CN101846010B - 具有用于润滑剂分布的装置的气缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有用于润滑剂分布的装置的气缸，具体而言，涉及用于容纳配备有至少一个活塞环的活塞的用于往复活塞式发动机的气缸，该气缸包括用于润滑剂的容纳和分布的缝状切口。缝状切口布置在滑动面处。缝状切口包括第一部分和第二部分，第一部分包括第一和第二端部，第一端部包括第一孔口并且第二端部包括第二孔口。第二部分包括第二和第三端部，第三端部包括第三孔口，并且第一和第三孔口布置在经过缝状切口的活塞环下方而第二孔口同时布置在经过缝状切口的活塞环上方，以使得当活塞环位于第一或第三孔口中的一个和第二孔口之间的位置中时，可在位于活塞环上方的气缸内部空间和位于活塞环下方的气缸内部空间之间形成用于润滑剂的通道。

Description

具有用于润滑剂分布的装置的气缸

技术领域

本发明涉及一种包括用于润滑剂分布的装置的用于往复活塞式发动机的气缸。

背景技术

在大型两冲程发动机或同样四冲程发动机中，由于待润湿表面较大，因此润滑剂的分布证明是关键性的。润滑剂运动通过布置在气缸周缘处的有限数量的供给口而进入气缸的内部空间中。为了使液体润滑剂均匀地分布在气缸的内壁上，设置了周缘的凹槽(groove)，例如在文件FR1174532中所示的那样。然而，在发动机的长期运行中已经发现，这些凹槽尤其在气缸负荷非常大的部分(该部分自最上面的活塞环的上死点起在活塞的下死点方向上延伸大约15％)中遭受显著材料损耗(material loss)。由于该区域中常见的可达200bar的高压且由于可达超过300℃的高温，因此将由于热膨胀而发生活塞截面以及活塞环截面的增大。通过压力在气缸内壁的方向上按压松动安置的活塞环，这对于在燃烧室中建立压力来说是所期望的，但这通过气缸内壁处的剪切力而伴随有大负荷。由于这些剪切力，由沿周缘凹槽形成的区段在长期的运行中受到磨损(remove)或变平。其必然的结果为在长期运行中不再保证润滑剂的均匀分布。如果缺少了润滑剂的均匀分布，则至少局部地发生固体摩擦(即，活塞环外表面和气缸内壁之间的直接接触)，从而不仅损害了滑动性能，而且可发生上文所描述的材料损耗和气缸内壁的进一步损伤。为了解决这个问题，在文件WO98/53192中或在文件EP 0 299 174 A1中建议在气缸负荷非常大的部分中提供凹部，这些凹部设计成以环状形式布置在气缸周缘处的凹槽或设计成凹槽区段。由此，在气缸内壁负荷极重的区域中的确可实现更均匀的润滑剂分布。然而，这种改进限于所提及的自最上方的活塞环的上死点起至20％的长度区域。此外，环形凹槽具有其它缺点。活塞环的边缘由凹槽的边缘接触，从而这些边缘具有大的材料损耗，这种材料损耗太大并可导致这些边缘的损伤。

作为备选方案，在文件EP 0 943 794中已建议预见到凹槽，由此这些凹槽同样构成凹部。润滑剂可积聚在这些凹槽中。由于凹槽相对于活塞环倾斜，因此凹槽的一部分在运行中定位在活塞环上方而凹槽的另一部分定位在活塞环下方。活塞环上方的空间和活塞环下方的空间之间发生压力均衡。这些凹槽可彼此平行地布置在彼此之上或可布置成彼此交叉。这些凹槽还用作用于润滑剂的储存件，以用于使暂时性局部的未达最佳标准的润滑剂供应达到平均水平(level out)，从而使不足的润滑达到平均水平。从中得出，凹槽形成局部润滑剂储存件以滑剂供应中的局部变化达到平均水平。然而，凹槽首先用于压力均衡，这意味着用于气体通道(passage)。通过在文件WO97/42406中所公开的凹部同样获得这种压力均衡。因此，仅可在凹部的最邻近处局部地获得润滑剂分布的改善。

出于所有这些原因，实际的润滑剂消耗超过了用于活塞和气缸的滑动副的润滑所需的最低润滑剂量。除了尤其对于大型发动机而言成本相当大以外，润滑剂消耗还表示环境污染。由活塞式发动机所排放的废气颗粒大部分来源于润滑剂。

