CN103670766B - 用于重调往复活塞式燃烧发动机的汽缸装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于重调往复活塞式燃烧发动机的汽缸装置的方法。汽缸装置包括布置在汽缸套中的活塞，该活塞在操作和安装状态下沿汽缸套的汽缸轴线在上死点和下死点之间往复移动，使得活塞的上侧与汽缸套的运行表面以及布置在汽缸套处的汽缸罩一起限定燃烧空间。包括至少一个活塞环的活塞环组设置在活塞的位于活塞的上侧和远离燃烧空间的活塞的下侧之间的活塞顶处，从而活塞在操作状态下经由活塞环组与汽缸套的运行表面摩擦接触。在运行表面的与汽缸罩相邻的顶部区域的预定磨损状态下，活塞在主重调步骤中被重调，使得与活塞的重调之前相比，在重调之后，活塞环组的最靠近活塞的上侧布置的至少一个顶环进一步远离活塞的上侧间隔开预定的第一差额间距。

Description

用于重调往复活塞式燃烧发动机的汽缸装置的方法

技术领域

本发明涉及用于重调往复活塞式燃烧发动机的汽缸装置的方法，所述往复活塞式燃烧发动机尤其是单向流动扫气的大型二冲程柴油发动机。

背景技术

大型柴油发动机经常被用作用于船舶或者也用在定点作业中（例如用于驱动用于电能生产的大型发电机）的驱动机组。在这方面，马达通常以连续的操作模式在相当长的时间内运行，这表示对操作安全性和有效性方面存在高要求。为此，尤其是长的维修间隔、低磨损以及燃料及操作材料的经济处理对于操作者来说是操作机器的核心标准。除了其它因素之外，这样的大缸径低速运行柴油发动机的汽缸套中的活塞运行行为对于维修间隔的长度、有效性以及还直接对于经由润滑剂消耗造成的操作成本以及因此对于成本效率来说是决定因素。因此，不断增加的重要性与大型柴油发动机的活塞运行行为的复杂问题相关联。

在这方面，已公知的是在操作状态下汽缸套在其上部区域中（即，在操作状态下活塞穿过位于汽缸罩的附近的上死点的位置处）所经受的负载特别大。空气燃料混合物在活塞的上死点位置的附近被点火，这意味着此时由汽缸套、汽缸罩和活塞所包围的燃烧空间的容积近似最小。由此，高的温度和压力作用在汽缸套中，此外该温度和压力也特别是由于活塞的运动而经受强烈的动态变化并因此不断地改变燃烧空间的动态容积。

由于在燃烧空间中存在的巨大燃烧压力（该燃烧压力对于活塞环运行表面和汽缸套表面之间的摩擦来说也是决定性的）以及在燃烧空间中存在的在燃烧和/或活塞运动时引起的巨大压力波动，因此汽缸套不仅经历着特别大的磨损，而且尤其是在其上端处（在操作状态下在燃烧空间中在该上端处开始燃烧）经历着特别大的磨损。

由于活塞在上死点的附近沿着汽缸套的运行表面以相当低的速度运行并且在上死点处甚至具有零速度并且朝向下死点将其运动方向反向的事实，因此在上死点的区域中的特别大的磨损附加地被更多地促进。经受过这些状况，因此仅能够在活塞的活塞环和汽缸套的运行表面之间以非常困难的方式形成足够的润滑膜。润滑膜常常质量不足并且甚至至少能够局部地或暂时地消失，并且会出现“边界摩擦”或者“混合摩擦”的状态，从而在这些区域中，会导致“金属对金属的接触”，借此由于不止在汽缸运行表面处在这种状况下的高摩擦力而会导致特别强的磨料磨损。

在与至少局部不存在润滑油膜或者例如润滑油膜被与在高温下发生的损坏腐蚀过程相关的化学物质频繁地损坏相关的非常高的温度和压力负载的情况下，在汽缸套的汽缸壁处因此也有规律地导致所述的磨粒磨损状态。

