DE102015105223A1

DE102015105223A1 - Zylinderbuchse mit Schlitzen

Info

Publication number: DE102015105223A1
Application number: DE102015105223.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Hillebrecht; Richard Donahue
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Al Alpine Us Bidco Inc Wilmington Us
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2015-10-08
Also published as: US9194327B2; US20150285181A1

Abstract

Ein System enthält eine Hubkolbenmaschine. Die Hubkolbenmaschine enthält eine Zylinderbuchse mit einer inneren Fläche, die einen Hohlraum definiert. Die Zylinderbuchse weist mehrere Schlitze auf, die längs eines Abschnitts der inneren Fläche angeordnet sind. Die Hubkolbenmaschine enthält ferner einen Kolben, der in der Zylinderbuchse angeordnet ist. Der Kolben ist dazu eingerichtet, sich zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung zu bewegen. Die Hubkolbenmaschine enthält außerdem einen ersten Ring, der um den Kolben unterhalb eines oberen Stegs des Kolbens angeordnet ist. Der erste Ring, der obere Steg, eine erste Ringnut des Kolbens und die Innenfläche der Zylinderbuchse definieren einen oberen Steghohlraum. Die Hubkolbenmaschine enthält noch weiter einen zweiten Ring, der um den Kolben unterhalb des ersten Rings und eines zweiten Stegs des Kolbens angeordnet ist. Der erste und zweite Ring, der zweite Steg, eine zweite Ringnut des Kolbens und die Innenfläche der Zylinderbuchse definieren einen Zwischenringhohlraum. In der ersten Stellung grenzen der erste und zweite Ring, der obere Steghohlraum und der Zwischenringhohlraum nicht an die mehreren Schlitze. In der zweiten Stellung grenzen entweder der erste Ring oder der zweite Ring und mindestens einer von dem oberen Steghohlraum oder dem Zwischenringhohlraum an die mehreren Schlitze.

Description

HINTERGRUND
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft Hubkolbenmaschinen und spezieller eine Zylinderbuchse für eine Hubkolbenmaschine.
Eine Hubkolbenmaschine (z. B. eine Verbrennungsmaschine, beispielsweise ein Diesel-, Benzin- oder Gasmotor) verbrennt Kraftstoff mit einem Oxidationsmittel (z. B. mit Luft), um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen, die ihrerseits einen Kolben (z. B. einen hin- und hergehenden Kolben) in einem Zylinder antreiben. Speziell expandieren die heißen Verbrennungsgase und üben Druck auf den Kolben aus, der während eines Arbeitstakts die Stellung von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt des Zylinders linear verändert. Der Kolben wandelt den Druck, der durch die Verbrennungsgase (und die lineare Bewegung des Kolbens) ausgeübt wird, (beispielsweise über eine Pleuelstange und eine Kurbelwelle, die mit dem Kolben verbunden ist) in eine rotierende Bewegung um, die eine oder mehrere Lasten, z. B. einen elektrischen Generator, antreibt. Die Konstruktion der Hubkolbenmaschine (z. B. des Zylinders und Kolbens) kann Abgasemissionen (z. B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe) und den Motorwirkungsgrad beträchtlich beeinflussen. Infolgedessen werden möglicherweise Nachbehandlungssysteme genutzt, um diese Emissionen zu behandeln, mit der Folge einer Steigerung der Kosten und der Komplexität des Einbaus und der allgemeinen Wartung.
KURZDARSTELLUNG
Im Folgenden sind spezielle Ausführungsformen gemäß dem Gegenstand der ursprünglich vorliegenden Erfindung zusammenfassend beschrieben. Diese Ausführungsformen sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, vielmehr sollen diese Ausführungsformen lediglich eine Kurzbeschreibung möglicher Ausprägungen der Erfindung geben. In der Tat kann die Erfindung vielfältige Ausprägungen abdecken, die den nachstehend dargelegten Ausführungsformen ähneln oder sich von diesen unterscheiden können.
