具有变化顶线的活塞环的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及内燃机或压缩机活塞环，更具体地说，涉及一种具有变化顶线的活塞 环，顶线设置在运行在圆周方向的工作面上，并在轴向方向上周期性变化。
【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，因为这种类型的发动机可 以用这种方式设计，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），功率可以高达约100MW，这取决于汽缸的数目。这种大体积、低速运行的两冲程船用 发动机优选直接作用于螺旋桨的驱动轴，因为降低转速的减速齿轮由于该发动机的转速可 以省略。
[0003] 这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以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。这里喷射尽可能少的润滑油是一个尤其重要的问题，以节省成本并防止过度润 滑。汽缸润滑发生在，例如在冲程的上三分之一，利用润滑油泵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以最佳的方式 保证。油供给到汽缸通常用气体背压的方法进行。
[0005] 例如，可以使用润滑油喷射系统，通过喷嘴以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。这在高 压时进行，以致于润滑油喷射得非常精细，以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以高达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以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] 有例如由美国专利US3851889中已知的活塞环，具有通过斜面、凹槽或切口的方 式在油流中产生的湍流，斜面设置在活塞环的工作面的一侧边，凹槽或切口设置活塞环上 并环绕圆周，其结果是，系统中的油流被主要引导在活塞环运动的优选方向（向下）。专利 文献DE871390描述了一种活塞环，在工作面上环绕圆周设置有袋状凹陷，所述凹陷旨在促 进油进入相互滑动的面之间的间隙的通道。
[0008] 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】
[0009] 本发明的应用目的是所有内燃机，包括非船用的。
[0010] 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，并且可以廉价地制造。
[0011] 该目的用具有权利要求1的特征的活塞环来实现。优选配置形成从属权利要求的 主体。
[0012] 根据本发明，提出了一种新型活塞环工作面轮廓。活塞环的工作面具有大致凸出 地弯曲的轮廓，轮廓具有顶点或支点，顶点或支点的在工作面上的轴向位置关于圆周方向 变化。
[0013] 活塞环的工作面以这种方式成形，导致在运行时在圆周方向建立或产生流体动力 压力（尤其是与顶点的轴向位置一起变化）。所述流体动力压力产生压力梯度，从而导致润 滑油流动以及润滑油的圆周分布。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。
[0014] 圆周方向的均匀的润滑油支撑面因此理想地获得，以确保充分的润滑条件，以尽 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。
[0015] 本发明的一方面在于，油在圆周方向输送以使较少的油被消耗。为此，顶点在圆周 方向在轴向高度不断变化或改变，但优选没有凹部或孔或槽存在于工作面，如现有技术中 的情况。
[0016] 一种包括至少两个活塞环的系统也优选地提供。两个活塞环的每一个为根据本发 明形成。在系统设置中，根据本发明的两个活塞环的顶点的周期性变化的轴向位置的轨迹 相位偏移180°。
[0017] 活塞环优选以这种方式形成，顶点的轴向位置的变化在圆周方向上是周期性的， 优选地，周期性变化的轴向位置的周期数目是整数。
[0018] 还优选为，活塞环上的顶点（B1)的轴向位置的轨迹关于与活塞环1的中平面相同 或平行的平面大致对称。
[0019] 还优选为，活塞环上的顶点（B1)的轴向位置的轨迹关于与活塞环1的中平面相同 或平行的平面不对称。
[0020] 此外，活塞环上的顶点（B1)的轴向位置优选具有约为活塞环1的轴向尺寸的50% 至60 %的总变化量。
[0021] 此外，活塞环上的顶点（B1)的轴向位置的轨迹的周期数目优选位于4和36之间 的范围，且包括4和36。
[0022] 最后，在包括至少两个活塞环的系统中，两个活塞环的每一个优选如以上所述的 活塞环，至少两个活塞环的顶点的周期性变化的轴向位置的轨迹相位偏移180°。
【附图说明】
[0023] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0024] 图l(a)、l(b)和1(c)示出了经过根据本发明一实施例的活塞环的第一（径向） 横截面、第二（径向）横截面和第三（径向）横截面，每个横截面位于不同的角位置；
[0025] 图2(a)示出了根据本发明图1中所示的活塞环的工作面的局部平面图，工作在圆 周方向；
[0026] 图2(b)示出了工作面的轮廓的顶线轨迹，根据图2(a)中所示的活塞环的工作面 的局部，工作在圆周方向；
[0027] 图3示出了根据本发明的另一实施例的活塞环的局部立体示意图；以及
[0028] 图4通过例子示出了根据本发明的另一实施例的工作面的轮廓的顶线的功能性 描述轨迹。
【具体实施方式】
[0029] 图1(a)至1(c)示出了经过根据本发明的活塞环1的（径向）横截面，它们在圆 周方向相互间隔