝置，包括具有燃燒空間和入口區(qū)域的汽缸，在該汽缸中安裝有活塞，可沿著汽缸軸線在上死點(diǎn)和下死點(diǎn)之間來(lái)回移動(dòng)并且，其中在汽缸處設(shè)有掃氣空氣入口以將掃氣空氣引入到燃燒空間中。根據(jù)本發(fā)明，活塞是兩部分式活塞，該兩部分式活塞包括具有活塞環(huán)的缸套活塞和位于缸套活塞中的主活塞。在這個(gè)方面，用于缸套活塞的保持単元被設(shè)置在汽缸處，以使所述缸套活塞能夠在下死點(diǎn)附件被保持単元相對(duì)于汽缸軸線從所述主活塞提升，使得掃氣空氣能夠從入口區(qū)域通過缸套活塞的掃氣空氣開ロ被引入到燃燒空間中。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的活塞是兩部分式活塞，該兩部分式活塞包括外部的缸套活塞和位于其中的主活塞，并且在汽缸的下端處設(shè)有用于所述缸套活塞的保持單元以使所述缸套活塞能在下死點(diǎn)的區(qū)域中從主活塞相對(duì)于汽缸軸線通過保持単元而被提升，從而掃氣空氣能夠從入口區(qū)域通過缸套活塞的掃氣空氣開ロ被引入到燃燒空間中，缸套活塞和/或布置在活塞缸套處的活塞環(huán)，因此以及活塞作為整體不再在其運(yùn)動(dòng)中在下死點(diǎn)附近與掃氣空氣開ロ直接接觸，特別是不再與掃氣狹縫直接接觸，以使人們也能完全忽略掃氣空氣狹縫。這意味著在根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案中，掃氣狹縫的泄放作用被兩部分式活塞在下死點(diǎn)的下方區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)所取代。這之所以發(fā)生是由于在汽缸中的缸套活塞在燃燒過程完成以后沿著朝向下死點(diǎn)的方向運(yùn)動(dòng)中優(yōu)選地可減震地支撐地設(shè)置在保持単元上，該保持単元在汽缸的下方區(qū)域中布置在汽缸運(yùn)行襯套處并且/或者集成在其中。因?yàn)橹骰钊?jīng)由活塞桿有效地固定連接到曲軸，在缸套活塞通過保持単元保持并且當(dāng)缸套活塞保持在該位置時(shí)，主活塞沿著到其下死點(diǎn)的方向進(jìn)ー步移動(dòng)直到主活塞再一次從其下死點(diǎn)位置沿著到上死點(diǎn)的方向返回，并且為此再一次帶著缸套活塞。以這種方式，布置在缸套活塞處的活塞環(huán)組件的活塞環(huán)總是保持在汽缸的汽缸運(yùn)行襯套的閉合部分中，以便不會(huì)再發(fā)生包含在活塞環(huán)組件中的潤(rùn)滑油例如通過掃氣狹縫泄放或者泄放到活塞的下側(cè)。在根據(jù)本發(fā)明的汽缸裝置中，由于活塞缸套以及因此活塞環(huán)組件不直接與汽缸的下方區(qū)域中的進(jìn)氣ロ配合，因此產(chǎn)生了不同的優(yōu)點(diǎn)，其中新鮮空氣通過所述進(jìn)氣ロ例如從渦輪增壓器能夠以預(yù)定的壓力注入到汽缸中。在現(xiàn)有技術(shù)中可知，在掃氣閉合過程中意味著當(dāng)活塞上部閉合掃氣狹縫時(shí)活塞上部遭受油霧。該油霧由例如在活塞沿著朝向下死點(diǎn)的方向向下運(yùn)動(dòng)時(shí)通過從活塞環(huán)的環(huán)組件釋放的壓カ而預(yù)先吹入到活塞下側(cè)中的汽缸潤(rùn)滑油產(chǎn)生。前述油霧然后以沉積物的形式穩(wěn)定，燃燒并且焦化并且在活塞上部形成為油焦炭，這導(dǎo)致已知的“線性拋光(linerpolishing) ”破壞并且在最壞的情況下還會(huì)導(dǎo)致卡住。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的兩部分式活塞來(lái)說，因?yàn)楦滋谆钊闹苓叡砻娌辉僦苯咏佑|掃氣空氣，活塞上部不會(huì)遭受掃氣空氣中的前述油霧。