CN116507835A - 内燃机刮油环和活塞环组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种刮油环(4)，该刮油环包括环元件(6)，具有上环边缘(8)、下环边缘、环内侧和环外侧(14)，其中环元件(6)设置有两个相对的接触表面(20)，在两个相对的接触表面(20)之间有环间隙(18)，其中环元件(6)在环外侧(14)上设置有至少一个刮杆(24、26)，并且其中刮油环(4)设置有两个凹部(28)，每个凹部设置在每个接触表面(20)上，并且每个凹部至少在环外侧(14)、相应的接触表面(20)和上环边缘(8)上邻接。

Description

内燃机刮油环和活塞环组

技术领域

本申请涉及一种刮油环和一种活塞环组，活塞环组包括刮油环，该刮油环将被插入内燃机中，优选插入四冲程发动机中。本申请的刮油环包括在顶部和底部被设计为不同的环间隙，顶部和底部即为，在燃烧室侧和在曲轴箱侧。

背景技术

迄今为止，已知具有恒定环间隙的刮油环。这些恒定的环间隙通常被选择为尽可能小，以实现最大的刮油效果。虽然“窜漏(blow-by)”气体必须流过该环间隙，但选择窄的环间隙会在环上方产生气体压力。该高压可引起第二环的不稳定，这对环的整个功能性能具有负面影响。

发明内容

本申请提出将刮油器效应的小环间隙优点与防止压力积聚和第二环不稳定的较大环间隙相结合。此外，本申请提供在节流模式或超速模式下减少任何向上方向的油流，即流向燃烧室的油流。

本申请特别针对在燃烧室中的压力降至环境压力以下，使操作状态下变得有效，以便一方面减少可进入燃烧室的油量，同时以通过减少气体压力或气体压力差的形成来增加第二或中间(油控制)活塞环的稳定性。

当刮油环由于质量或惯性而压靠在上活塞环槽边缘上时，刮油环上边缘处产生的较大有效间隙允许在高负载下，具有更自由的气流。能够进入燃烧室的油量的减少，产生燃烧油更少的效果，其结果尤其是在超速运行之后，颗粒排放减少。

根据本申请的刮油环具有本申请权利要求1的特征，在从属权利要求中描述了进一步有利的实施例。根据本申请的另一方面，描述了一种具有本申请刮油环的活塞环组和另外的油控制环，该油控制环也具有环间隙的特定几何形状。

本申请的具有不均匀环间隙的刮油环，还可设置成将一部分窜漏引导到活塞环的两个刮油杆之间的中间空间中，使得一部分窜漏可以通过刮油环中的径向开口向内流入环槽底部，从那里通过排油通道或下面的轴向间隙引导进入曲轴箱。在这种情况下，应记住，通过位于其上方的两个压缩环在一定程度上减少了窜漏，这样的排放不会造成任何严重问题。窜漏特别使得油滴能够从两个刮油杆之间的间隙中夹带供应到曲轴箱。

根据本申请的示例性实施例，刮油环包括环元件，该环元件具有上环边缘、下环边缘、位于径向方向的环内侧和位于径向方向上的环外侧。环元件设置有两个接触端，在接触端之间存在环间隙。接触端具有相反的接触表面。环元件在环外侧上设有至少一个刮杆。根据本申请的刮油环分别具有两个(相对的)凹部，每个凹部位于接触端的区域中，每个凹部至少在环外侧、相应的接触表面和上环边缘上邻接。因此，相应的凹部在从环外侧或杆的表面形成的一个角、相应的接触表面和上环边缘将位于的区域中延伸。位于环间隙两侧的两个相对的凹部加宽了环间隙，特别是在上刮杆的边缘之间。

两个凹部中的相应一个设置在每个接触端上。相应的凹部因此在环外侧或杆的表面、相应的接触表面和上环边缘的区域中延伸。凹部在每种情况下都在上刮杆的区域中延伸。这可能使得剩余的环间隙能被配置为比传统环小(基本上)2至3倍。上边缘表面处的环间隙比不同安装状态下的环间隙大2至5倍。