In einer ersten Ausführungsform enthält ein System eine Hubkolbenmaschine. Die Hubkolbenmaschine enthält eine Zylinderbuchse mit einer inneren Fläche, die einen Hohlraum bildet. Die Zylinderbuchse weist mehrere Schlitze auf, die längs eines Abschnitts der inneren Fläche angeordnet sind. Die Hubkolbenmaschine enthält ferner einen Kolben, der in der Zylinderbuchse angeordnet ist. Der Kolben ist dazu eingerichtet, sich zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung zu bewegen. Die Hubkolbenmaschine enthält außerdem einen ersten Ring, der um den Kolben unterhalb eines oberen Stegs des Kolbens angeordnet ist. Der erste Ring, der obere Steg, eine obere Ringnut und die Innenfläche der Zylinderbuchse definieren einen oberen Steghohlraum. Die Hubkolbenmaschine enthält noch ferner einen zweiten Ring, der um den Kolben herum unterhalb des ersten Rings und eines zweiten Stegs des Kolbens angeordnet ist. Der erste und zweite Ring, der zweite Steg, die zweite Ringnut und die Innenfläche der Zylinderbuchse definieren einen Zwischenringhohlraum. In der ersten Stellung grenzen der erste und der zweite Ring, der obere Steghohlraum und der Zwischenringhohlraum nicht an die mehreren Schlitze. In der zweiten Stellung grenzen entweder der erste Ring oder der zweite Ring und mindestens einer von dem oberen Steghohlraum oder dem Zwischenringhohlraum an die mehreren Schlitze.
In einer Konfiguration des zuvor erwähnten Systems grenzen in der zweiten Stellung der zweite Ring und der Zwischenringhohlraum an die mehreren Schlitze, und der erste Ring und der obere Steghohlraum grenzen nicht an die mehreren Schlitze.
Zusätzlich kann die Grenzstelle zwischen dem Zwischenringhohlraum und den mehreren Schlitzen in der zweiten Stellung dazu eingerichtet sein, einem Fluid in dem Zwischenringhohlraum zu erlauben, in die mehreren Schlitze und in einen Abschnitt des Hohlraums unterhalb des Kolbens hinein zu strömen.
In einer anderen Konfiguration des Systems grenzen in der zweiten Stellung der erste Ring, der Zwischenringhohlraum und der obere Steghohlraum an die mehreren Schlitze, und der zweite Ring grenzt nicht an die mehreren Schlitze.
Darüber hinaus ist die Grenzstelle zwischen dem oberen Steghohlraum und den mehreren Schlitzen in der zweiten Stellung dazu eingerichtet, einem Fluid in dem oberen Steghohlraum zu ermöglichen, in die mehreren Schlitze und in den Zwischenringhohlraum hinein zu strömen.
In einer weiteren Konfiguration des Systems kann der Kolben dazu eingerichtet sein, sich in eine dritte Stellung zu bewegen, wobei in der zweiten Stellung der zweite Ring und der Zwischenringhohlraum an die mehreren Schlitze grenzen und der erste Ring und der obere Steghohlraum nicht an die mehreren Schlitze grenzen und wobei in der dritten Stellung der erste Ring, der Zwischenringhohlraum und der obere Steghohlraum an die mehreren Schlitze grenzen, während der zweite Ring nicht an die mehreren Schlitze grenzt.
Weiter kann eine Bewegung von der zweiten Stellung in die dritte Stellung während eines Arbeitstakts des Kolbens dazu eingerichtet sein, zuvor in dem oberen Steghohlraum vorhandenen unverbrannten Kraftstoff in dem Zwischenringhohlraum einzufangen, um einen Fluss unverbrannten Kraftstoffs in einen Abschnitt des Hohlraums oberhalb des Kolbens zu reduzieren.
Zusätzlich oder alternativ können die mehreren Schlitze in einer einzelnen Reihe gruppiert sein, die in Umfangsrichtung entlang des Abschnitts der inneren Fläche der Zylinderbuchse angeordnet ist.
In dem System der zuletzt erwähnten Art können die mehreren Schlitze in einem axialen Bereich entlang einer longitudinalen Länge der Zylinderbuchse angeordnet sein, wobei ein erster Hohlraumdruck in einem ersten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse oberhalb des Kolbens im Wesentlichen gleich einem Zwischenringhohlraumdruck des Zwischenringhohlraums während eines Arbeitstakts des Kolbens sein kann.
