具有周期性变化的凹槽的活塞环的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及内燃机或压缩机的活塞环，更具体地说，设及一种在工作面上设置有 凹槽的活塞环，凹槽在圆周方向上具有周期性变化的宽度和变化的、可变深度。
【背景技术】
[0002] 现代的，大体积船用发动机仍然是二冲程柴油发动机，因为该种类型的发动机可 W用该种方式设计，即速度通常在从约50转/分到250转/分的范围内（通常低于100转 /分），功率可W高达约100MW，该取决于汽缸的数目。该种大体积、低速运行的两冲程船用 发动机优选直接作用于螺旋奖的驱动轴，因为降低转速的减速齿轮由于该发动机的转速可 W省略。
[0003] 该种大体积两冲程发动机通常具有两路分开的油回路，一路用于发动机润滑，一 路用于汽缸润滑。汽缸润滑确保在合适的时间点提供足够的润滑油W保证汽缸表面和活塞 环的充分润滑。
[0004] 汽缸润滑油通过衬套喷射到活塞室，取决于机器的负载。活塞环在该润滑膜，支撑 面上工作。该里喷射尽可能少的润滑油是一个尤其重要的问题，W节省成本并防止过度润 滑。汽缸润滑发生在，例如在冲程的上S分之一，利用润滑油累通过例如设置在汽缸壁的平 面上的润滑油进口，提供润滑油进入到汽缸使得活塞和活塞环的润滑尽可能W最佳的方式 保证。油供给到汽缸通常用气体背压的方法进行。
[0005] 例如，可W使用润滑油喷射系统，通过喷嘴W精确计量的方式喷射润滑油到汽缸 内。计算机控制系统记录位置，在该位置活塞被定位，然后有针对性的供给润滑油。该在高 压时进行，W致于润滑油喷射得非常精细，W获得汽缸套的可能的最为均匀的湿润，但针对 活塞环位置和摩擦实际发生位置。
[0006] 如果考虑到现代的，大体积二冲程船用发动机W高达2500mm的冲程运转在约50 转/分到250转/分的速度，可用于润滑油的供给W及供给的润滑油的分配的时间跨度是 短暂的，并且是目前确保润滑质量的重大挑战。如果假设，例如一个汽缸具有900mm的（内） 直径和围绕汽缸壁的圆周均匀分布8个油供给进口，在可用的时间跨度内供给的润滑油必 须分布在圆周方向的从各个进口开始超过约350mm的长度。
[0007] 已经发现，用一个或多个活塞环的常规设计，在圆周方向（最大约3% )得不到或 只能得到非常低的润滑油分布，由于在圆周方向没有足够的压力梯度。
【发明内容】
[000引本发明的应用领域大体上是内燃机领域，包括非船用的。
[0009] 本发明的目的在于提供一种确保低油耗和减少漏气的活塞环，具有充分的润滑条 件，并且可W廉价地制造。
[0010] 该目的用具有权利要求1的特征的活塞环来实现。
[0011] 根据本发明，凹槽设置在活塞环的工作面上，位于两大致凸出地弯曲的工作面部 分之间。所述凹槽在圆周方向具有周期性变化的深度轨迹和周期性变化的宽度轨迹。
[0012] 所述活塞环的工作面W该样的方式形成，可W在一个由所述凹槽和相对工作面形 成的空腔内接收润滑油。凹槽的周期性变化的深度轨迹和周期性变化的宽度轨迹导致流体 动力压力在圆周方向建立或产生（尤其与宽度轨迹和深度轨迹一起周期性的变化），在运 行期间。所述流体动力压力导致压力梯度，从而导致润滑油流动和润滑油的圆周分布。流 体动力影响润滑油的分布从而导致供给或喷射到凹槽中的润滑油的所需要量的减少和更 均匀的分布，关于圆周方向。
[0013] 圆周方向的均匀的润滑油支撑面因此理想地获得，W确保充分的润滑条件，W尽 可能均匀地密封漏气（或者获得尽可能低的漏气），在活塞工作方向有效地剥离润滑油并 允许超转。
[0014] 本发明的有益的实施例都包含在从属权利要求中。
【附图说明】
