CN102725503B - 往复式发动机 - Google Patents

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Abstract

一种往复式发动机（1），具有由气缸内表面（8）以及活塞（2）的顶环（5）、第二环（6）和第二环槽（7）包围形成的气室（4）。在动力冲程的初期，通过设置在气缸内表面（8）的推力侧（10）的上部（22）的气体通道孔（23）将来自活塞（2）上方的高压燃烧气体（12）引入上述气室（4），以便由引入的高压燃烧气体（12）从推力侧（10）支承活塞（2）。半环（13）插入气室（4）中以便可通过上下间隙（20）来上下移动以及从推力侧（10）移动到第二环槽（7）的上部。由此随着活塞（2）往复运动，半环（13）上下移动一个对应于间隙（20）大小的量，从而持续清洁气室（4）的内侧。

Description

往复式发动机
技术领域
本发明涉及往复式发动机的改进，其中，在燃烧和膨胀冲程中，活塞由与作用在活塞上的侧压相反的高压燃烧气体支承（由气体压力浮动）以减少活塞和气缸之间的摩擦阻力。
背景技术
专利文献1到4中所述的技术是绕活塞的第二环槽形成气室，以及在燃烧和膨胀冲程的初期过程中，通过设置在气缸内表面的气体通道孔将来自活塞上方的高压燃烧气体引入并保持在该气室中，由此通过该引入的和保持的高压燃烧气体从推力侧支承活塞，从而减少活塞和气缸内表面之间的摩擦阻力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO 92/02722
专利文献2：WO 2004/079177
专利文献3：欧洲专利申请EP1878901
专利文献4：WO 2008/047453
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在发动机运行过程中，在前述的气室中对来自活塞上方的高压燃烧气体重复进行引入、保持以及排出。然后，逐渐地发生碳在气室的表面上粘附和沉积。
因此，本发明的目的是提供一种往复式发动机，其中即使在发动机运行很长一段时间且在前述的气室中对来自活塞上方的高压燃烧气体重复进行引入、保持以及排出时，也不会发生碳在气室中粘附和沉积。
解决问题的手段
根据本发明，提供一种发动机，其中，在膨胀冲程的初期，通过设置在推力侧的气缸内表面上部的气体通道孔将来自活塞上方的高压燃烧气体引入由气缸内表面以及活塞的顶环、第二环和第二环槽包围构成的气室，以便由引入的高压燃烧气体从推力侧支承活塞，所述往复式发动机包括：半环，该半环在被置于第二环槽的情形下从推力侧插入气室中以便可通过上下间隙来上下移动，由此随着活塞往复运动，半环上下移动一个对应于间隙大小的量，从而持续清洁气室的内侧。
在根据本发明的往复式发动机中，即使气室经受高压燃烧气体的重复引入、保持以及排出，由于半环一直在气室内持续上下移动以实现清洁作用，因此也不会发生碳在气室内粘附和沉积。
在本发明中，半环可由用诸如不锈钢或弹簧钢制造的耐热金属板形成。然而，在本发明较佳的实施例中，半环由诸如由不锈钢形成的金属板形成，其在隔热性能上高于由铝合金等形成的用于形成活塞的材料。
在这个实例中，由于半环具有耐热性，引入到气室中的高压燃烧气体能够保持在高温，因此能够更令人满意地防止发生碳在气室中的粘附和沉积。
应当注意，在根据本发明的往复式发动机中，前述的术语“上下”和“上下移动”是指沿活塞往复运动方向的移动。
本发明的优点
即使气室经受高压燃烧气体的重复引入、保持以及排出，由于半环一直在气室内持续上下移动以实现清洁作用，因此不会发生碳在气室内粘附和沉积，且引入的高压燃烧气体能够保持在高温。
附图说明
图1是根据本发明实施例的往复式发动机的示例性纵向剖视图；
图2是相同示例性纵向剖视图，其中图1中的半环以部分切除方式示出；以及
图3是图1和2中所示半环的立体图。
具体实施方式
下文，将参照附图中所示实施例来给出实施本发明模式的说明。
实施例
图1和2示出在燃烧和膨胀冲程中在活塞2下降冲程的初期的情形。
图1和2示出根据该实施例的处于燃烧和膨胀冲程初期的往复式发动机1。
附图标记2表示活塞，以及附图标记3表示气缸。此外，附图标记4表示气室。
气室4由气缸内表面8以及活塞的顶环5、第二环6和第二环槽7包围构成。对于气室4，其垂直宽度9在推力侧10是较宽的而在反推力侧11是较窄的。