Weiter kann in der ersten Stellung während des Arbeitstakts der erste Hohlraumdruck in dem ersten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse oberhalb des Kolbens dazu eingerichtet sein, den Zwischenringhohlraumdruck des Zwischenringhohlraums zu überschreiten.
Zusätzlich oder alternativ kann der erste Hohlraumdruck in dem ersten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse oberhalb des Kolbens unmittelbar vor der zweiten Stellung während des Arbeitstakts dazu eingerichtet sein, im Wesentlichen mit dem Zwischenringhohlraumdruck des Zwischenringhohlraums übereinzustimmen.
In einer weiteren Abwandlung oder weiter zusätzlich kann der Zwischenringhohlraumdruck des Zwischenringhohlraums unmittelbar vor der dritten Stellung während des Arbeitstakts dazu eingerichtet sein, im Wesentlichen mit einem zweiten Hohlraumdruck in einem zweiten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse unterhalb des Kolbens übereinzustimmen.
In dem System jeder beliebigen oben erwähnten Art kann sich jeder Schlitz der mehreren Schlitze in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der Zylinderbuchse erstrecken.
Alternativ kann sich jeder Schlitz der mehreren Schlitze unter einem Winkel relativ zu einer Längsachse der Zylinderbuchse erstrecken, wobei der Winkel ungleich 0° ist.
In dem System der zuletzt erwähnten Art kann jeder Schlitz der mehreren Schlitze einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweisen, und der erste Abschnitt jedes Schlitzes der mehreren Schlitze kann den zweiten Abschnitt eines benachbarten Schlitzes der mehreren Schlitze entlang der Längsachse in einer Umfangsrichtung überlappen.
Das System jeder beliebigen oben erwähnten Bauart kann einen Generator oder einen mechanischen Antrieb enthalten, der mit der Hubkolbenmaschine verbunden ist.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform enthält ein System eine Zylinderbuchse für eine Hubkolbenmaschine mit einer inneren Fläche, die einen Hohlraum bildet. Die Zylinderbuchse weist mehrere Schlitze auf, die längs eines Abschnitts der inneren Fläche angeordnet sind. Die Zylinderbuchse ist dazu eingerichtet, einen Kolben in dem Hohlraum aufzunehmen. Die mehreren Schlitze sind an einer Stelle entlang einer longitudinalen Länge der Zylinderbuchse angeordnet, wobei ein Hohlraumdruck in einem ersten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse oberhalb des Kolbens dazu eingerichtet ist, im Wesentlichen mit einem Zwischenringhohlraumdruck eines Zwischenringhohlraums während eines Arbeitstakts des Kolbens übereinzustimmen, wobei der Zwischenringhohlraum durch eine Außenfläche des Kolbens, erste und zweite Ringe, die um den Kolben herum angeordnet sind, und die innere Fläche der Zylinderbuchse definiert ist.
In dem zuvor erwähnten System können die mehreren Schlitze in einer einzelnen Reihe gruppiert sein, die in Umfangsrichtung entlang des Abschnitts der inneren Fläche der Zylinderbuchse angeordnet ist.
Darüber hinaus kann sich jeder Schlitz der mehreren Schlitze in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der Zylinderbuchse erstrecken.