由于前述的磨损机构在朝向上死点的方向上在汽缸套的运行表面处变得更为强烈，因此在朝向上死点的方向上沿着汽缸轴线的磨损对于给定量的操作工时也增大。

这具有以下影响：在增加的操作工时的情况下在汽缸套的内部中运行表面的形状偏离内筒的严格圆筒形状，并且因此在磨损增加的情况下越来越偏离内筒的严格圆筒形状并且对于累进的运行持续时间逐渐呈现更加显著的大体上的“喇叭状”形状。这意味着在预定的运行持续时间之后，汽缸套的内部形状已被前述的磨损过程改变，从而随着接近上死点内径变得更大。汽缸套的运行表面的内部形状逐渐类似于喇叭的形状而不是理想内筒的形状。这种形状上的偏离还能与操作状态无关地出现在沿着汽缸运行表面的其它位置处，从而汽缸直径沿着运行表面会发生变化。

本领域技术人员当然应理解的是，这不仅损坏在上死点的区域中汽缸运进表面处的摩擦条件，而且最终也会不利地影响燃烧过程并且因此会不利地影响马达的操作。作为最终的结果，这当然导致更高的操作成本并且在最坏的情况下还不利地影响操作的安全性，并且因此例如甚至不利地影响由马达驱动的设备的安全性，例如船舶的安全性，这在所有情况下都当然必须被防止。为此，例如，对应的汽缸套必须被过早地维修和/或过早地更换，这当然导致操作成本显著增加。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种用于重调往复活塞式燃烧发动机的汽缸装置的新方法，所述往复活塞式燃烧发动机尤其是单向流动扫气的大型二冲程柴油发动机，通过该方法，能够适时地避免从现有技术已知的问题，从而能够确保汽缸套的通常更长的运行时间，这意味着在汽缸套由于磨损而必须以需要努力和成本的方式被维修和/或更换之前该汽缸套能够被显著更长地使用，借此马达的操作成本最终被显著降低。

因此本发明涉及用于重调往复活塞式燃烧发动机的汽缸装置的方法，所述往复活塞式燃烧发动机尤其是单向流动扫气的大型二冲程柴油发动机。在这方面，所述汽缸装置包括活塞，所述活塞能够被布置在汽缸套中，所述活塞在操作状态和安装状态下能够沿着所述汽缸套的汽缸轴线在上死点和下死点之间往复移动，从而所述活塞的上侧与所述汽缸套的运行表面和布置在所述汽缸套处的汽缸罩一起限定燃烧空间。在这方面，在所述活塞的位于所述活塞的上侧和所述活塞的远离所述燃烧空间的下侧之间的活塞顶处设置有包括至少一个活塞环的活塞环组，从而所述活塞在操作状态下经由所述活塞环组与所述汽缸套的运行表面摩擦接触。根据本发明，在所述运行表面的与所述汽缸罩相邻的顶部区域的预定磨损状态下，所述活塞在主重调步骤中被重调，使得与所述活塞的重调之前相比，在重调之后，所述活塞环组的最靠近所述活塞的所述上侧布置的至少一个顶环进一步远离所述活塞的所述上侧间隔开预定的第一差额间距。在这方面，对于根据本发明的方法必不可少的是，在所述运行表面的与所述汽缸罩相邻的顶部区域的预定磨损状态下，所述活塞在主重调步骤中被重调，使得与所述活塞的重调之前相比，在重调之后，所述活塞环组的最靠近所述活塞的所述上侧布置的至少一个顶环进一步远离所述活塞的所述上侧间隔开预定的第一差额间距。这意味着当所述汽缸套的“喇叭状”磨损如此强烈地明显以致在预定的磨损状态下因前述原因而不能被容忍时，至少最靠近地面向所述燃烧空间的所述顶环必须被重新放置并实际上进一步远离活塞上表面。这具有以下效果：在新定位顶环之后，顶环在其存在于上死点时立刻与汽缸套的不太强烈减小的内径接触，从而该顶环沿朝向活塞的下侧的方向再次充分地密封燃烧空间。而且，防止位于新放置的顶环上方的区域中的汽缸运行表面的进一步磨损。

