CN112443419A - 内燃机的活塞和气缸以及内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机的活塞和气缸以及内燃机。一种内燃机的气缸(10)的活塞(12)，具有上或前活塞顶(14)并具有径向外表面(13)，其中，在径向外表面(13)上形成凹槽(16a、16b、16c)，活塞环(17a、17b、17c)放置在其中，其中，在活塞顶(14)与活塞(12)的最上面或最前面的凹槽(16a)之间，径向外表面(13)形成顶环岸(18)，并且其中，顶环岸(18)具有非耐磨涂层(22)。

Description

内燃机的活塞和气缸以及内燃机
技术领域
本发明涉及一种内燃机的气缸的活塞，涉及一种内燃机的气缸并涉及一种内燃机。
背景技术
从DE 10 2013 009 415 A1已知一种内燃机的气缸的活塞，其在气缸套中被可移动地上下引导。火焰环放置在气缸套的凹进中。凹槽被引入到活塞的径向外表面中，其容纳活塞环。在活塞的前或上活塞顶与活塞的最上面或最前面的凹槽之间，活塞的径向外表面形成所谓的顶环岸（top land），其中，气缸套的火焰环除了别的以外用于从活塞的径向外表面刮掉沉积物，尤其地在顶环岸的区域中。
在活塞的径向外表面、即顶环岸与火焰环之间，需要空隙，以便使活塞在气缸套中不受干扰的移动变成可能。在活塞与火焰环之间的该空隙中，所谓废物体积形成，在该体积中可聚集仅无效地参与燃烧的燃料混合物。为了减小废物体积并因而为了提高发动机效率，根据现有技术尽可能小地选择活塞与火焰环之间的空隙。这需要高的制造公差。
从DE 10 2013 009 415 A1已知用于减小废物体积，以在径向外边缘处轴向向后拉活塞顶。
发明内容
由此出发，本发明基于创造一种新型的内燃机的气缸的活塞、内燃机的气缸和内燃机的目的。
该目的通过根据权利要求1的活塞解决。根据本发明，活塞的顶环岸具有非耐磨涂层。
通过在此呈现的本发明，提出活塞在顶环岸的区域中包括或具有软的非耐磨涂层。在操作期间形成的活塞的顶环岸与火焰环的局部接触期间，涂层可被局部地去除，以便精确地设定在活塞与火焰环之间的操作所需的空隙，而不要求高的制造公差。借助于非耐磨涂层，能使活塞与火焰环之间的废物体积最小化并提高发动机效率。
优先地，非耐磨涂层由树脂粘结的石墨组成。这样的涂层是特别优选的，以便在发动机操作期间通过涂层的局部磨损设定在活塞与火焰环之间的操作所需的空隙。
根据本发明的另一改进，非耐磨涂层具有在0.02mm与0.2mm之间、优先地在0.05mm与0.15mm之间的厚度。非耐磨涂层的该厚度是特别优选的，以便在发动机操作期间设定操作所需的在活塞与火焰环之间的空隙。
在权利要求10中限定了根据本发明的气缸，并且在权利要求11中限定了根据本发明的内燃机。
附图说明
本发明的另外的优选改进从从属权利要求和以下的说明中获得。本发明的示例性实施例通过附图被更详细地说明，但不限于此。示出的是：
图1示出以通过根据本发明的内燃机的根据本发明的第一气缸的节取的形式的横截面；
图2示出以通过根据本发明的内燃机的根据本发明的第二气缸的节取的形式的横截面。
具体实施方式
本发明涉及一种内燃机，内燃机包括至少一个气缸。
图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的根据本发明的内燃机的气缸10在气缸套11和在气缸套11中被可移动地上下引导的活塞12的区域中的节取。活塞12具有径向外表面13和前或上活塞顶14。在活塞顶14中，可中心地引入凹槽15。在其径向外表面13上，活塞12包括凹槽16a、16b和16c。活塞环17a、17b、17c被插入活塞12的这些凹槽16a、16b和16c中。两个上活塞环17a、17b被称为压缩环，并且下活塞环17c被称为刮油环。
活塞12在活塞顶14与活塞12的最上面或最前面的凹槽16a之间延伸的那部分被称为顶环岸18。活塞12的最上面或最前面的凹槽16a与活塞顶14c之间的距离被称为顶环岸18的顶环岸高度18h。
气缸套11容纳火焰环19。火焰环19被插入气缸套11的凹进20中。在操作期间，活塞12可在火焰环19的帮助下在其顶环岸18的区域中被清洁。尤其，火焰环19用于在顶环岸18的区域中并因而在顶环岸高度18h的区域中从活塞12的径向外表面13刮掉沉积物、诸如例如焦炭。
在图1所示的示例性实施例中，径向外表面13的外径，从最前面或最上面的凹槽16看，朝着活塞顶14的方向，至少在区域中、在顶环岸18的区域中圆锥形地减小。在顶环岸18与火焰环19之间形成自由空间21，其确定火焰环19与活塞12的顶环岸18之间的空隙。仅低效燃烧的燃料在发动机操作期间可聚集在该自由空间21中。由于这个原因，该自由空间21也被称为废物体积。
为了即使在低的制造公差的情况下保持废物体积21尽可能低并提高内燃机的效率，顶环岸18在径向外侧具有非耐磨涂层22。
这一相对较软的非耐磨涂层22在顶环岸18与火焰环19之间的局部接触期间可被去除，以便从而在发动机操作期间将在活塞12的顶环岸18与火焰环19之间的操作所需的空隙设定成最小。这提高发动机的效率。
非耐磨涂层22优先地是由树脂粘结的石墨制成的涂层。
活塞12优先地是由未示出的活塞下部和活塞上部装配成的活塞，其中，活塞下部和活塞上部都可由钢或铸铁组成，尤其地由球墨铸铁组成。还可使用轻金属。
非耐磨涂层22由比活塞上部和活塞下部的材料软的材料组成。此外，非耐磨涂层22由比火焰环19和气缸套11软的材料组成。
非耐磨涂层22的另外的特性是达到250℃的耐温性、耐燃料和润滑油侵蚀性和良好的粘附/粘结。涂层22的硬度优选地在10-50HB(布氏硬度)的硬度范围内。诸如例如树脂粘结的石墨或耐热塑料的软材料满足这些特性。
优先由树脂粘结的石墨制成的非耐磨涂层11优先地具有在0.02mm与0.2mm之间、优选地在0.05mm与0.15mm之间的厚度。
在图1的示例性实施例中，将非耐磨涂层22涂覆至顶环岸18的区域，其源于最上面或最前面的凹槽16a，朝着活塞顶14的方向圆锥形地渐缩。在此，在其整个轴向范围上或者在其整个轴向长度上将涂层22涂覆至该区域。因此，图1中的涂层18终止于活塞顶14的区域。
与此相比，图2示出了其中非耐磨涂层22被设计成较短并终止于离活塞顶14一段距离的本发明的一个变型。
优先地，根据本发明的活塞12是油冷却活塞。
本发明不仅涉及活塞12本身，而且还涉及带有根据本发明的气缸套11和活塞12的气缸10，以及具有至少一个、优先地多个这样的气缸10的内燃机。
采用本发明，能够即通过减小火焰环19与顶环岸18之间的废物体积21来改善发动机效率。
本发明不仅可用于柴油内燃机，而且还可用于火花点火燃气发动机以及双燃料发动机，即可用于二冲程内燃机而且还可用于四冲程内燃机。本发明尤其地用于诸如船舶上的柴油发动机或燃气发动机或柴油燃气发动机的大型发动机的活塞，其外径尤其地在100mm与600mm之间的范围内。
附图标记列表：
10 气缸
11 气缸套
12 活塞
13 表面
14 活塞顶
15 活塞凹槽
16a 凹槽
16b 凹槽
16c 凹槽
17a 活塞环
17b 活塞环
17c 活塞环
18 顶环岸
18h 顶环岸高度
19 火焰环
20 凹进
21 自由空间/废物体积
22 涂层。