Gemäß einer dritten Ausführungsform enthält ein System eine Hubkolbenmaschine. Die Hubkolbenmaschine enthält eine Zylinderbuchse mit einer inneren Fläche, die einen Hohlraum bildet, wobei die Zylinderbuchse mehrere Schlitze aufweist, die längs eines Abschnitts der inneren Fläche angeordnet sind. Die Hubkolbenmaschine enthält ferner einen Kolben, der in der Zylinderbuchse angeordnet ist, wobei der Kolben dazu eingerichtet ist, sich zwischen einer ersten Stellung, einer zweiten Stellung und einen dritten Stellung zu bewegen. Die Hubkolbenmaschine enthält außerdem einen ersten Ring, der um den Kolben unterhalb eines oberen Stegs des Kolbens angeordnet ist, wobei der erste Ring, der obere Steg, eine obere Ringnut und die innere Fläche der Zylinderbuchse einen oberen Steghohlraum definieren. Die Hubkolbenmaschine enthält noch ferner einen zweiten Ring, der um den Kolben unterhalb des ersten Rings und eines zweiten Stegs des Kolbens angeordnet ist, wobei der erste und der zweite Ring, der zweite Steg, die zweite Ringnut und die Innenfläche der Zylinderbuchse einen Zwischenringhohlraum definieren. In der ersten Stellung ist weder einem ersten Fluid in dem oberen Steghohlraum noch einem zweiten Fluid in dem Zwischenringhohlraum gestattet, in die mehreren Schlitze hinein zu strömen. In der zweiten Stellung ist dem ersten Fluid in dem oberen Steghohlraum nicht gestattet, in die mehreren Schlitze hinein zu strömen, während dem zweiten Fluid in dem Zwischenringhohlraum gestattet ist, in die mehreren Schlitze und in einen Abschnitt des Hohlraums unterhalb des Kolbens hinein zu strömen. In der dritten Stellung ist dem ersten Fluid in dem oberen Steghohlraum gestattet, in die mehreren Schlitze und in den Zwischenringhohlraum hinein zu strömen, und nicht gestattet, in einen Abschnitt des Hohlraums unterhalb des Kolbens hinein zu strömen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, worin:
1 in einem Blockschaltbild eine Ausführungsform eines motorbetriebenen Energieerzeugungssystems zeigt, dessen Gesamtemissionen von Kohlenwasserstoffen reduziert sind;
2 eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform einer Hubkolbenmaschine des Energieerzeugungssystems von 1 zeigt, das Schlitze an einer Zylinderbuchse aufweist;
3 eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Zylinderbuchse von 2 und eines Kolbens zeigt, der in der Zylinderbuchse in einer ersten Stellung (z. B. mit in Bezug auf Kolbenspalte geschlossenen Schlitzen) angeordnet ist;
4 eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Zylinderbuchse von 2 und des Kolbens zeigt, der in der Zylinderbuchse in einer zweiten Stellung angeordnet ist (z. B. sind Schlitze in Bezug auf den Zwischenringhohlraum oder -spalt offen);
5 eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Zylinderbuchse von 2 und eines Kolbens zeigt, der in der Zylinderbuchse in einer dritten Stellung angeordnet ist (z. B. sind Schlitze in Bezug auf den oberen Steghohlraum oder -spalt und den Zwischenringhohlraum oder -spalt offen);
6 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform von Schlitzen (z. B. gewinkelten Schlitzen) auf einer Innenfläche einer Zylinderbuchse zeigt; und
7 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform von Schlitzen (z. B. nicht gewinkelten Schlitzen) auf einer Innenfläche einer Zylinderbuchse zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden ein oder mehrere spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem Bemühen, eine kurzgefasste Beschreibung dieser Ausführungsformen vorzulegen, sind möglicherweise nicht sämtliche Merkmale einer tatsächlichen Verwirklichung in der Beschreibung aufgeführt. Es sollte erkannt werden, dass bei der Entwicklung einer jeden solchen Verwirklichung, wie in jedem technischen oder konstruktiven Projekt, zahlreiche anwendungsspezifische Entscheidungen zu treffen sind, um spezielle Ziele der Entwickler zu erreichen, z. B. Konformität mit systembezogenen und unternehmensbezogenen Beschränkungen, die von einer Verwirklichung zur anderen unterschiedlich sein können. Darüber hinaus sollte es verständlich sein, dass eine solche Entwicklungsbemühung komplex und zeitraubend sein könnte, jedoch nichtsdestoweniger für die Fachleute, die über den Vorteil dieser Beschreibung verfügen, eine Routinemaßnahme der Entwicklung, Fertigung und Herstellung bedeuten würde.
Wenn Elemente vielfältiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die unbestimmten und bestimmten Artikel ”ein”, ”eine” bzw. ”der, die, das” und dergleichen das Vorhandensein von mehr als einem Element einschließen. Die Begriffe ”umfassen”, ”enthalten” und ”aufweisen” sind als einschließend zu verstehen und bedeuten, dass möglicherweise zusätzliche Elemente vorhanden sind, die sich von den aufgelisteten Elementen unterscheiden.