因此，在使用根據(jù)本發(fā)明的兩部分式活塞時(shí)，能夠可靠地避免至少大量地減少在活塞上部處的損壞油焦炭沉積物。進(jìn)ー步的優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的汽缸裝置而言，缸套活塞以及因此活塞環(huán)組件不再直接與汽缸的下方區(qū)域中的進(jìn)氣ロ配合，其中新鮮空氣例如從渦輪增壓器以預(yù)定的壓力通過該進(jìn)氣ロ被引入到汽缸中，從而可以在汽缸的內(nèi)表面形成完全均勻的潤(rùn)滑油膜。潤(rùn)滑油膜可以在汽缸的全部運(yùn)行表面上直到汽缸的下端完全均勻地形成，保持単元位于汽缸的下端。因此，因?yàn)闈?rùn)滑油膜不再形成在進(jìn)氣ロ區(qū)域中，而是僅到保持單元為止，所以在汽缸壁處的潤(rùn)滑油膜不再被進(jìn)氣ロ所干擾。由此排除了進(jìn)氣ロ的負(fù)面影響，即，例如通過掃氣狹縫對(duì)于潤(rùn)滑油膜形成的負(fù)面影響。因此，也排除了進(jìn)氣ロ與活塞環(huán)的損壞配合，因?yàn)檫@些活塞環(huán)不再那樣直接地與 進(jìn)氣ロ配合。因此，在活塞環(huán)的缺ロ處的邊界也不會(huì)再由于活塞環(huán)的徑向向外的作用張カ而被按壓到進(jìn)氣ロ中，并且因此，也不會(huì)再在掃氣狹縫的邊界處被捕獲，從而通過根據(jù)本發(fā)明的汽缸裝置，在汽缸和/或汽缸壁處不再發(fā)生損壞刮擦或者溝痕。而且因?yàn)榛钊h(huán)組件不再與進(jìn)氣ロ直接接觸，所以沒有潤(rùn)滑油經(jīng)由掃氣狹縫而損失，從而潤(rùn)滑油保持在活塞環(huán)組件中并且進(jìn)一歩可用于潤(rùn)滑。由此，最后，可以節(jié)省大量的潤(rùn)滑油，活塞與汽缸之間的潤(rùn)滑極大地改善，特別地在下死點(diǎn)附近的汽缸的下方區(qū)域中，并且容器空間不再受到來(lái)自活塞環(huán)組件的潤(rùn)滑油的污染。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，減震元件被設(shè)置在保持單元處并且/或者在缸套活塞處，以使缸套活塞被保持單元減震地接收。在操作狀態(tài)下，活塞沿著朝向其下死點(diǎn)的方向高速移動(dòng)，從而在大多數(shù)情況下必須要設(shè)置減震元件以使缸套活塞不會(huì)通過保持単元太突然地減速，這可能會(huì)導(dǎo)致活塞與汽缸處的嚴(yán)重?fù)p壞。在此方面，根據(jù)本發(fā)明的裝置首次提供了設(shè)置設(shè)定裝置的可能性，從而該掃氣空氣開ロ的開ロ橫截面是可設(shè)定的。即，根據(jù)本發(fā)明的兩部分式活塞的另ー個(gè)優(yōu)勢(shì)是，掃氣空氣開ロ的開ロ橫截面甚至是可變化地設(shè)定的。在打開狀態(tài)下，對(duì)于給定的活塞的幾何形狀，開ロ橫截面部分即大致地通過缸套活塞與主活塞之間的距離形成。在此方面，該距離也會(huì)受到如下影響例如保持單元到活塞的下死點(diǎn)的距離是變化的，或者，例如由于設(shè)定裝置例如以間隔件的形式被設(shè) 置在保持単元與缸套活塞之間而使缸套活塞的靜止位置改變。對(duì)于給定的曲軸轉(zhuǎn)角，通過設(shè)定裝置選定的保持単元與缸套活塞之間的距離越大，則用于主活塞和缸套活塞之間的掃氣空氣的開ロ橫截面越大。當(dāng)保持単元到下死點(diǎn)的距離被選擇為更大時(shí)，上述情形自然是成立的。在這個(gè)方面，設(shè)定裝置例如可以是液壓設(shè)定裝置、氣動(dòng)設(shè)定裝置或者電氣設(shè)定裝置，除了其他方面之外，其中設(shè)定裝置能夠被設(shè)定在保持単元和/或缸套活塞處。特別地，例如，減震元件也能夠附加地被相應(yīng)地設(shè)計(jì)為設(shè)定裝置。這意味著設(shè)定裝置例如能夠設(shè)定保持単元在汽缸中的軸向位置。