发明内容

因此，本发明的目的是，在用作滑动面的气缸的全长上(即在从上死点区延伸至下死点区的区域中)实现润滑剂的均匀分布。本发明的另一目的是降低润滑剂消耗。

用于容纳配备有至少一个活塞环的活塞的用于活塞式发动机的气缸包括用于润滑剂的容纳和分布的缝状(slit-shaped)切口。该气缸包括用于活塞的滑动面，其中，该滑动面从上死点区延伸到布置在气缸上的一排驱气开口(scavenging slit)。缝状切口布置在滑动面处。

将上死点区定义为最上面的活塞环的死点所处的平面。

缝状切口包括第一部分和第二部分，其中，第一部分包括第一端部和第二端部，其中，第一端部包括通向气缸内部空间的第一孔口(opening)并且第二端部包括通向气缸内部空间的第二孔口，其中，第二部分包括第二端部和第三端部，其中，第三端部包括通向气缸内部空间的第三孔口并且第一孔口和第三孔口布置在经过缝状切口的活塞环下方而第二孔口同时布置在经过缝状切口的活塞环上方，以使得当活塞环位于第一或第三孔口中的一个和第二孔口之间的位置中时，可在位于活塞环上方的气缸内部空间和位于活塞环下方的气缸内部空间之间形成用于润滑剂的通道。

用于提供润滑剂的润滑剂源设置在气缸的内部空间中以用于活塞环和气缸内壁的滑动副。润滑剂经由设置在气缸的内壁处的入口(inlet opening)而从润滑剂源运动到活塞空间中。对其备选地或附加地，也可经由活塞进行润滑剂的供应。因此，在气缸的内壁处设置有入口以用于将润滑剂输送到活塞空间中。另外，设置了多个缝状切口，其端部互相连接，从而形成了沿着滑动面延伸的连续(throughgoing)通道，其中，用于供应润滑剂的入口布置在该连续通道中。

试验已证明，缝状切口不必包括润滑剂源以对摩擦系统带来积极效果。为此，缝状切口设置成润滑剂凹槽的形式，该润滑剂槽包括可与润滑剂源相连的入口。通常通过切削措施在气缸的内壁上产生润滑剂凹槽。气缸的内壁自然还可意指气缸衬垫的内壁。入口设计成使润滑剂能够在周向上分布。位于入口上游的润滑剂通道可尤其切向于气缸的内壁而延伸。入口可通到构造为缝状切口的润滑剂凹槽中；对此备选地或附加地，还可设置附加的润滑剂凹槽，其开始于入口处并且大致设在垂直于气缸轴线而指向的平面中。该附加的润滑剂凹槽在相对于入口的较远的距离处可具有连续减小的深度。此外，该附加的润滑剂凹槽的宽度也可随着与入口的间距增大而减小。

输送元件(例如喷嘴或带止回阀的节流点)同样可布置在润滑剂源和入口之间。

缝状切口布置在相对于润滑剂源的间距处以改善润滑剂在气缸的内壁上的分布。

缝状切口尤其可布置在与上死点区相距的这样的距离处，即，该距离达到高达活塞冲程的20％，优选达到活塞冲程的10％，尤其优选达到活塞冲程的5％。

令人惊讶地发现，与从现有技术中已知的解决方案相比，设置有缝状切口以及端部互相连接从而形成了连续的通道的多个缝状切口的活塞式发动机具有更低的润滑剂消耗。因此，与传统的解决方案相比，即使不对摩擦副的滑动特性做出修改并且也不改变活塞式发动机的运行状态，也可减小从润滑剂源所供应的润滑剂的输送量。

连续通道用于经由一个或多个入口而到达气缸的内部空间的润滑剂的分布。

由此得出，与现有技术解决方案所预期的相比，借助于根据本发明的解决方案可出乎意料地降低润滑剂的消耗，因为已发现可降低润滑剂的损耗。

如果活塞执行压缩冲程，则活塞环沿着气缸的内壁滑动。在多种情况下，多个活塞环附接至活塞。因此，位于内壁处的润滑剂至少部分地由最接近工作室的活塞环所俘获(take up)。工作室可理解为气缸的内部空间的区域(燃料位于该区域中)。在气缸垂直布置时，这是最上面的活塞环。

由活塞环所俘获的润滑剂聚集在活塞环上并且在传统的解决方案中将进入工作室中并且在该处与燃料一起被消耗。如果这种润滑剂遇到(impact)缝状切口，则这种缝状切口填充有润滑剂。一旦活塞环位于这样的位置中(即，在该位置中，第二孔口位于活塞环上方而第一和第三孔口位于活塞环下方的位置，就出现压力均衡。