对于根据本发明的方法的特别有利的实施方式，活塞环组除布置在顶环凹槽中的顶环之外还能包括至少一个第二活塞环，为了活塞的重调，顶环从顶环凹槽被移除并且至少最初不被替换。在这样的情况下，保持敞开的活塞环凹槽除了其它作用之外以有利的方式还能够被用作用于焦炭残余物、磨损物的收集槽，甚至用作润滑剂收集槽。

在这方面，顶环能够从顶环凹槽被移除以重调活塞并且能够以第一差额间距被重新安装在第二位置中，其中顶环具体地但非必要地被封闭，优选地被焊封。

在这方面，活塞顶还能够完全由更换顶取代，而与活塞顶的磨损状态无关，在更换顶中，更换顶的活塞环组的最靠近该更换顶的上侧布置的至少一个顶环进一步远离该更换顶的上侧间隔开预定的差额间距。

当然应理解，还有利的是，与重调之前相比，在重调之后，活塞环组的至少一个另外的活塞环，尤其是活塞环组的每个活塞环，能够进一步远离活塞的上侧间隔开第二预定差额间距，其中所有第二差额间距能够相等或不同并且尤其是还能够等于所述差额间距。

在这方面，顶环当然不必在用于根据本发明的重调方法的第一方法步骤中已被更换或移动，而是还可以的是，在执行主重调步骤之前，在至少一个中间步骤中更换活塞环组的至少一个活塞环，其中能够特别有利的是，在主重调步骤期间或者在中间步骤期间至少一个活塞环由新的活塞环替换。

在这方面，当然也可以将活塞环组的最靠近活塞的下侧的活塞环移除且不将其替换。

活塞环也能够由具有不同几何形状或不同特性的活塞环替换，以便更好地适应于汽缸套的预先磨损状态。因此，例如可以将活塞环用不同高度的活塞替换或者将活塞环用不同宽度的活塞环替换。活塞环也能够由外径不同的活塞环替换，尤其是由具有较大外径的活塞环替换，或者活塞环凹槽的宽度或者活塞环凹槽的深度当然能够被改变，其中活塞环凹槽活或活塞顶或者活塞环或者不同部件在重调期间也能够设置有磨损保护层，如在现有技术中通常已知的。

具体实施方式

在实践中特别优选的实施方式中，该实施方式例如能够非常有利地与大缸径的单向流动扫气的大型二冲程柴油发动机一起使用，最远离燃烧空间的下活塞环在第一预定维修间隔之后最初从活塞环组被移除，例如在16,000至18,000个操作工时之后被移除，其中活塞环组最初例如包括四个活塞环。在该第一维修步骤中，因此仅活塞环中的三个活塞环用新的活塞环替换。从活塞环组移除的最下部活塞环的活塞环凹槽保持为空的。保持为空的凹槽能够被焊接关闭，然而在这方面优选地简单地保持打开，并且马达在活塞环组中仅有三个活塞环的情况下进一步被操作。

在预定数量的另外的操作工时之后，例如，在另外的16,000至20,000操作工时之后，活塞被再次维修，并且其余三个活塞环再次用新的活塞环更换，其中最初被移除的第四个活塞的活塞环凹槽优选地现在被封闭，例如通过焊接关闭被封闭。

在另外数量的操作工时之后，运行表面与汽缸套的初始描述的例如“喇叭状”磨损如此强烈地明显以致，与重调之前相比，在重调之后，活塞环组的最靠近活塞的上侧布置的至少顶环远离活塞的上侧间隔开可预先限定的第一差额间距。这意味着至少顶环相对于活塞表面进一步远离该活塞表面移位差额间距。在这方面，应理解的是，取决于磨损的种类，活塞环组的另外的活塞环或者所有活塞环也能相应地被重新放置得进一步远离活塞表面间隔开，其中当然能针对活塞环组中的每个活塞环单独地选择距活塞表面的新的间距。