為此目的，保持単元例如可以設(shè)置為形成在汽缸內(nèi)部的環(huán)，該環(huán)通過設(shè)定裝置沿著汽缸軸線是可移置的?；蛘咴诓煌膶?shí)例中，設(shè)定裝置可以是高度可可變化地設(shè)定的設(shè)置在缸套活塞與保持単元之間的間隔元件。通過可變化地設(shè)定用于掃氣空氣的開ロ橫截面的可能性，即靈活地配置掃氣過程的可能性，例如對(duì)于一定的負(fù)載區(qū)域諸如例如局部負(fù)載區(qū)域來(lái)說，電動(dòng)機(jī)能夠簡(jiǎn)單地通過改變主活塞與缸套活塞之間的開ロ橫截面而簡(jiǎn)單地并且非常靈活地被優(yōu)化。此外，具有根據(jù)本發(fā)明的汽缸裝置的電動(dòng)機(jī)也能夠被首次用作“雙燃料”電動(dòng)機(jī)，其能夠以諸如煤氣、重油、柴油或者其它另選燃料的不同燃料操作，如現(xiàn)在的在掃氣過程中被引入到燃燒空間內(nèi)的掃氣空氣的量可以首次在非常寬的范圍內(nèi)可變化地設(shè)定。在這個(gè)方面，排放孔特別有利地設(shè)定在汽缸處以便于潤(rùn)滑油的交換。通過排放孔，例如，潤(rùn)滑油能從汽缸的內(nèi)部到外部從汽缸的運(yùn)行表面帶走，并且也能夠被處理掉或者被引導(dǎo)到重新使用的位置處。另選地，還可以將潤(rùn)滑油經(jīng)由上述的排放孔引入到汽缸中。對(duì)中裝置尤其優(yōu)選地設(shè)置在主活塞和/或缸套活塞處以便將主活塞相對(duì)于缸套活塞對(duì)中，從而在ー個(gè)方面，主活塞可以被反復(fù)地以緊貼的方式引入到缸套活塞中。并且在另ー個(gè)方面，在活塞的組合狀態(tài)下，主活塞和缸套活塞可以通常以緊貼的方式配合，以使燃燒空間在壓縮階段期間、燃燒階段期間和擴(kuò)張階段期間直到掃氣階段期間開始相對(duì)于活塞子空間而被安全地密封。在這個(gè)方面，對(duì)中裝置例如可以是以本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的方式位于缸套活塞的內(nèi)部和/或位于主活塞的外表面處的引導(dǎo)襯套，或者其還可以特別優(yōu)選地是主活塞和/或缸套活塞的圓錐形狀。如果從下死點(diǎn)開始，活塞沿著朝向上死點(diǎn)的向上運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在開始，那么主活塞將其自身在缸套活塞中自動(dòng)地對(duì)中，并且由此封閉缸套活塞的掃氣空氣狹縫，從而活塞能夠再次繼續(xù)其作為工作活塞的正常功能。本發(fā)明還涉及ー種用于具有根據(jù)本發(fā)明的汽缸裝置的縱向掃氣往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)尤其是緩慢運(yùn)行的縱向掃氣大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞。在這一點(diǎn)上，本發(fā)明的活塞可安裝到汽缸裝置的汽缸中，可以在上死點(diǎn)與下死點(diǎn)之間沿著汽缸軸線往復(fù)移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，活塞是兩部分式活塞，該兩部分式活塞包括具有活塞環(huán)的缸套活塞以及能夠定位在缸套活塞中的主活塞，從而在安裝狀態(tài)下，缸套活塞能夠在下死點(diǎn)附近被保持単元相對(duì)于汽缸軸線從主活塞提升。在這個(gè)方面，減震元件尤其優(yōu)選地設(shè)置在缸套活塞處。通過以內(nèi)置狀態(tài)下特別設(shè)置的設(shè)定裝置，缸套活塞的掃氣狹縫的開ロ橫截面可以是可設(shè)定的，其中設(shè)定裝置優(yōu)選地是液壓、氣動(dòng)或者電氣設(shè)定裝置。特別地該設(shè)定裝置可以設(shè)置在缸套活塞處并且減震元件特別地自身形成為設(shè)定裝置。特別優(yōu)選地，對(duì)中裝置設(shè)置在主活塞和/或缸套活塞處，用于使主活塞在缸套活塞中對(duì)中，其中對(duì)中裝置例如可以是引導(dǎo)襯套，或者是主活塞或缸套活塞的圓錐形式。