根据另一示例性实施例，凹部相对于接触表面的镜面对称地设计。在这种情况下，接触表面的镜面由接触表面限定，其中活塞环的中心点和轴向应位于镜面内。

在刮油环的另一实施例中，环元件具有两个刮杆，上刮杆在燃烧室侧，下刮杆在曲轴箱侧。在这种情况下，凹部延伸到上刮杆的区域中。在该实施例中，上刮环在圆周方向上比下刮环短。这在上刮环处产生了较大的环间隙，结果是燃烧气体可以通过较大的上部间隙进入刮杆之间的区域，并可以从那里通过沿径向延伸的油道流入刮油环后面的空间。在这里，来自刮杆之间区域的油滴可以在刮油环后面输送。在活塞向下移动期间，活塞环密封不太紧密，这就是为什么在所有操作条件下，都可以通过刮油器活塞环槽中的排油口将压力均衡到曲轴箱的原因。

在刮油环的另一示例性实施例中，凹部具有球体、圆柱体、圆锥体或矩形的部分形状。因此，凹部由球形表面、圆柱形表面、圆锥形表面或长方体表面的一部分限定。

在刮油环的另一示例性实施例中，接触表面上的凹部进一步邻接环内侧的接触表面。在该实施例中，接触表面上的凹部在接触表面和上环边缘之间的边缘将延伸的区域中延伸，该实施例的凹部形成从环内侧到环外侧的径向通道。这里，窜漏可以直接从环后面通过。

在刮油环的另一示例性实施例中，刮油环在与接触端间隔开的区域中设置有至少一个另外的径向凹部，凹部在上环边缘处从环外侧沿环内侧的方向延伸。在该实施例中，该另外的凹部在到达环内侧之前终止。在另一实施例中，该至少一个另外的凹部延伸至环内侧，并在径向方向上形成通道。

在刮油环的另一实施例中，至少一个另外的凹部或径向凹部以及接触处的两个凹部均匀地分布在活塞环的圆周上，其中接触处的两个凹部被认为是由接触划分的一个凹部。这里，凹部互相以例如180°、120°、90°、60°或30°的距离布置。对于更多数量的凹部，它们会相应地分布。

在刮油环的另一实施例中，该刮油环被设计为两部分式刮油环。在该实施例中，刮油环在环内侧具有沿周向延伸的凹槽，环内侧中插入至少一个膨胀器，例如软管弹簧。

根据刮油环的另一三部分实施例，通过不同的“导轨”接触间隙选择来确保这种效果。在另一优选实施例中，使用偶数个另外的凹部或径向凹部。由于在圆周方向上相对于彼此更靠近或更近的布置，环背部的区域保持没有凹部，从而可以在环的组装期间，在负载最重的点降低环断裂的风险。当使用偶数个另外的凹部或径向凹部时，其相对于穿过环间隙的镜面对称地布置，环的背部保持没有凹部，并且环的整体稳定性得到改善。

根据刮油环的另一示例性实施例，两个凹部和至少一个径向凹部各自在径向方向上具有不同的高度或深度，其中直接在环间隙处的两个凹处具有最大的深度(在轴向方向上)。分别相邻的径向凹部在轴向方向上具有较小的深度，并且最后最靠近环背部布置的径向凹部被设计为最平坦。

根据刮油环的另一示例性实施例，两个凹部或至少一个径向凹部的深度在0.1和0.3mm之间。在这种情况下，沿轴向测量深度。

根据刮油环的另一示例性实施例，两个凹部和/或至少一个径向凹部被设计成使得它们不会中断上刮油环。

根据本申请的另一方面，提供了一种活塞环组，该活塞环组具有前述刮油环中的刮油环，并且还包括至少一个油控制环(或中间活塞环)，其中优选地还可以提供另一压缩环。油控制环包括控制环元件，该控制环元件包括上控制环边缘、下控制环边缘、位于径向内侧的控制环内侧和位于径向外侧的控制环外侧。控制环元件设置有两个控制接触端，控制环间隙位于控制接触端之间。接触端具有相反的控制接触表面。控制环在控制接触端的区域中分别设置有两个凹部，在每种情况下，凹部至少在环的外侧上分别邻接相应的接触表面和上环边缘。在活塞环组中，两个活塞环设置在相应接触的区域中，其中在接触处的凹部在每种情况下相对于彼此加宽。

