用于大型二沖程渦輪增壓壓縮點火式內燃機的頂活塞環制造技術

頂活塞環，用于在具有十字頭的大型二沖程渦輪增壓壓縮點火式內燃發動機的活塞中的槽中在活塞環組中使用。頂活塞環包括：環本體，具有上環面、下環面、外環面、內環面和在環隔離部處的第一接合端部和第二接合端部。第一接合端部包括周向延伸指狀件，第二接合端部包括為了密封性地并可滑動地容納指狀件而成形并設定尺寸的周向延伸凹部。指狀件具有在指狀件的周向范圍中的至少一部分上周向延伸的徑向突出的舌狀件。凹部具有凹槽，凹槽在凹部的周向范圍中的至少一部分上周向延伸。舌狀件和凹槽的形狀在徑向和軸向方向上互補，并且凹槽容納舌狀件的周向范圍中的至少一部分。

【技術實現步驟摘要】
用于大型二沖程渦輪增壓壓縮點火式內燃機的頂活塞環
本專利技術涉及一種用于具有十字頭的大型二沖程渦輪增壓單向流掃氣內燃發動機的頂活塞環，特別是一種設置有具有接合端部的環隔離部以形成氣密環的頂活塞環。
技術介紹
具有十字頭的大型二沖程渦輪增壓單向流掃氣發動機通常用在海洋船只的推進系統中或作為發電廠中的原動機。通常，這些發動機在重燃油或其他便宜的可燃制品或氣體下操作。發動機活塞具有環組，該環組針對燃燒壓力進行密封從而防止燃燒氣體穿透掃氣空間。此外，活塞環確保了潤滑油膜均勻分布。環組中的活塞環對于針對在大約250bar的壓力和大約1800°K的平均氣溫下的壓縮空氣和燃燒氣體以大約10m/s的平均活塞速率振蕩并僅使用幾滴油作為潤滑的活塞進行密封，并且所有活塞環具有數千小時的期望壽命。因此，對活塞環的主要要求是在高溫下高的耐磨損和耐腐蝕以及低的彈性下降。由于在重燃油下操作時生成的燃燒氣體的侵略性，使用用特殊的汽缸潤滑油(其保護氣缸襯套的內壁免受燃燒氣體的侵略性成分影響)來潤滑氣缸襯套的內壁。對汽缸潤滑和相關構件(如直徑在25cm與108cm之間的活塞)的尺寸的規定是大型二沖程渦輪增壓單流掃氣發動機的環組不同于更小的四沖程柴油發動機的環組的原因。具有十字頭的大型二沖程渦輪增壓單流掃氣發動機的環組通常包括三個或四個活塞環，其中頂活塞環是CPR環，即活塞中的頂活塞環或凹槽具有卸壓凹槽，該卸壓凹槽允許熱氣從燃燒室到頂活塞環的下側的界限明確且受控制的流動，從而減少頂環上的壓力下降并將負荷分布在環組中的多個環上。WO02070926公開了具有環隔離部的頂活塞環。環隔離部由環本體上的接合端部形成。一個端部具有與頂活塞環的外表面和下表面齊平的指狀件。另一個端部具有通向頂活塞環的外表面和下表面的凹部。指狀件與凹部滑動地接合，但結果是不氣密的，給予燃燒氣體去往活塞凹槽與活塞環之間的背側空間的自由通道。該燃燒氣體流集中在隔離部區域中，從而加熱指狀件。指狀件在接觸氣缸襯套的接觸面處是最涼的。產生的溫度梯度引起指狀件變形并引起指狀件的尖端與氣缸襯套之間的硬接觸。指狀件的過度磨損和失效能夠導致，并可以引起頂活塞環的失效。該已知的活塞環導致以下缺點。在發動機循環期間，第一環與第二環之間的內環壓力將升高到氣缸壓力以上，導致頂環升起。只要第一環上方的壓力高于第一環下方的壓力，第一環將停靠在第一環凹槽的基底處。一旦第一環下方的壓力最高，第一環將移動并停靠在第一環凹槽的頂部處。由于環端部沒有在軸向方向上同時鎖定，所以環間隙可能不會同時升起。由于鎖定部的非對稱設計而在鎖定部周圍存在小壓力差。當壓力確定升起時，一個環端部往往在另一環端部之前升起。這是危險的，因為該不均勻升起產生了通過鎖定部的氣體通道。這樣的氣體通道對環是有害的，因為熱負荷增加并導致環鎖定部的不期望的熱變形，進一步導致鎖定部周圍的差的密封。另外，由于壓力，在活塞環上產生扭矩。這導致在鎖定部的后接頭處的成角度開口。此通道將產生對鎖定部的熱輸入。這又導致鎖定部的熱過熱，并且結果造成差的密封能力。US2009/0051117公開了具有接合端部的活塞環，一個端部限定了周向延伸指狀件并且另一個端部限定了用于容納指狀件的匹配的凹部。指狀件具有徑向定向的舌狀件，該舌狀件被容納在向凹部開口的凹槽中。凹槽在徑向方向上開口，即凹槽通向內環表面。該已知的活塞環在徑向方向上不氣密，因為當接合端部沒有完全被壓合在一起并且接合端部在使用中從不被完全壓合在一起時，在凹槽的徑向延伸底部與舌狀件的徑向延伸尖端之間將存在間隙。