下面將參照示意圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。在附圖中示出圖I是具有掃氣狹縫的已知汽缸裝置的縱向剖面圖；圖2a是在活塞處于閉合狀態(tài)下根據(jù)本發(fā)明的第一汽缸裝置的示意圖；圖2b是在活塞處于打開狀態(tài)下圖2a的汽缸裝置；圖3是根據(jù)本發(fā)明的具有排放孔和設(shè)定裝置的汽缸裝置的第二個(gè)實(shí)施方式；圖4a是根據(jù)本發(fā)明的活塞的ー個(gè)具體實(shí)施方式
；圖4b是圖4a的實(shí)施例的立體圖；圖4c是根據(jù)圖4a和/或圖4b的缸套活塞的內(nèi)部的視圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了具有汽缸套2’、活塞3’和新鮮空氣供給系統(tǒng)400’的汽缸裝置I’的局部剖開的示意圖。對(duì)于縱向掃氣的大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，圖I的汽缸裝置I’是如現(xiàn)有技術(shù)公知的典型的裝置。為了與已知的汽缸裝置更好地區(qū)分，相應(yīng)的附圖標(biāo)記均提供了單引號(hào)，而屬于根據(jù)本發(fā)明的汽缸裝置的特征的附圖標(biāo)記沒有單引號(hào)。本裝置包括汽缸2 ’，其也被稱作汽缸套2 ’，其中活塞3 ’可移動(dòng)地布置為沿著汽缸2’的汽缸壁來(lái)回移動(dòng)?；钊?’包括活塞環(huán)組件33’，在該實(shí)例中僅以兩個(gè)活塞環(huán)示意性示出該活塞環(huán)組件。根據(jù)視圖，存在于汽缸2’的燃燒空間區(qū)域21’中的燃燒室200’在頂部通過具有噴嘴和出口閥的汽缸蓋界定。在大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)下在上死點(diǎn)0T’和下死點(diǎn)UT’之間往復(fù)移動(dòng)的活塞3’經(jīng)由活塞桿8，被連接到未示出的十字頭，活塞3’的往復(fù)移動(dòng)經(jīng)由該活塞桿8，被傳送到也未被示出的機(jī)器的曲軸?；钊麠U8’被引導(dǎo)通過容納空間401’，該容納空間根據(jù)視圖在底部連接在汽缸套2’的入口區(qū)域22’處，并且活塞桿通過相對(duì)于位于下面的曲軸空間而密封容器空間401’的填料塊402’被引導(dǎo)，因此沒有由箭頭41’表示的新鮮空氣41’能夠從容器空間401’到達(dá)位于容器空間下方的曲軸空間9’中，該新鮮空氣也可通過未示出的渦輪增壓器以例如4巴的壓カ供給到容器空間401’中。如圖I中可見并且通常已知的，新鮮空氣41’的氣體壓力通常存在于容器空間401’中，為了構(gòu)造的原因該容器空間因此總在活塞3’的活塞下側(cè)。在燃燒空間200’中開始的燃燒過程以后，當(dāng)活塞3’位于非常接近上死點(diǎn)0T’附近時(shí)，由于在燃燒空間200’中形成的燃燒壓力，活塞3’沿著朝向下死點(diǎn)UT’的方向移動(dòng)，其中，當(dāng)活塞表面出現(xiàn)在具有掃氣狹縫221’的掃氣空氣開ロ 4’的下方時(shí)，掃氣空氣41’能夠經(jīng)由掃氣狹縫4’從容器空間401’到達(dá)燃燒空間4’中，從而該掃氣空氣41’可用于燃燒空間200’中接下來(lái)的后繼燃燒過程。在其從上死點(diǎn)0T’到下死點(diǎn)UT’以及返回的路徑上，活塞必須因此經(jīng)過入口區(qū)域22’中的掃氣狹縫4’，如在引言中已經(jīng)描述過這具有負(fù)面影響，所以無(wú)需單獨(dú)在此再次重 復(fù)。