[0015] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0016] 图1(a)和1(b)示出了穿过根据本发明的一实施例的活塞环的第一（径向）横截 面和第二（径向）横截面；
[0017] 图2(a)示出了根据图1中所示的根据本发明的活塞环的工作面的局部平面图，工 作面工作在圆周方向；
[0018] 图2(b)和2(c)示出了设置在工作面上的凹槽的深度分布或深度的轨迹，根据图 2(a)所示的活塞环的工作面局部，工作面工作在圆周方向；
[0019] 图2(d)示出了设置在工作面中的凹槽的宽度的轨迹，根据图2(a)所示的活塞环 的工作面局部，工作面工作在圆周方向；
[0020] 图3 (a)和3化）不出了根据本发明的另一实施例的活塞环的立体局部视图和剖视 图；
[0021] 图4(a)和4(b)示出了根据本发明的另一实施例的凹槽W及凹槽宽度和深度的示 意性的功能说明轨迹。
【具体实施方式】
[0022] 图1示出了穿过本发明的活塞环1的两个（径向）横截面，它们在圆周方向上彼 此隔开。根据发明的带有凹槽的活塞环1，在图1中所示，同时优选作为压缩和油控制环，在 其背对燃烧室的外部、轮廓边具有切口或凹槽2,即在活塞环1的轮廓工作面3上，所示凹槽 在图1中示意性的说明。活塞环1还具有面向燃烧室31的侧面5,和面向油室32的侧面 6,W及内圆周面7。
[0023] 应当指出的是，虽然上文和下文描述设及根据本发明的活塞环1的用途，用于内 燃机中的活塞，尤其是在两冲程内燃机中，但对于本领域的技术人员是一目了然的，根据本 发明的实施例的活塞环也可W用在压缩机中。
[0024] 工作面3具有一轮廓，其被分成两部分。工作面轮廓的第一部分10大致凸出地弯 曲，第二部分12同样地大致凸出地弯曲。两凸出地弯曲部分10、12每个具有顶点B1、B2， 或者每个具有顶线11、13,其沿横截面的外圆周运行。
[0025] 两凸出地弯曲部分10、12的工作面轮廓优选关于活塞环1的中平面对称（镜像对 称），如图1(a)和1(b)所示。然而，应当理解的是，本发明并不局限于两凸出地弯曲部分 10、12的对称设置，但两凸出地弯曲部分10、12可W关于与中平面平行的平面对称（镜像对 称）或不对称。
[0026] 工作面轮廓的第一凸出地弯曲部分10优选形成于活塞环1的工作面3的轴向尺 寸的0%~33%范围内，第一凸出地弯曲部分10的顶点B1进一步优选位于大致约为活塞 环1的工作面3的轴向尺寸的25% ±5%处。
[0027] 工作面轮廓的第二凸出地弯曲部分12优选形成于活塞环1的工作面3的轴向尺 寸的66%~100%范围内，第一凸出地弯曲部分10的顶点B1进一步优选位于大致约为活 塞环1的工作面3的轴向尺寸的75% ±5%处。
[002引在沿圆周方向运行的顶线11、13的区域内，活塞环1密封，相对于相对的工作面 30,例如汽缸套，W防止由燃烧室31漏气。活塞运动导致流体动力油膜在活塞环1和相对 工作面30之间形成，由于活塞运动，该油膜形成在活塞环1和相对工作面30之间，并确保 该些部件之间的充分润滑。在剖视图中，运行在圆周方向的顶线11U3W顶点B1、B2示出。
[0029] 切口或凹槽2在凸出地弯曲部分10、12之间延伸。凹槽2具有沿圆周方向变化的 宽度B和沿圆周方向变化的深度T。图1(a)示意性的示出了穿过凹槽2的第一（径向）横 截面，具有一最大宽度Bm。济最小深度Tmi。，图1化）示意性的示出了穿过凹槽2的第二（径 向）横截面，具有最小宽度Bmi。和最大深度Tm"。
[0030] 应当指出的是，切口或凹槽2设置成接收润滑油。凹槽2的变化的深度T和变化的 宽度BW该样一种方式设计，优选获得在圆周