这种压力均衡越快出现，则缝状切口就越靠近上死点区；也就是说，其取决于相对于上死点区的距离。

压力均衡引起润滑剂经由缝状切口输送回到第一和第三孔口。这意味着润滑剂以侧流的方式自工作室起在包括驱气开口的吸入侧(intake side)的方向上流动经过活塞环。如果多个活塞环布置在活塞上，则侧流然后被导引经过限制工作室的第一活塞环而进入由第一活塞环和第二活塞环所限制的中间空间中。工作室和中间空间之间存在压力差，基于该压力差润滑剂在中间空间的方向上被输送。

除了改善的油分布以外，尤其通过将缝状切口布置在上死点区下方、在达到活塞冲程的约20％的区域中而实现更多优点。由缝状切口引起润滑剂侧流，该润滑剂侧流流经活塞环以使得往复式活塞发动机的工作室连接至吸入侧上的空间或位于两个活塞环之间的中间空间，由此，降低了施加在工作室中的较高压力。因此，通过侧流发生了压力均衡，因为通过缝状切口输送润滑剂。由此，降低了施加到面向工作室的第一活塞环的面上的压力。由此产生活塞环在气缸的内壁处的较小摩擦，其结果是，活塞环和气缸的内壁的磨耗减少。因此，提高了活塞环和气缸的工作寿命。

压力均衡发生得如此之快以使得润滑剂被吹动通过缝状切口。尤其地，当存在多个活塞环时，压力均衡逐步发生。这意味着通过从设成更靠近工作室的各活塞环至设成更远离工作室的活塞环而发生压力均衡。然而，与现有技术相比，由此也导致流速逐步降低。如果未设置缝状切口，则仅从活塞环至吸入空间发生压力补偿，也就是说，在该步骤中施加在工作室中的压力首先必须降低到吸入空间中的压力。由此形成了高流速以使得润滑剂被一起带到驱气开口中。这在逐步的压力均衡的情况下同样可发生；然而，明显减少了运动到驱气开口中的这部分润滑剂。为此，有利地将多个活塞环附接至活塞。与工作室相邻的活塞环或与吸入空间相邻的活塞环中的至少一个可设置有开口或气密的锁扣(lock)以使得活塞环可在未采用缝状切口的区域中以气密方式封闭工作室。

根据缝状切口的尤其优选的实施例，第一部分和第二部分在滑动面在一平面上的投影(projection)中形成通路(path)，其中，第一通路和第二通路之间所包夹的角大于0°且小于180°。该缝状切口具有V形形式，其中，“V”的顶端部具有相对于上死点区的最小间距。该角尤其构造成钝角，并且优选在100°和180°之间、尤其优选在130°与175°之间，尤其在150°和170°之间。

缝状切口尤其构造成，使得缝状切口的第一或第二部分中的一个具有长度及宽度和深度，其中，长度大于宽度或深度。

深度优选地达到超过0.4mm，因为在这种情形中缝状切口可在气缸的整个平均运行时间期间使用而无需重新加工或维护。活塞环可在与气缸的内壁的表面接触时造成材料损耗，这种材料损耗导致气缸的内直径增大并因此导致缝状切口的深度减小。如果缝状切口设置有大于由平均预期的材料磨损所引起的深度损失的深度，则在运行中不必重新加工缝状切口。

尤其可设置多个缝状切口，其端部互相连接，从而形成沿着滑动面延伸的连续通道。该连续通道用于经由一个或多个入口而运动到气缸内部空间中的润滑剂的分布。相比于缝状切口，该连续通道布置在相对于上死点区更远的距离处。优选地，该连续通道在气缸(尤其气缸衬垫)的滑动面上周向地延伸。

入口可布置在连续通道中以用于供应润滑剂。尤其也可设置多个入口以使得润滑剂更均匀地分布在气缸的内壁上，从而用润滑剂均匀地润湿内壁。由于对润滑剂的需求增加(这由在压缩冲程期间对于最后30％的活塞冲程而言工作室中的内部压力增加所引起)，所以入口或连续的通道优选地位于对应于在上死点区下方的活塞冲程的约30％的距离的位置中。

按照实施例中的一个，缝状切口在其第二端部处具有顶点，其中，相邻的缝状切口的顶点设在相对于上死点区所测量的相同间距处。顶点为相对于上死点区具有最小间距的缝状切口的点。