在圖2a中，以簡(jiǎn)化的方式示意性地示出了在縱向掃氣的大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情形中根據(jù)本發(fā)明的第一汽缸裝置。圖2a的汽缸裝置I示出了處于閉合狀態(tài)的活塞。為了清楚起見，在圖2a至圖3中沒有清晰地示出對(duì)于理解本發(fā)明的大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說不關(guān)鍵的部件。圖2a的汽缸裝置I包括汽缸2，汽缸2具有燃燒空間200和入口區(qū)域22，通過入ロ區(qū)域掃氣空氣可被弓I入到汽缸中。在這一點(diǎn)上，大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的入ロ區(qū)域22和/或其余部件在原則上能夠被設(shè)計(jì)為從現(xiàn)有技術(shù)已知的并且如已經(jīng)在圖I中所描述的。燃燒空間200通過未示出的具有噴嘴和出ロ閥的汽缸蓋界定。在大型柴油機(jī)的操作狀態(tài)下沿著上死點(diǎn)和下死點(diǎn)UT之間的汽缸軸線Z來(lái)回移動(dòng)的活塞3的主活塞31，經(jīng)由活塞桿8連接到同樣未示出的十字頭，活塞3的移動(dòng)從十字頭被傳遞到也未示出的大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸。為此目的，活塞桿8被引導(dǎo)通過未示出的容納空間，該容器空間根據(jù)視圖在汽缸2處的進(jìn)ロ區(qū)域22中延伸并且有效地與曲軸固定地連接。在容器空間中，經(jīng)由掃氣入口 4提供掃氣空氣41，也未示出的渦輪增壓器以例如4巴壓カ的高壓以已知的方式將掃氣空氣供給到容器空間。根據(jù)本發(fā)明，活塞3是兩部分式活塞3，該兩部分式活塞具有活塞環(huán)組件33和可定位在缸套活塞32中的主活塞31。用于缸套活塞32的保持単元5設(shè)置在汽缸2處，以使缸套活塞32能在下死點(diǎn)UT附近被保持単元5相對(duì)于汽缸軸線Z從主活塞31提升，從而，如圖2b中示出的，掃氣空氣41能被通過缸套活塞32的掃氣空氣開ロ 320從入口區(qū)域22引入到燃燒空間200中。在圖2b中示出了掃氣空氣41經(jīng)由缸套活塞32的掃氣空氣開ロ 320的引入，圖2b示出了活塞3處于打開狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的汽缸裝置I。在圖2b中，主活塞31僅在下死點(diǎn)UT附近移動(dòng)并且由此從缸套活塞32分開，缸套活塞32落座在保持單元5處,保持單元5被設(shè)計(jì)為在汽缸2內(nèi)部的保持環(huán)。因?yàn)楦滋谆钊?2落座在保持單元5處并且主活塞31從缸套活塞32分離，因此缸套活塞32中的掃氣空氣開ロ 320打開，從而形成了開ロ橫截面111，經(jīng)由開ロ橫截面111掃氣空氣可以如箭頭41所指示流入到燃燒空間200中。參照?qǐng)D3，最后示意性示出了對(duì)于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的具有減震元件10的汽缸裝置I而言特別相關(guān)的第二實(shí)施方式，其中減震元件10設(shè)計(jì)為呈間隔元件形式的設(shè)定裝置11。