技術實現思路
在此背景下，本申請的目的是提供一種克服上述問題或至少緩解上述問題的頂活塞環。根據第一方面，此目的通過提供一種頂活塞環來實現：該頂活塞環用于與在具有十字頭的大型二沖程渦輪增壓壓縮點火式內燃發動機的活塞的側壁中的各個環狀環凹槽中的多個下活塞環一起在活塞環組中使用以針對活塞上方的燃燒室中的壓力進行密封，頂活塞環包括：環本體，該環本體具有上環面、下環面、外環面、內環面和在允許頂活塞環伸縮的環隔離部處的第一接合端部和第二接合端部；第一接合端部包括周向延伸指狀件，第二接合端部包括為了密封性地并可滑動地容納指狀件而成形并設定尺寸的周向延伸凹部；指狀件具有徑向突出的舌狀件，舌狀件在指狀件的周向范圍中的至少一部分上周向延伸；凹部具有凹槽，凹槽在凹部的周向范圍中的至少一部分上周向延伸，具有徑向深度(D)舌狀件和凹槽的形狀在徑向和軸向方向上互補，并且凹槽容納舌狀件的周向范圍中的至少一部分。通過用具有包括周向延伸指狀件的接合端部和包括用于容納指狀件的凹部的另一個協作的接合端部在頂活塞環中設置舌狀件和凹槽構造(該構造在軸向上提供了接合端部的有效機械接合(聯鎖))，可以構造既氣密又機械穩定的頂活塞環。在第一方面的第一可實現形式中，舌狀件的徑向高度略小于凹槽的徑向深度。在第一方面的第二可實現形式中，舌狀件和凹槽被配置為用于可滑動接合，其允許端部之間在周向方向上的相對運動并且防止端部之間在軸向方向上的相對運動。在第一方面的第三可實現形式中，舌狀件和凹部是彎曲的，并且舌狀件和凹部具有與活塞環的曲率對應的相同的曲率半徑。在第一方面的第四可實現形式中，凹部的周向范圍被分成近端部分和遠端部分，其中近端部分最靠近環本體；指狀件的周向范圍被分成近端部分和遠端部分，其中近端部分最靠近環本體；凹部的近端部分通向外環面和下環面，凹部的遠端部分通向外環面、下環面和上環面；指狀件的近端部分與外環面和下環面齊平；指狀件的近端部分的至少徑向外部與上環面齊平，并且指狀件的遠端部分與外環面和下環面齊平。在第一方面的第五可實現形式中，指狀件的近端部分具有豎直壁，豎直壁具有與外環面齊平的面和與上環面齊平的面。在第一方面的第六可實現形式中，第二接合端部具有用于容納豎直壁的凹部。在第一方面的第七可實現形式中，凹部由下橫壁和第一橫壁以及第二橫壁限定，第二橫壁在凹部的近端部分中完全延伸至外環面，并且第一橫壁在凹部的遠端部分中僅在一定程度上向外環面延伸，以便產生適于至少部分地容納豎直壁的凹部。在第一方面的第八可實現形式中，凹部通向內環面和外環面。在第一方面的第九可實現形式中，主環本體是非圓形的，使得氣缸襯套與頂活塞環的外環面之間的壓力在隔離部區域比在頂活塞環的其余周邊上更低。在第一方面的第十可實現形式中，頂環是回火硬化鑄件。在第一方面的第十一可實現形式中，頂活塞環涂覆有熱噴涂層或電鍍涂層。在第一方面的第十二可實現形式中，頂活塞環具有至少兩個受控滲漏凹槽，用于允許氣體從燃燒室到頂活塞環的下側的受控流動。在第一方面的第十三可實現形式中，凹部的近端部分僅通向外環面和下環面。在第一方面的第十四可實現形式中，指狀件的遠端部分僅與外環面和下環面齊平。在第十五可實現形式中，徑向突出的舌狀件是徑向向內突出的舌狀件。在第十六可實現形式中，徑向突出的舌狀件是徑向向外突出的舌狀件。根據本公開的發動機和方法的其他目的、特點、優點和性質將從詳細的說明中變得明顯。