当然，用于重调活塞、活塞环或汽缸套的所有本身公知的措施同样也能在根据本发明在重调方法期间被应用。

例如，如已提及的，活塞环凹槽能够被焊接关闭，或者取决于需要可以不被焊接关闭。活塞环或活塞环凹槽的活塞表面能够被机械加工，例如研磨、抛光或以不同方式被机械加工。

相关的部件（诸如活塞、活塞环、活塞环凹槽或者其它机器部件）被完全或部分地替换和/或重新制造，或例如还能设置有本身已知的涂层，例如设置有电镀或者设置有热喷射层，例如，以便减小摩擦或者以便配合密封性或另选地以便最优化密封性或者以便与诸如粗糙度的参数匹配。

在这方面，本领域技术人员应理解，本发明不局限于通过示例说明的实施方式，而是这些实施方式的简单的改进且具体地所有技术上切合实际的结合被本发明覆盖。而且，当然应理解的是，本发明的应用不局限于大型二冲程柴油发动机，而是能够主要被用于任何其它马达类型，例如还用于煤气发动机，四冲程发动机或者不同马达。

Claims (19)

1.一种用于重调往复活塞式内燃发动机的汽缸装置的方法，所述汽缸装置包括活塞，所述活塞能够被布置在汽缸套中，所述活塞在操作状态和安装状态下能够沿着所述汽缸套的汽缸轴线在上死点和下死点之间往复移动，使得所述活塞的上侧与所述汽缸套的运行表面以及布置在所述汽缸套处的汽缸罩一起限定燃烧空间，其中，包括至少一个活塞环的活塞环组设置在所述活塞的位于所述活塞的上侧和远离所述燃烧空间的所述活塞的下侧之间的活塞顶处，从而所述活塞在操作状态下经由所述活塞环组与所述汽缸套的所述运行表面摩擦接触，并且其中，在所述运行表面的与所述汽缸罩相邻的顶部区域的预定磨损状态下，所述活塞在主重调步骤中被重调，使得与所述活塞的重调之前相比，在重调之后，所述活塞环组的最靠近所述活塞的所述上侧布置的至少一个顶环进一步远离所述活塞的所述上侧间隔开预定的第一差额间距，

所述方法的特征在于，

所述活塞环组除布置在顶环凹槽中的所述顶环之外还包括至少一个第二活塞环，并且为了重调所述活塞，所述顶环从所述顶环凹槽被移除并且不被替换。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，为了重调所述活塞而将所述顶环从所述顶环凹槽移除，并且将所述顶环以第一差额间距重新安装在第二位置中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述顶环凹槽被封闭。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述活塞顶由更换顶替换，其中所述更换顶的活塞环组的布置在最靠近所述更换顶的上侧的至少一个顶环进一步远离所述更换顶的所述上侧间隔开所述预定的第一差额间距。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述活塞的重调之前相比，在重调之后，所述活塞环组的至少一个另外的活塞环进一步远离所述活塞的所述上侧间隔开预定的第二差额间距。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所有第二差额间距都相等。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在执行所述主重调步骤之前，在至少一个中间步骤中，所述活塞环组的至少一个活塞环被更换。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述主重调步骤期间或者在所述中间步骤期间，至少一个活塞环由新的活塞环替换。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述活塞环组的最靠近地面向所述活塞的下侧的活塞环被移除并且不被替换。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，活塞环由不同高度的活塞环替换。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，活塞环由不同宽度的活塞环的替换。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，活塞环由外径不同的活塞环替换。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，活塞环凹槽的宽度或活塞环凹槽的深度被改变。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，活塞环凹槽或所述活塞顶或活塞环设置有磨损保护层。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述往复活塞式内燃发动机是单向流动扫气的大型二冲程柴油发动机。

16.根据权利要求3所述的方法，其中，所述顶环凹槽被焊接关闭。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述活塞的重调之前相比，在重调之后，所述活塞环组的每个活塞环均进一步远离所述活塞的所述上侧间隔开预定的第二差额间距。

18.根据权利要求6所述的方法，其中，所有第二差额间距都等于所述第一差额间距。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，活塞环由外径较大的活塞环替换。