在該實(shí)例中，設(shè)定裝置11和/或減震元件10是液壓元件,該液壓元件能夠經(jīng)由未示出的液壓管路以可預(yù)先確定的壓カ經(jīng)受預(yù)定量的液壓油，其中，在另ー個(gè)方面，缸套活塞32在設(shè)定到保持単元5上被減震時(shí)的減震カ是可設(shè)定的。在另ー個(gè)方面，同時(shí)或另選地，保持単元5與缸套活塞32之間的距離是可設(shè)定的，從而開ロ橫截面111和向燃燒空間200中供給掃氣空氣41能夠分別靈活地與操作條件相匹配。通過掃氣空氣供給的靈活可設(shè)定性，本發(fā)明的大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也能被首次用作“雙燃料”馬達(dá)，由于現(xiàn)在在掃氣過程中引入到燃燒空間200中的掃氣空氣41的量能夠首次在非常寬的范圍內(nèi)可變化地設(shè)定，該“雙燃料”馬達(dá)能被以可選的諸如煤氣、重油、柴油或者其它燃料的不同燃料操作。此外，在根據(jù)圖3的實(shí)施方式中，用于潤(rùn)滑油交換的排放孔12設(shè)置在汽缸2處。通過排放孔12，例如，來(lái)自汽缸2的運(yùn)行表面的潤(rùn)滑油能從汽缸2的內(nèi)部向外排出，并且能夠被處理掉或者被引導(dǎo)到重復(fù)使用的位置處。另選地，還可以經(jīng)由上述排放孔12將潤(rùn)滑油引入到汽缸2中。
此外，根據(jù)圖2a至圖4c，用于使主活塞31相對(duì)于缸套活塞32對(duì)中的對(duì)中裝置13設(shè)置在主活塞31和缸套活塞32處，從而，在另ー個(gè)方面，主活塞31可一次又一次地以緊貼(form-fitting)的方式引入到缸套活塞32中。并且，在另ー個(gè)方面，在活塞3的組合狀態(tài)下，主活塞31和缸套活塞32通常以緊貼的方式相配合，以使燃燒空間200就大部分來(lái)說在壓縮階段、燃燒階段和膨脹階段直到掃氣階段的開始期間相對(duì)于活塞子空間安全地密封。在該上下文中，對(duì)中裝置13僅僅通過實(shí)例的方式設(shè)置為在主活塞31的外表面處作為主活塞31的錐形構(gòu)造并且在缸套活塞32處呈相應(yīng)的倒錐形表面的形式。于是，如果在操作狀態(tài)下朝向上死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)的活塞被引導(dǎo)為從下死點(diǎn)UT開始，則主活塞31使其自身在缸套活塞32中自動(dòng)地對(duì)中并且由此關(guān)閉缸套活塞32的掃氣空氣開ロ 320，從而活塞3能夠再一次繼續(xù)其作為工作活塞的正常功能。參照?qǐng)D4a，示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)具體實(shí)施方式
，其中為了更好地理解圖4b，圖4a的實(shí)例以相應(yīng)的視圖再次示出，并且在圖4c中能夠看到根據(jù)圖4a和/或圖4b的缸套活塞32的內(nèi)部的更詳細(xì)的圖示。此外，在根據(jù)圖4a至圖4c的實(shí)施方式中，用于使主活塞31相對(duì)于缸套活塞32對(duì)中的對(duì)中裝置設(shè)置在主活塞31以及缸套活塞32處，從而同樣在該實(shí)例中，在另ー個(gè)方面，主活塞31通常可緊貼地引入到缸套活塞32中。并且，在另ー個(gè)方面，在活塞3的組合狀態(tài)下，主活塞31與缸套活塞32通常以緊貼的方式配合，以使燃燒空間在壓縮階段、燃燒階段以及膨脹階段直到掃氣階段的開始期間相對(duì)于活塞子空間安全地密封。在本實(shí)例中，對(duì)中裝置13被設(shè)置為在主活塞31的外表面處作為主活塞31的錐形構(gòu)造并且呈缸套活塞32的相對(duì)應(yīng)的反錐形表面的形式。此外，主活塞31具有第一安全防旋轉(zhuǎn)件1301，在該實(shí)例中具有多個(gè)第一安全防旋轉(zhuǎn)件1301和在缸套活塞32內(nèi)部的相應(yīng)數(shù)量的第二安全防旋轉(zhuǎn)件1302。在這一點(diǎn)上，第一安全防旋轉(zhuǎn)件1301和第二安全防旋轉(zhuǎn)件1302在活塞3的組合狀態(tài)下相互配合，以便至少在壓縮階段、燃燒階段和膨脹階段直到掃氣階段開始期間，安全地防止了缸套活塞32抵靠主活塞31的旋轉(zhuǎn)。