附图说明

下文将参考现有技术的示意图和本申请的示例性实施例来描述本发明。

图1示出传统刮油环环间隙区域的局部视图。

图2示出本申请的刮油环局部视图，该刮油环在环间隙处具有倾斜凹部。

图3示出本申请的刮油环局部视图，该刮油环在环间隙处具有由锥形表面的部分表面限定的凹部。

图4示出本申请的刮油环的部分示意图，该刮油环在环间隙处具有长方体凹部。

图5示出本申请的刮油环局部视图，该刮油环在环间隙处具有从外侧延伸到内侧的凹部。

图6示出与环间隙间间隔的点处局部视图，在该点处设置有中断上部刮杆的径向凹槽。

图7和图8示出径向凹槽的其他形式示意图，在每种情况下，径向凹槽都不会被上部刮杆打断。

图9示出了径向凹槽的另一形式示意图，径向凹槽从环外侧延伸到环内侧。

具体实施方式

在下文中，在附图和说明书的文本中，相同或相似的参考数字用于指代相同或相似元件和部件。

图1示出传统刮油环1在环间隙18区域内的局部透视图。传统刮油环2包括环元件6，该环元件6具有上环边缘8、隐藏的下环边缘、同样不可见的环内侧和环外侧14。环元件6在接触处中断，其中两个相对的接触表面20形成于环间隙18之间的其自身之间。此处和下方，在安装状态下，始终考虑环间隙尺寸。环元件6在环外侧上设有至少一个刮杆24、26。根据现有技术和/或根据本申请的刮油环还可以设置有油道，该油道在刮杆之间从环外侧朝着环内侧延伸，然而，出于清楚的原因未示出。

图2示出根据本申请的刮油环4在具有倾斜凹部28的环间隙18的区域中的局部透视图。这里，根据本申请的刮油环4还包括环元件6。环元件在此包括上环边缘8、看不见的下环边缘、隐藏的环内侧和环外侧14。环元件6具有由两个相对的接触表面20限定的环间隙18。环元件6在其环外侧14上设有至少一个刮杆24、26。在接触表面20的区域中，刮油环4具有两个凹部28，每个接触表面20上有一个凹部。在这种情况下，每个凹部邻接环外侧14、相应的接触表面20和上环边缘8。在图2中，每个凹部大致对应于一个三角棱镜。这里，已经通过至少两个位于另一个上方的压缩环或油控制环的窜漏可以流入上刮杆和下刮杆(24、26)之间的中间室。从那里，窜漏气体可以沿圆周方向流动，并沿刮油环槽底部的方向向内流过未示出的油道，从而夹带油滴。这允许更多的油沿曲轴箱的方向反馈，其中特别是在超速模式下，更少的油可以进入燃烧室。

图3示出本申请的刮油环局部视图，除了凹部的形状之外，该刮油环对应于图3。代替具有三角形横截面的凹部，这里使用由锥形表面的一部分限定的凹部。由于这种形状，窜漏气体可以在上刮杆24和下刮杆26之间的中间空间的方向上更好地流动。

图4示出配置凹部28形状的另一可能性。图4的其他部分对应于图2和图3。图4中的凹部28由长方体表面界定。

图5示出环间隙18或凹部28的另一可能实施例。如图4所示，图5中的凹部28由长方体表面界定，其中凹部在径向方向上充分延伸穿过刮油环4。这里，窜漏气体也可以沿环槽底部的方向直接流过凹槽24、26。

图6示出刮油环的一实施例，其中在与环间隙和接触表面间隔开的位置使用了图4的凹部。这些被指定为径向凹部34，以便能够将它们与环间隙处的凹部区分开来。这也是基于由窜漏气体从外部到内部通过刮油环实现改进流动的原理。

在图7中，图6的径向凹部34被设计为仅非常平坦，从而径向凹部34不会在轴向上中断上部刮杆24。图7中的径向凹部34仅在上环边缘8的一部分上沿径向延伸。径向凹部37形成在整个上环边缘8上，使得径向凹部仅形成通向带有正扭刮油环的活塞环槽底部的通道。如果刮油环被反向扭转，则环内侧和上环边缘之间的连续边缘抵靠活塞的上刮油活塞环凹槽，并且防止油沿径向方向通过。

在图8中，径向凹部34仅设计成与图7中的凹部一样非常平坦，因此径向凹部34在这里也不会在轴向上中断上部刮板。在图8中，径向凹部37在整个上环边缘8上延伸，从而径向凹部在刮油环的每个扭转位置形成通向活塞环槽底部的通道。