Die Offenbarung betrifft Systeme zur Reduzierung der gesamten Emissionen von Kohlenwasserstoff (THC) (beispielsweise aufgrund von unverbranntem Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffen) in Hubkolbenmaschinen. Speziell beinhalten Ausführungsformen der Offenbarung eine Hubkolbenmaschine, die eine Zylinderbuchse mit einer inneren Fläche aufweist, die einen Hohlraum definiert, wobei die Zylinderbuchse längs eines Abschnitts der inneren Fläche mehrere Schlitze (z. B. Kolbenspaltrückführungssteuerungsschlitze) enthält (die beispielsweise eine einzige Reihe bilden, die in Umfangsrichtung entlang der Innenfläche angeordnet ist). Die Schlitze 22 ermöglichen eine Rückführung von unverbranntem Kraftstoff, der andernfalls während eines Ausstoßtakts ausgegeben würde; dieser rückgeführte unverbrannte Kraftstoff kann anschließend in einem nachfolgenden Arbeitstakt verwendet werden. Die Hubkolbenmaschine enthält einen Kolben, der in der Zylinderbuchse angeordnet ist, wobei der Kolben dazu eingerichtet ist, sich (z. B. während eines Arbeitstakts) zwischen mehreren Stellungen zu bewegen. Die Hubkolbenmaschine enthält einen ersten Ring (z. B. einen kreisringförmigen Kompressionsring), der um den Kolben herum unterhalb eines oberen Stegs des Kolbens angeordnet ist. Der erste Ring, der obere Steg, die erste Ringnut und die Innenfläche der Zylinderbuchse definieren einen oberen Steghohlraum (z. B. einen ringförmigen Hohlraum). Die Hubkolbenmaschine enthält ferner einen zweiten Ring (z. B. einen kreisringförmigen Kompressionsring), der unterhalb des ersten Rings und eines zweiten Stegs des Kolbens um den Kolben herum angeordnet ist. Der erste und zweite Ring, der zweite Steg, die zweite Ringnut und die Innenfläche der Zylinderbuchse definieren einen Zwischenringhohlraum (d. h. einen kreisringförmigen Hohlraum zwischen dem ersten und zweiten Ring). In einer Stellung (z. B. während des Beginns des Arbeitstakts, wenn der Druck in dem Hohlraum oberhalb des Kolbens größer ist als ein Zwischenringhohlraumdruck), grenzen der erste und zweite Ring, der obere Steghohlraum und der Zwischenringhohlraum nicht an die mehreren Schlitze (d. h. die Schlitze sind bezüglich des oberen Steghohlraums und des Zwischenringhohlraums geschlossen). In einer anderen Stellung (z. B. unmittelbar auf den Abschnitt des Arbeitstakts folgend, in dem der Zwischenringhohlraumdruck im Wesentlichen gleich dem Druck des oberen Steghohlraums ist) grenzen der zweite Ring und der Zwischenringhohlraum an die mehreren Schlitze (d. h. die Schlitze sind bezüglich des Zwischenringhohlraums offen), wobei ein Vorbeiströmen (Blowby) eines Fluids (z. B. von Gasen, die unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten) von dem Zwischenringhohlraum, durch die Schlitze hindurch und in den Hohlraum unterhalb des Kolbens in Richtung des Kurbelgehäuses ermöglicht ist, während der erste Ring und der obere Steghohlraum nicht an die mehreren Schlitze grenzen. In einer weiteren Stellung (z. B. während des