此外，減震元件10也分別地設(shè)置在第一安全防旋轉(zhuǎn)件1301處，減震元件被設(shè)計(jì)為設(shè)定裝置11，其中設(shè)定裝置11也可以是合適的液壓、氣動(dòng)或者電氣設(shè)定裝置11和/或減震 元件10，其特別地可以是僅僅具有可移置的弾性路徑的彈簧元件。自然理解的是，在該申請(qǐng)的框架中通過實(shí)例描述的實(shí)施方式僅僅是為了理解，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)例。特別地，所述實(shí)施方式還能夠被有利地組合。
權(quán)利要求
1.一種用于縱向掃氣往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的汽缸裝置，尤其是用于一種緩慢運(yùn)行的縱向掃氣大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸裝置，所述汽缸裝置包括具有燃燒空間(200)和入口區(qū)域(22)的汽缸(2)，在所述汽缸(2)中安裝有能夠在上死點(diǎn)和下死點(diǎn)(UT)之間沿著汽缸軸線(Z)來(lái)回移動(dòng)的活塞(3)，并且其中在所述汽缸(2)處設(shè)置有掃氣空氣入口(4)以將掃氣空氣(41)引入到所述燃燒空間(200)中，所述汽缸裝置的特征在于所述活塞(3)是兩部分式活塞(3)，所述兩部分式活塞(3)包括具有活塞環(huán)(33)的缸套活塞(32)以及位于所述缸套活塞(32)中的主活塞(31);并且用于所述缸套活塞(32)的保持單元(5)設(shè)置在所述汽缸(2)處，使得所述缸套活塞(32)能夠在所述下死點(diǎn)(UT)附近被所述保持單元(5)相對(duì)于所述汽缸軸線(Z)從所述主活塞(31)提升，使得所述掃氣空氣(41)能夠從所述入口區(qū)域(22)通過所述缸套活塞(32)的掃氣空氣開口(320)被引入到所述燃燒空間(200)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽缸裝置，其中在所述保持單元(5)處和/或在所述缸套活塞(32)處設(shè)置有減震元件(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的汽缸裝置，其中設(shè)置有設(shè)定裝置(11)以使所述掃氣空氣開口(320)的開口橫截面(111)是可設(shè)定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽缸裝置，其中所述設(shè)定裝置(11)是液壓、氣動(dòng)或者電氣設(shè)定裝置(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的汽缸裝置，其中所述設(shè)定裝置(11)設(shè)置在所述保持單元(5)處和/或設(shè)置在所述缸套活塞(32)處，并且其中所述減震元件(10)特別地形成為設(shè)定裝置(11)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的汽缸裝置，其中在所述汽缸(2)處設(shè)置有排放孔(12)用于潤(rùn)滑油的交換。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的汽缸裝置，其中在所述主活塞(31)處和/或在所述缸套活塞(32)處設(shè)置有對(duì)中裝置(13)，以使所述主活塞(31)相對(duì)于所述缸套活塞(32)對(duì)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽缸裝置，其中所述對(duì)中裝置(13)是引導(dǎo)襯套、或者是所述主活塞(31)的錐形形式或所述缸套活塞(32)的錐形形式。