可将多个缝状切口布置成一排。在一排中，顶点布置在相对于上死点的相同间距处。在一排缝状切口中，多个缝状切口在大致相同的时间由活塞环扫过。

取决于缝状切口的长度以及两个相邻的缝状切口之间的间距，一排缝状切口的数量优选达到5至80。优选地，如此选择一排中两个彼此相邻的缝状切口的长度和间距，即，使得气缸的内壁由缝状切口和润滑剂供应之间的润滑剂所润湿。

根据尤其有利的实施例，该间距的长度大于缝状切口的长度在包括该排的平面中的投影。将缝状切口的长度定义为第一部分或第二部分的长度中的一个；在长度不同的情况下，应该将较大的长度定义为决定性的长度。相邻的缝状切口的两个顶点的间距尤其可等于两个相邻的入口的间距。缝状切口的顶点尤其可位于入口的轨线(trajectory)上。

根据备选的实施例，相邻的缝状切口的顶点设置成彼此偏移。多个缝状切口尤其可布置在多排中。

该排可具有优选比对应于活塞环的高度的倾度(inclination)更小的倾度。因此，一排缝状切口的倾斜角达到1°。这种措施用于提高活塞环的行进平稳度。因此，缝状切口的边缘和活塞环之间的接触始终只发生在一点处。因此，通过该倾斜角避免了活塞环的边缘在缝状切口的边缘上的面接触，从而不会将剪切力引入到缝状切口的边缘中，因而在边缘处几乎不会发生任何的材料磨损。因而，通过遵守(observation)该倾度，可实现气缸工作寿命的提高。

缝状切口的宽度优选在0.5和3mm之间，然而在所有情况下应该小于最窄活塞环的宽度的80％、优选70％、尤其优选60％。由此确保了活塞环不会在缝状切口中发生倾斜(cant)，并且确保活塞环无接触地在切口上滑动。

缝状切口的长度达到在10和100mm之间、优选在10和50mm之间、尤其优选在10和30mm之间。

缝状切口的数量和/或深度和/或长度和/或宽度可互相不同。相邻排的缝状切口有利地布置成彼此偏移。通过这种偏移，在气缸套最小可能的削弱(weakening)的情况下，实现润滑剂对气缸的内壁的理想润湿。

缝状切口的数量大于或等于每平方米滑动面10个、尤其大于或等于每平方米滑动面50个、尤其优选大于或等于每平方米滑动面100个。每平方米滑动面的缝状切口的数量是可变的，因为滑动面的部分必须承受不同的负荷。此外，驱气开口的区域中或在其下方中同样可提供缝状切口。