Claims (11)

1.一种内燃机的气缸(10)的活塞(12)，
具有上或前活塞顶(14)并具有径向外表面(13)，
其中，在所述径向外表面(13)上形成凹槽(16a、16b、16c)，活塞环(17a、17b、17c)放置在所述凹槽中，
其中，在所述活塞顶(14)与所述活塞(12)的最上面或最前面的凹槽(16a)之间，所述径向外表面(13)形成顶环岸(18)，其特征在于，
所述顶环岸(18)具有非耐磨涂层(22)。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述非耐磨涂层(22)由树脂粘结的石墨组成。
3.根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，所述非耐磨涂层(22)具有在0.02与0.2mm之间的厚度。
4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述非耐磨涂层(22)具有在0.05与0.15mm之间的厚度。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的活塞，其特征在于，所述非耐磨涂层(22)在所述顶环岸(18)的整个轴向长度上延伸。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的活塞，其特征在于，所述非耐磨涂层(22)在所述顶环岸(18)的轴向长度的部分区域上延伸。
7.根据权利要求6所述的活塞，其特征在于，所述非耐磨涂层(22)，从背离所述活塞顶(14)的顶环岸(18)的端部看，在所述顶环岸(18)的轴向长度的部分区域上朝着所述活塞顶(14)的方向延伸，并终止于离所述活塞顶(14)一段距离处。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的活塞，其特征在于，所述活塞包括活塞下部和连接至所述活塞下部的活塞上部，其中，所述顶环岸(18)形成在由钢或铸铁、尤其是球墨铸铁组成的所述活塞上部上。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的活塞，其特征在于，所述活塞是油冷却的。
10.一种内燃机的气缸(10)，
具有气缸套(11)，其中，所述气缸套(11)的凹进(20)容纳火焰环(19)，
具有活塞(12)，其在所述气缸套(11)中被可移动地上下引导，其特征在于，
所述活塞(12)根据权利要求1至9中的任一项形成。
11.一种内燃机，具有根据权利要求10所述的至少一个气缸(10)。
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