9.一種用于具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的汽缸裝置(I)的縱向掃氣往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)尤其是緩慢運(yùn)行的縱向掃氣大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，所述活塞能夠安裝到所述汽缸裝置(I)的汽缸(2)中，并且能夠在上死點(diǎn)與下死點(diǎn)(UT)之間沿著汽缸軸線(Z)來(lái)回移動(dòng)，其特征在于，所述活塞(3)是兩部分式活塞(3)，所述兩部分式活塞(3)包括具有活塞環(huán)(33)的缸套活塞(32)以及能夠定位在所述缸套活塞(32)中的主活塞(31)，從而在安裝狀態(tài)下，所述缸套活塞(32)能夠在所述下死點(diǎn)(UT)附近被保持單元(5)相對(duì)于所述汽缸軸線(Z)從所述主活塞(31)提升。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的活塞，其中在所述缸套活塞(32)處設(shè)置有減震元件(10)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的活塞，其中設(shè)置有設(shè)定裝置(11)以使在所述安裝狀態(tài)下所述缸套活塞(32)的掃氣空氣開口(320)的開口橫截面(111)是可設(shè)定的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的活塞，其中所述設(shè)定裝置(11)是液壓、氣動(dòng)或者電氣設(shè)定裝置(11)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的活塞，其中所述設(shè)定裝置(11)設(shè)置在所述缸套活塞(32)處，并且其中所述減震元件(10)特別地形成為設(shè)定裝置(11)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任ー項(xiàng)所述的活塞，其中在所述主活塞(31)處和/或在所述缸套活塞(32)處設(shè)置有對(duì)中裝置(13)，以使所述主活塞(31)在所述缸套活塞(32)中對(duì)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的活塞，其中所述對(duì)中裝置(13)是引導(dǎo)襯套、或者是所述主活塞(31)的錐形形式或所述缸套活塞(32)的錐形形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于縱向掃氣往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的汽缸裝置1，尤其是用于一種緩慢運(yùn)行縱向掃氣的大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括具有燃燒空間200和入口區(qū)域22的汽缸2，在汽缸2中在上死點(diǎn)和下死點(diǎn)UT之間安裝有沿著汽缸軸線Z來(lái)回可移動(dòng)的活塞3，并且在汽缸2處設(shè)有掃氣空氣入口4以便將掃氣空氣41引入到燃燒空間200中，其特征在于，活塞3是兩部分式活塞3，該兩部分式活塞3包括具有活塞環(huán)33的缸套活塞32和定位在缸套活塞32中的主活塞31并且用于缸套活塞32的保持單元5設(shè)置在汽缸2處，以使缸套活塞32在下死點(diǎn)UT附近能被保持單元5相對(duì)于汽缸軸線Z從主活塞31提升，以使掃氣空氣41可從入口區(qū)域22通過缸套活塞32的掃氣空氣開口320引入到燃燒空間200中。
文檔編號(hào)F02F3/00GK102691565SQ20121002773
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者M·斯塔克 申請(qǐng)人:瓦錫蘭瑞士公司