根据前述实施例的用于润滑剂在气缸中的分布的方法包括尤其通过机械加工工艺制造缝状切口的步骤。

这种气缸用于大型发动机中、优选用于大型柴油发动机中，其例如可为两冲程发动机或四冲程发动机。

附图说明

下面将参照附图更详细地解释本发明。其中：

图1显示了穿过气缸的截面；

图2显示了气缸的展开(development)；

图3显示了活塞环和气缸的内壁的滑动副的图示；

图4显示了用于缝状切口在气缸的内壁处的布置的第一变型；

图5显示了用于缝状切口在气缸的内壁处的布置的第二变型；

图6a显示了缝状切口的第一实施例；

图6b显示了缝状切口的第二实施例；

图6c显示了缝状切口的第三实施例；

图6d显示了缝状切口的第四实施例；

图6e显示了缝状切口的第五实施例；

图6f显示了缝状切口的第六实施例；

图6g显示了缝状切口的第七实施例；

图6h显示了缝状切口的第八实施例；

图7显示了根据现有技术的滑动面的图示；

图8显示了根据本发明的滑动面的图示。

具体实施方式

图1显示了通过布置在活塞式发动机中的气缸1的截面。该活塞式发动机是两冲程发动机或四冲程发动机、尤其为大型发动机，其在大多数情况下为大型柴油发动机。这种大型柴油发动机目前配备有内直径通常大于190mm的气缸。典型的直径在250和1000mm之间。活塞在气缸内部中往复运动，并且经由曲轴而连接至可旋转的驱动轴。活塞的这种往复运动发生在上死点和下死点之间。图1显示了位于上死点位置中的活塞。如果穿过最上面的活塞环的上死点来放置垂直于气缸轴线14的剖面，则该平面将沿着环绕从现在起应称为上死点区8的区域的线而与气缸的内壁相交。在气缸垂直布置的情况下，上死点区8形成滑动面7的上界限。如果穿过最下面的活塞环的下死点来放置类似的剖面，则将以相同的方式获得下死点区15。长度L(13)表示上死点区8和下死点区15之间的间距，并且对应于滑动面的长度。滑动面可具有1m至约4m的长度。滑动面的宽度由上死点区8处的周缘及由下死点区15处的周缘形成。滑动面在上死点区8处的宽度大于下死点区15的滑动面的宽度，因为气缸的内部空间通常未构造成圆柱形，而是构造成略微地圆锥形。在不同的温度(在滑动面的各区域中存在不同的温度)下发现这种圆锥度。在下死点区的区域中，从环境中吸入空气，以使得在该区域中存在并未显著地不同于发动机舱中的空气的环境温度的运行温度。然而，在上死点区的区域中，可存在大于300℃的温度。由于这些相当大的温差，出现了热膨胀，热膨胀尤其导致位于活塞2上的活塞环3的膨胀，活塞环3将在下死点区15的区域中不容许压靠着气缸的内壁并从而将妨碍润滑膜的形成。防止气缸内壁和活塞环之间不期望的固体摩擦所采取的措施是引入润滑剂，该润滑剂在滑动面7的区域中作为润滑膜而覆盖了气缸1的内壁33。

润滑剂经由润滑剂供应4而供给到气缸空间中。润滑剂不仅应该确保足够的活塞润滑，而且应该中和由于使用含硫燃料而进入燃烧室中的硫酸。

一个或多个入口16可设置成分布在气缸周缘处。从入口开始，通道17沿着气缸的内壁33延伸，借助于该通道实现润滑剂的输送和分布。在气缸垂直定向的情况下，润滑剂润湿通道下方的整个滑动面7。如果活塞2在膨胀阶段中运动经过入口16，则润滑剂也由在气缸的内壁33处滑动的(多个)活塞环3所运送，并且不再可用于进一步的润滑。这样，就造成润滑剂消耗的增加，这在大的表面需要以润滑剂润湿的情况下为不可忽略的成本因素。

用于容纳配备有至少一个活塞环3的活塞2的用于活塞式发动机的气缸包括用于润滑剂分布的缝状切口5，其中，该气缸包括用于活塞2的滑动面7，其中，滑动面7从上死点区8延伸至布置在气缸上的一排驱气开口6，其中，缝状切口5布置在滑动面7处。

缝状切口5用作润滑剂容纳部(pocket)。如果经由入口16供应润滑剂，则润滑剂由活塞环3俘获并且随活塞环3一起被带走并且在气缸的内壁33和活塞环之间形成润滑膜。一部分润滑剂通过活塞环3和内壁33之间的中间空间而流出。然而，这部分应该尽可能低，因为活塞环3应该尽可能紧密地接触气缸的内壁33。如果情况不是这样，则可位于工作室中的燃料气体混合物将流出并运动到驱气开口6。工作室中可存在达到140bar的压力。工作室中的过量润滑剂沿着气缸的内壁33流走并且运动到缝状切口5中，在该切口5中形成了润滑剂储备。当活塞环滑动经过缝状切口时，位于润滑剂的入口16上方的缝状切口5被填充润滑剂。活塞环在其运动期间也运送了一部分润滑剂，当活塞环运动经过这种缝状切口时，所述润滑剂转避(escape)到缝状切口中并且填充缝状切口。

尤其还可在驱气开口6的区域中及其下方设置缝状切口。在该区域中，过去由于材料损耗还发现了损伤。这种材料损耗同样是由于不充足(因为不均匀)的润滑剂供应。经由润滑剂供应4而引入的润滑剂在图1所示的活塞位置中被循环地供应，因为在此润滑剂不必在高压力下被输送。润滑剂沿着气缸壁向下行进并且然后在膨胀阶段中由活塞环3带走。一部分润滑剂诚然运动到驱气开口6，但是如果从驱气开口直到设在最下面的活塞环的最下面的可能位置的区域中也设置了缝状切口，则当活塞在下死点处时，这部分润滑剂只能储备在该处。如果不存在这些缝状切口，则活塞环将使剩余的润滑剂量排出并且这种润滑剂量将不可再用于进一步的润滑。这种缺点还导致，当活塞开始其压缩冲程时，尤其在驱气开口6的区域中，将不再存在润滑剂。因此，活塞环3在压缩冲程开始时将以干的方式(dry)行进。相反，位于缝状切口5中的润滑剂可分布在驱气开口6的区域中在气缸的内壁上并确保用于整个压缩冲程的充分润滑。