附圖說明在本專利技術說明書的以下詳細部分中，將參照附圖中所示的示例性實施方式更詳細地解釋本專利技術，其中：圖1是貫穿安裝在氣缸襯套中的活塞的一部分的截面，示出具有四個活塞環的環組，圖2是貫穿安裝在氣缸襯套中的活塞的截面，以更大比例示本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種頂活塞環(4)，用于與在具有十字頭的大型二沖程渦輪增壓壓縮點火式內燃發動機的活塞(1)的側壁中的各個環狀環凹槽(3)中的多個下活塞環(6)一起在活塞環組中使用以針對所述活塞(1)上方的燃燒室(2)中的壓力進行密封，所述頂活塞環(4)包括：環本體，具有上環面(16)、下環面(17)、外環面(11)、內環面(12)和在允許所述頂活塞環(4)伸縮的環隔離部處的第一接合端部和第二接合端部(8，9)，所述第一接合端部(8)包括周向延伸指狀件(23)，所述第二接合端部(9)包括周向延伸凹部(28)，所述周向延伸凹部(28)的形狀和尺寸適于密封性地和可滑動地容納所述指狀件(23)，所述指狀件(23)，具有徑向突出的舌狀件(51)，所述舌狀件(51)在所述指狀件(23)的周向范圍中的至少一部分上周向延伸，其特征在于，所述凹部(28)設有凹槽(52)，所述凹槽(52)在所述凹部(28)的周向范圍中的至少一部分上周向延伸，具有一徑向深度(D)，所述舌狀件(51)和所述凹槽(52)的形狀在徑向和軸向方向上互補，并且所述凹槽(52)被配置成容納所述舌狀件(51)的周向范圍的至少一部分。

【技術特征摘要】
2015.11.12 DK PA2015707371.一種頂活塞環(4)，用于與在具有十字頭的大型二沖程渦輪增壓壓縮點火式內燃發動機的活塞(1)的側壁中的各個環狀環凹槽(3)中的多個下活塞環(6)一起在活塞環組中使用以針對所述活塞(1)上方的燃燒室(2)中的壓力進行密封，所述頂活塞環(4)包括：環本體，具有上環面(16)、下環面(17)、外環面(11)、內環面(12)和在允許所述頂活塞環(4)伸縮的環隔離部處的第一接合端部和第二接合端部(8，9)，所述第一接合端部(8)包括周向延伸指狀件(23)，所述第二接合端部(9)包括周向延伸凹部(28)，所述周向延伸凹部(28)的形狀和尺寸適于密封性地和可滑動地容納所述指狀件(23)，所述指狀件(23)，具有徑向突出的舌狀件(51)，所述舌狀件(51)在所述指狀件(23)的周向范圍中的至少一部分上周向延伸，其特征在于，所述凹部(28)設有凹槽(52)，所述凹槽(52)在所述凹部(28)的周向范圍中的至少一部分上周向延伸，具有一徑向深度(D)，所述舌狀件(51)和所述凹槽(52)的形狀在徑向和軸向方向上互補，并且所述凹槽(52)被配置成容納所述舌狀件(51)的周向范圍的至少一部分。2.根據權利要求1所述的頂活塞環(4)，其中，所述舌狀件(51)的徑向高度(H)略小于所述凹槽(52)的徑向深度(D)。3.根據權利要求1或2所述的頂活塞環(4)，其中，所述舌狀件(51)和所述凹槽(51)被配置為用于可滑動接合，所述可滑動接合允許所述第一端部和第二端部(8，9)之間在周向方向上的相對運動并防止所述第一端部和第二端部(8，9)之間在軸向方向上的相對運動。4.根據權利要求1至3中的任一項所述的頂活塞環(4)，其中，所述舌狀件(51)和所述凹部(52)是彎曲的，并且所述舌狀件(51)和所述凹部(52)具有與所述頂活塞環(4)的曲率對應的相同的曲率半徑。5.根據權利要求1至4中的任一項所述的頂活塞環，其中，所述凹部(28)的周向范圍被分成近端部分(46)和遠端部分(47)，其中所述近端部分(4...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·W·福格，A·G·蘇蕾，
申請(專利權)人：曼柴油機歐洲股份公司曼柴油機德國分公司，
類型：發明
國別省市：丹麥,DK