Abschnitts des Arbeitstakts, in dem der Zwischenringhohlraumdruck jetzt im Wesentlichen gleich dem Kurbelgehäusedruck (z. B. des unterhalb des Kolbens liegenden Abschnitts des Hohlraums) ist und in dem der Druck des oberen Steghohlraums größer ist als der Zwischenringhohlraumdruck), grenzen der erste Ring und der obere Steghohlraum an die mehreren Schlitze, was den Fluid von Fluid (z. B. von unverbrannten Kohlenwasserstoffen) von dem oberen Steghohlraum in den Zwischenringhohlraum ermöglicht, während der zweite Ring nicht an die mehreren Schlitze grenzt (um beispielsweise einen Rückstrom zu verhindern). Das Fluid (z. B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe), das während des Arbeitstakts von dem Hohlraum des oberen Rings zu dem Zwischenringhohlraum übertragen oder rückgeführt wird, kann während des Ausstoßtakts in dem Zwischenringhohlraum aufbewahrt werden, um während eines nachfolgenden Arbeitstakts in das Kurbelgehäuse rückgeführt zu werden. Eine Rückführung von Fluid (z. B. von unverbrannten Kohlenwasserstoffen) von dem Zwischenringhohlraum in das Kurbelgehäuse und von dem oberen Steghohlraum in den Zwischenringhohlraum während des Arbeitstakts kann die Menge unverbrannter Kohlenwasserstoffe, die während des Ausstoßtakts durch den Motorauspuff ausgestoßen werden, reduzieren, so dass dadurch der Anteil an THC-Emissionen verringert und der Motorwirkungsgrad verbessert wird. Infolgedessen kann der Bedarf an oder die die Größe von Nachbehandlungssystemen zur Erzielung gewünschter THC-Emissionen des Motors reduziert werden.
Indem nun auf die Zeichnungen eingegangen und zunächst auf 1 Bezug genommen wird, ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines motorbetriebenen Energieerzeugungssystems 10 veranschaulicht, das reduzierte Gesamtemissionen von Kohlenwasserstoffen aufweist. Wie nachfolgend im Einzelnen erläutert, verwendet das offenbarte motorbetriebene Energieerzeugungssystem 10 einen Motor 12, der eine Wand des Zylinders oder eine Zylinderbuchse (die beispielsweise in dem Zylinder angeordnet ist) aufweist, die mit mehreren Schlitzen ausgebildet ist, die während des Arbeitstakts in Verbindung mit den bestehenden Hohlräumen oder Spalten (beispielsweise dem oberen Steghohlraum und dem Zwischenringhohlraum) und den Druckdifferenzen im Innern der Zylinderbuchse (beispielsweise durch Rückführung unverbrannter Kohlenwasserstoffe) eine Verringerung von THC-Emissionen ermöglichen. Der Motor 12 kann eine Hubkolbenmaschine oder einen Kolbenmotor (z. B. eine Verbrennungsmaschine) beinhalten. Der Motor 12 kann einen Ottomotor oder einen Selbstzündermotor beinhalten. Der Motor 12 kann einen Erdgasmotor, Benzinmotor, Dieselmotor oder Zweikraftstoffmotor beinhalten. Der Motor 12 kann ein Zweitaktmotor, Dreitaktmotor, Viertaktmotor, Fünftaktmotor oder Sechstaktmotor sein. Der Motor 12 kann ferner eine beliebige Anzahl von Zylindern (z. B. 1–24 Zylinder oder eine beliebige sonstige Anzahl von Zylindern) und zugeordnete Kolben und Buchsen enthalten.