图2显示了气缸1的内壁12的展开。滑动面7从下死点区15延伸至上死点区8。尤其显示了滑动面7的包括缝状切口5的部分。虚线显示了扫过缝状切口的活塞环3的位置。

如图2中所示，由于第二孔口31位于在工作室中所存在压力的下的活塞环的上方，并且第一孔口30和第三孔口32位于同一活塞环下方、在第一活塞环和第二活塞环之间的中间空间中或在存在低得多的压力的吸入空间中，所以可实现特别均匀的润滑剂分布。各润滑剂流不仅作为侧流在活塞环3周围被引导，而且还实现通向相应的第一孔口30和第三孔口32的分流(flow division)。这种分流导致润滑剂在内壁12的滑动面7上的出乎意料的更好的分布。借助于根据图7和图8的试验结果可证实这种效果。

图3显示了活塞环3和气缸1的内壁12的滑动副的图示。在此情形中，缝状切口5(其例如可根据按照图6a至6h的实施例中的一个而构造，但是也可具有未示出的其它几何形状)位于达到滑动面的20％且布置在上死点区8下方的环形区域中。根据图3，活塞2位于环形区域下方的位置中。可尤其有利的是，为缝状切口设置达到10％、优选达到5％的环形区域。图3或图5中还示出了不同尺寸的缝状切口可布置在该环形区域内。

此外，显示了可设置多个可用于润滑剂供应的通道17。在该图示中这些通道大部分由活塞2遮住。一部分通道可构造成不带有入口。对此备选地，连续的通道还可设置成交替地带有分散的缝状切口。对此备选地，还可设置直接通到气缸的内部空间中的入口16。

图4和图5显示了可设置在气缸1的内壁12处的多排缝状切口5。在图4中，显示了两排36，37缝状切口5，其布置在润滑剂供应4和上死点区8之间。如果缝状切口5布置在相对于上死点区8达到活塞冲程的20％、优选达到活塞冲程的10％、尤其优选达到活塞冲程的5％的间距处，则对于充分供应润滑剂来说是有利的。

根据图4，多个缝状切口可布置成一排36，其可具有倾度。该倾度由于所提及的与切口的宽度相关的原因而受限为这样的尺寸，即，该尺寸小于活塞环的宽度。缝状切口的倾角18达到1°。一排的缝状切口的数量可不同于与相邻排的缝状切口的数量，如图5所示。缝状切口的数量和/或深度t(11)和/或长度l(9)和/或宽度b(10)同样可彼此不同。

相邻排36，37，38的缝状切口可布置成相对彼此至少部分地偏移，如图5所示。由此，可增加每平方米滑动面的缝状切口的数量，以使得保证尽可能均匀的润滑剂分布。缝状切口的数量大于或等于每平方米滑动面10个、尤其大于或等于每平方米滑动面50个、尤其优选大于或等于每平方米滑动面100个。如果可发现在运行中滑动面区域具有增加或降低的润滑剂需求时，则可可变地选择每平方米滑动面上的缝状切口的数量。例如，如可在图2、图4或图5中所看到的，可设置较少量的缝状切口或相邻排缝状切口之间较大的间距。

图6a-6h显示了缝状切口的不同实施例。根据图1至图6g以及图8的实施例中的一个的缝状切口包括第一部分18和第二部分19，其中，第一部分18包括第一端部20和第二端部21。第一端部20包括通向气缸内部空间的第一孔口30，而第二端部21包括通向气缸内部空间的第二孔口31。第二部分19包括第二端部21和第三端部22，其中，第三端部22包括通向气缸内部空间的第三孔口32。第一孔口30和第三孔口32布置在经过缝状切口的活塞环3下方，而第二孔口31同时布置在经过缝状切口的活塞环上方，从而当活塞环位于第一孔口30或第三孔口32中的一个和第二孔口31之间的位置中时，可在位于活塞环上方的气缸内部空间和位于活塞环下方的气缸内部空间之间形成用于润滑剂的通道。

图6a显示了缝状切口5，对于该缝状切口5，第一部分18具有与第二部分19相同的长度l(9)。在此情形中，长度l应该表示第一部分18或第二部分19的长度。图6a的缝状切口相对于气缸轴线14(见图1)上的垂直平面23的垂直线27镜像对称。第一部分18与垂直平面23所包夹的倾斜角24等于第二部分19与垂直平面23所包夹的倾斜角25。