这就确保通过使气压接受区域在推力侧10较宽和在反推力侧11较窄，由引入并保持的高压燃烧气体12从推力侧10（与活塞的横压相反）支承活塞2，从而使来自反推力侧11的后推变小。
在气室4中，圆弧形的半环13在被置于第二环槽7上的情形下从推力侧10插入。
另外，半环13以这样的方式插入以便通过上下间隙17可在气室4内上下移动（在活塞2的往复运动方向上）。
如图3中所示，半环13形成与第二环槽7的圆周表面相一致的圆弧形。
另外，对于半环13，将其前侧和两侧成形使得其垂直宽度14在正面中部15处变宽而在两侧端16处变得较窄，与气室4的形状相符合。
另外，整体来看，半环13的垂直宽度14比气室4的垂直宽度9短。这就允许在半环13插入气室4的情形下在上方和下方产生间隙17。半环13在气室4内的上下移动量对应于这些间隙17的距离。
如图1和2中所示，半环13插入气室4，其正面中部15与推力侧10匹配。
具体地，在发动机运行过程中，半环13通过活塞2的往复运动来上下移动以便垂直地清扫形成气室4的第二环槽7的表面。
另外，半环13的厚度是使得在发动机的运行过程中，半环13能够在气缸内表面8和第二环槽7的表面19之间的间隙20内自由地上下移动（沿活塞2的往复运动方向）。
另外，半环13由诸如由不锈钢构成的金属板构成，其在隔热性能上高于由铝合金等构成的用于构成活塞2的材料。
应当注意，对于根据该实施例的往复式发动机1的活塞2，用于形成气室4的顶环5以平行于活塞上表面18的方式设置，而第二环6以稍微倾向于推力侧10的方式设置。即，第二环6设置成位于远离推力侧10上的顶环5处并随着其接近反推力侧而位于更靠近顶环5处。
因此，顶环5和第二环6之间的间隔（距离），即气室4d的垂直宽度9在推力侧10上更宽并随着其接近反推力侧11逐渐地变窄。
另外，多个气体通道孔23设置在推力侧10上的气缸内表面8上部22中。在活塞2的下降冲程中，在活塞的顶环5通过气体通道孔23时，活塞上方的燃烧室25和活塞2的气室4通过这些气体通道孔23的凹口24彼此连通，从而允许将燃烧室25中的高压燃烧气体12引入并保持在气室4中。
即，在燃烧和膨胀冲程的初期，在活塞2的顶环5通过气缸内表面8上部中的气体通道孔23时，活塞2上方的燃烧室25和活塞2的气室4彼此连通，以便将燃烧气体12引入并保持在气室4中。
在这个时刻，在接受横压作用时，活塞倾向于按压抵靠气缸内表面8，而在下降冲程过程中，活塞下降，呈由引入并保持在气室4中的高压燃烧气体从推力侧10支承的状态（与作用在活塞2的侧压相反）。
根据根据本实施例的往复式发动机1，在发动机运行过程中，即在活塞2往复运动时，在活塞2的气室4中重复进行燃烧气体12的引入（注入）、保持和排出，且半环13在该气室4中持续上下移动，从而持续地在气室4内实现清洁作用。为此，虽然气室4重复地经受高压燃烧气体12的引入和保持，但借助半环13的清洁作用可防止发生碳在气室4内，尤其在诸如第二环槽7的表面19上粘附和沉积。
附图标记说明
1:往复式发动机
2:活塞
3:气缸
4:气室
5:顶环
6:第二环
7:第二环槽
8:气缸内表面
9:气室垂直宽度
10:推力侧
11:反推力侧
12:高压燃烧气体
13:半环
14:半环垂直宽度
15:正面中部
16:两侧端
17:垂直间隙
18:活塞上表面
19:第二环槽表面
20:间隙
22:上部
23:气体通道孔
24:凹口
25:燃烧室

Claims (2)

1.一种往复式发动机，其中，在膨胀冲程的初期，通过设置在推力侧的气缸内表面上部的气体通道孔将来自活塞上方的高压燃烧气体引入气室，所述气室由所述气缸内表面、在所述活塞的往复运动方向上以平行于所述活塞的上表面的方式设置的所述活塞的顶环、设置成位于远离推力侧上的所述顶环处并随着其接近反推力侧而位于更靠近所述顶环处的所述活塞的第二环以及所述活塞的第二环槽限定，以便由所述引入的高压燃烧气体从所述推力侧支承所述活塞，
所述往复式发动机包括：金属板制成的半环，所述金属板制成的半环插入所述气室中以便可通过相对于所述顶环和所述第二环的间隙来上下移动，由此随着所述活塞往复运动，所述半环上下移动一个对应于所述间隙大小的量，从而清洁所述气室的内侧，
所述半环形成为与所述第二环槽的圆周表面相一致的圆弧形并且形成为其正面中部处的垂直宽度比其两侧端处的长。
2.如权利要求1所述的往复式发动机，其特征在于：所述半环由隔热性能高于形成所述活塞的材料的材料形成。
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