在图9中，图6中的径向凹部34一直延伸到环内侧。

附图标记

2传统刮油环

4根据本申请的刮油环

6环元件

8上环边缘

14环外侧

18环间隙

20包括接触表面

24上刮板

26包括下刮杆

28凹部

30环隙宽度

32凹部宽度

34径向凹部

36径向凹部宽度

38活塞环组

40油控制环

42油控制环元件

44上控制环边缘

50控制环外侧

52控制环接触面

54控制环间隙

56控制环凹部

Claims (14)

1.一种刮油环(4)，包括环元件(6)，所述环元件(6)具有上环边缘(8)、下环边缘、环内侧和环外侧(14)，

其中所述环元件(6)设置有两个相对的接触表面(20)，在所述两个相对的接触表面(20)之间有环间隙(18)，

其中所述环元件(6)在所述环外侧(14)上设置有至少一个刮杆(24、26)，以及

其中所述刮油环(4)设置有两个凹部(28)，每个凹部在所述接触表面(20)的区域中，每个凹部至少在所述环外侧(14)、相应的接触表面(20)和所述上环边缘(8)上邻接。

2.根据权利要求1所述的刮油环(4)，其中所述凹部(28)相对于所述接触表面(20)的镜面对称地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的刮油环(4)，其中在安装状态下，所述环间隙(18)的宽度(30)被限定为所述接触表面(20)在圆周方向上的距离，并且其中所述凹部(28)的宽度(32)和在周向方向上具有安装的环的所述环间隙(18)的总和的宽度比所述环间隙的宽度(30)大2至5倍。

4.根据权利要求1-3任一项所述的刮油环(4)，其特征在于，所述环元件(6)包括上刮杆(24)和下刮杆(26)两个刮杆，其中所述凹部(28)延伸到所述上刮杆(28)的区域中，优选地，所述上刮杆(24)比所述下刮杆(26)小所述凹部(32)的宽度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的刮油环(4)，其特征在于，所述凹部(28)由球形表面、圆柱形表面、圆锥形表面或长方体表面的一部分限定。

6.根据前述权利要求任一项所述的刮油环(4)，其特征在于，所述接触表面(20)上的所述凹部(28)还邻接所述环内侧。

7.根据前述权利要求任一项所述的刮油环(4)，其特征在于，所述刮油环(4)在与所述环间隙(18)间隔开的区域中设置有至少一个另外的径向凹部(34)，所述另外的径向凹部(34)在所述上环边缘(8)处从所述环外侧(14)沿所述环内侧的方向延伸。

8.根据权利要求7所述的刮油环(4)，其特征在于，至少一个径向凹部(34)延伸到所述环内侧。

9.根据前述权利要求任一项所述的刮油环(4)，其特征在于，至少一个径向凹部(34)和所述环间隙(18)上的所述两个凹部(28)均匀地分布在所述刮油环(4)的圆周上。

10.根据前述权利要求1-8中任一项所述的刮油环(4)，其特征在于，所述两个径向凹部(28)或更靠近所述环间隙(18)的径向凹部(34)布置成比环背部处更靠近彼此，并且优选地使用偶数个径向凹部(34)。

11.根据前述权利要求1-10中任一项所述的刮油环(4)，其特征在于，所述两个凹部(28)和更靠近所述环间隙(18)的所述至少一个径向凹部(34)各自具有沿所述环背部的方向在周向上减小的深度。

12.根据前述权利要求1-11中任一项所述的刮油环(4)，其特征在于，所述两个凹部(28)或所述至少一个径向凹部(34)的深度在0.1mm和0.3mm之间。

13.根据前述权利要求1-12中任一项所述的刮油环(4)，其特征在于，所述两个凹部(28)和/或所述至少一个径向凹部(34)不中断上刮环。

14.具有根据权利要求1-13中任一项所述的刮油环(4)的活塞环组(38)，还包括带有控制环元件(42)的至少一个油控制环(40)，所述控制环元件(42)包括：

上控制环边缘(44)，

下控制环边缘，

控制环内侧，和

控制环外侧(50)，

其中，所述控制环元件(42)设置有位于两个相对的控制接触表面(52)之间的控制环间隙(54)，并且其中所述控制环(40)在所述控制接触表面(52)的区域中设置有两个凹部(56)，所述两个凹部(56)至少在所述环外侧(50)上分别邻接所述相应的接触表面(25)和所述下环边缘。