图6b显示了缝状切口5的变型，在其中，第一部分18具有大于第二部分19的长度l(9)。此外，第一部分18与气缸轴线14上的垂直平面23的倾斜角24可不同于第二部分19与气缸轴线14上的垂直平面23的倾斜角25。

图6c显示了缝状切口5的变型，在其中，第一部分18和第二部分19具有曲率。在此，将第一长度l(9)定义为从第一端部20至第二端部21的弯曲中心线的长度。将第二长度l(29)定义为从第二端部21至第三端部22的弯曲中心线的长度。

图6d显示了缝状切口5的变型，根据该变型，第一部分18和第二部分19具有曲率。

自然同样可能的是，结合如图6c中所示的带有凹曲率的第一部分18和如图6d中所示的带有凸曲率的第二部分19，这在图中未示出。

图6e中显示了如此地不同于图6d中所示的实施例的缝状切口，即，使得第一部分18和第二部分19的宽度b(10)变化。根据图6e，宽度从第二端部21至第一端部20和第三端部22中的一个连续减小，以使得产生镰刀状结构。

图6f中又示出了一种变型，根据该变型，第一部分18的宽度不同于第二部分19的宽度。

图6g又显示了第一部分18和第二部分19的变型，其由多个区段组成。

因此，缝状切口具有第一部分18的第一长度l(9)、第二部分19的第二长度l(29)以及宽度b(10)和深度t(11)，这在展开的气缸表面的剖面中详细地示出。深度11优选地达到超过0.4mm，这确保即使在气缸的内壁处出现材料损耗，在多年的使用寿命中还维持缝状切口。较大的缝状切口的深度具有其它的优势，即，使得由活塞环推入的润滑剂在整个其它冲程期间被浇到气缸内壁上，并且以润滑剂膜润湿内壁。通过布置多个缝状切口，确保了整个滑动面或至少其配备有这种缝状切口的那部分被润湿。令人惊讶地，通过这种布置不仅降低了润滑剂消耗，而且还提高了气缸表面的工作寿命。降低润滑剂消耗的主要原因在于润滑剂储备在缝状切口中。因此，润滑剂在工作循环之后不会流走或者不会由活塞环推出，而是有一大部分保留在缝状切口中。这些润滑剂随后可用于进一步的工作循环。

根据图6a至图6h的缝状切口由长度l(9)、宽度b(10)以及深度t(11)所确定。缝状切口的宽度有利地在0.5和3mm之间。宽度b必须足够大以使得可在切口中储备足够量的润滑剂。另一方面，宽度b优选小于活塞环的宽度，从而使活塞环不会由缝状切口的边缘所俘获。缝状切口的长度达到在10和100mm之间，优选在10和50mm之间，尤其优选在10和30mm之间。

图7显示根据现有技术的滑动面7的图示。根据该实施例，未设置缝状切口。润滑剂经由入口16运动到气缸1的内壁12上并通过(多个)活塞环分布在气缸的内壁上。图7显示了5722运行小时后的气缸的内壁的状态。可在内壁处清楚地看出较大的材料消耗。由内壁的珩磨(honing)所引起的条纹(strip)位于气缸的内壁处。构造成细凹槽39的这些条纹在两个不同的方向上覆盖气缸的整个内壁。在气缸的内壁处几乎无法看见这些凹槽。此外，可在入口的范围和位于其上方的滑动面之间可看见清晰的分界线。这条分界线指明了自入口到润滑充分处的间距。充分润滑的区域在视觉上形成较暗的印记。这种充分润滑的较暗区域与具有增加的材料损耗(例如由于腐蚀而引起)的较亮区域相比非常显眼。因此，在较亮区域中可清晰地看出滑动面的金属表面。根据图7，较亮区域在整个滑动面上延伸，除了入口的直接(direct)环境中的较暗区域之外。因此，可清楚地看出，由于润滑不足在气缸的内壁处可发现增加的材料损耗。

图8显示了根据本发明的滑动面7的图示。图8与图7的不同之处在于，在入口16和通道17上方布置有一排缝状切口5。图8是大约8000运行小时后的气缸的内壁的相片的图示。可凭肉眼清楚地看出与图7的两个区别。一方面，充分润滑和增加的材料损耗区之间的分界线位于缝状切口上方。这意味着在通道17和一排缝状切口5之间的区域中润滑充分。因此，材料损耗也较小并且可清楚地看出凹槽39。尤其可清楚地看出，凹槽在两个不同的方向上在整个内壁上通过。凹槽相交使得可看出由菱形单个元件所形成的表面结构。凹槽与图7中一样起因于在珩磨工序期间加工气缸内壁的工具。

根据前述实施例中的一个的缝状切口通过机械加工工艺来制造。这包括切削工艺(例如铣削)，但不包括在热影响下工作的工艺(例如借助于激光的构造)。激光构造工艺主要用于制造微米范围的凹槽，并不适合制造根据本发明的带有毫米范围深度的缝状切口。

已投入使用的气缸可随后在日常维护工作或修理的范围内设置缝状切口。对于在大型发动机中所使用的气缸而言，尤其可通过随后直接应用缝状切口来降低对润滑剂的需求。

Claims (14)

1.一种用于往复活塞式发动机的气缸(1)，所述气缸(1)用于容纳配备有至少一个活塞环(3)的活塞(2)，所述气缸(1)包括用于润滑剂的容纳和分布的缝状切口(5)，其中，所述气缸包括用于所述活塞(2)的滑动面(7)；其中，所述滑动面(7)从上死点区(8)延伸到布置在所述气缸上的一排驱气开口(6)；其中，所述缝状切口(5)布置在所述滑动面(7)处，其特征在于，所述缝状切口包括第一部分(18)并且包括第二部分(19)，其中，所述第一部分(18)包括第一端部(20)和第二端部(21)，其中，所述第一端部(20)包括通向气缸内部空间的第一孔口(30)并且所述第二端部(21)包括通向气缸内部空间的第二孔口(31)，其中，所述第二部分(19)包括所述第二端部(21)和第三端部(22)，其中，所述第三端部(22)包括通向气缸内部空间的第三孔口(32)，并且所述第一孔口(30)和所述第三孔口(32)布置在经过所述缝状切口(5)的活塞环(3)下方，并且所述第二孔口(31)同时布置在经过所述缝状切口(5)的活塞环(3)上方，以使得当所述活塞环(3)位于所述第一或第三孔口(30，32)中的一个和所述第二孔口(31)之间的位置中时，可在位于所述活塞环(3)上方的气缸内部空间和位于所述活塞环(3)下方的气缸内部空间之间形成用于润滑剂的通道，并且还设置了多个端部彼此连接的缝状切口，以使得形成沿着所述滑动面(7)延伸的连续通道，其中，用于供应润滑剂的入口(16)布置在所述连续通道中，其中相比于所述缝状切口(5)，所述连续通道布置在相对于所述上死点区的更远的距离处。

2.根据权利要求1所述的气缸(1)，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分在所述滑动面在一平面上的投影中形成通路，其中，在第一通路和第二通路之间包夹了大于0°且小于180°的角(35)。

3.根据权利要求1所述的气缸(1)，其特征在于，所述缝状切口的第一或第二部分(18，19)中的一个具有长度(9)及宽度(10)和深度(11)，其中，所述长度(9)大于所述宽度(10)或所述深度(11)。

4.根据权利要求3所述的气缸(1)，其特征在于，所述深度(11)达到超过0.4mm。

5.根据权利要求1所述的气缸(1)，其特征在于，设置有润滑剂源，以用于在气缸内部空间中提供润滑剂。

6.根据权利要求5所述的气缸(1)，其特征在于，在所述气缸的内壁处设置所述入口(16)，以用于将润滑剂输送到活塞空间中。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的气缸(1)，其特征在于，设置有润滑剂源，以用于在所述活塞(2)处提供润滑剂。

8.根据前述权利要求1至6中任一项所述的气缸(1)，其特征在于，所述缝状切口布置在相对于所述上死点区(8)的达到活塞冲程的20％的距离处。

9.根据前述权利要求1至6中任一项所述的气缸(1)，其特征在于，所述缝状切口在其第二端部处具有顶点，其中，相邻的缝状切口的顶点具有相对于所述上死点区(8)的相同间距。

10.根据权利要求9所述的气缸(1)，其特征在于，相邻的缝状切口的顶点设置成彼此偏移。

11.根据前述权利要求1至6中任一项所述的气缸(1)，其特征在于，所述气缸具有大于190mm的直径。

12.一种根据前述权利要求中任一项所述的气缸(1)在大型发动机中的应用。

13.一种用于在根据前述权利要求1至11中任一项所述的气缸(1)中的润滑剂分布的方法，所述方法包括制造缝状切口的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过机械加工工艺实现所述缝状切口的制造。