Das Energieerzeugungssystem 10 enthält den Motor 12, einen Turbolader 14 und einen Generator/mechanischen Antrieb 16. In Abhängigkeit von der Bauart des Motors 12 nimmt der Motor Kraftstoff 18 (z. B. Diesel, Erdgas, Kohlenflözgase, zugeordnetes Erdölgas und dergleichen) oder ein Gemisch sowohl von Kraftstoff 18 als auch von einem verdichteten Oxidationsmittel 20, z. B. Luft, Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder einer beliebigen Kombination davon, auf. Obwohl sich die folgende Erörterung auf das Oxidationsmittel mit der Luft 20 bezieht, kann ein beliebiges geeignetes Oxidationsmittel in Verbindung mit den offenbarten Ausführungsformen genutzt werden. Der Brennstoff 18 oder das Gemisch aus Brennstoff 18 und verdichteter Luft 20 wird in den Motor 12 eingespeist. Der Motor 12 verbrennt das Gemisch aus Brennstoff 18 und Luft 20, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen, die ihrerseits einen Kolben (z. B. einen hin- und hergehenden Kolben) in einer Zylinderbuchse antreiben. Speziell expandieren die heißen Verbrennungsgase und üben auf den Kolben einen Druck aus, der den Kolben während eines Arbeitstakts linear von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt der Zylinderbuchse bewegt. Der Kolben wandelt den Druck, der durch die Verbrennungsgase (und durch die lineare Bewegung des Kolbens) ausgeübt wird, (beispielsweise über eine Pleuelstange und eine Kurbelwelle, die mit dem Kolben verbunden ist) in eine rotierende Bewegung um. Die Rotation der Kurbelwelle treibt den elektrischen Generator 16, um Strom zu erzeugen, oder andere Leistungsverbraucher an. Alternativ treibt die Kurbelwelle einen mechanischen Antrieb 16 an. In speziellen Ausführungsformen kann von der Kraftmaschine 12 stammendes Abgas dem Turbolader 14 bereitgestellt und in einem Turbinenabschnitt des Turboladers 14 genutzt werden, um dadurch einen Verdichter des Turboladers 14 anzutreiben, um die Luft 20 unter Druck zu setzen. In einigen Ausführungsformen weist das Energieerzeugungssystem 10 möglicherweise nicht sämtliche der in 1 veranschaulichten Bauteile auf. Darüber hinaus kann das Energieerzeugungssystem 10 zusätzliche Bauteile enthalten, wie beispielsweise Regelungs-/Steuerungskomponenten und/oder Wärmerückgewinnungskomponenten. In speziellen Ausführungsformen kann der Turbolader 14 als Teil der Wärmerückgewinnungskomponenten genutzt werden. Das System 10 kann eine Leistung im Bereich von 10 kW bis 10 MW oder darüber erzeugen. Außer für Leistungserzeugung kann das System 10 auch in anderen Anwendungen genutzt werden, wie beispielsweise in solchen, die Wärme rückgewinnen und die Wärme nutzen (z. B. in Kraft-Wärme-Kopplungsanwendungen), in kombinierten Wärme-, Leistungs- und Kühlungsanwendungen, in Anwendungen, die außerdem Abgaskomponenten (z. B. Kohlendioxid) für eine weitere Nutzung rückgewinnen, in Gasverdichtungsanwendungen und in mechanischen Antriebsanwendungen.
2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Hubkolbenmaschine bzw. des Kolbenmotors 12, die bzw. der mehrere Schlitze 22 an einer Zylinderbuchse 24 aufweist. In der folgenden Erörterung kann auf eine Längsachse oder -richtung 26, eine radiale Achse oder Richtung 28 und/oder eine Umfangsachse oder -richtung 30 des Motors 12 Bezug genommen werden. Wie oben erwähnt, kann der Motor 12 in manchen Ausführungsformen mehrere Zylinder (z. B. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 oder 24 Zylinder) enthalten. Der Motor 12 enthält einen Zylinder 25 mit der Zylinderbuchse 24, ein Kurbelgehäuse 32, das mit einem unteren Ende 34 der Buchse 24 und dem Zylinder 25 verbunden ist, einen Zylinderkopf 36, der mit einem oberen Ende 37 der Buchse 24 und dem Zylinder 25 verbunden ist, einen Kolben 38, der in einem Hohlraum 40 in der Buchse 24 angeordnet ist, und eine Pleuelstange 42, die mit dem Kolben 38 in der Buchse 24 und mit einer Kurbelwelle 44 in dem Kurbelgehäuse 32 verbunden ist. Der Zylinderkopf 36 enthält einen Ansaugkanal 46, um Luft oder ein Gemisch aus Brennstoff und Luft aufzunehmen, und einen Abgaskanal 48 zum Abführen von Abgas aus der Kraftmaschine 12. Ein Ansaugventil 50, das in dem Zylinderkopf 36 und in dem Ansaugkanal 46 angeordnet ist, öffnet und schließt, um das Ansaugen von Luft oder des Gemisches aus Brennstoff und Luft in den Motor 12 in einen Abschnitt 52 des Hohlraums 40 oberhalb des Kolbens 12 zu steuern. Ein Auslassventil 54, das in dem Abgaskanal 48 angeordnet ist, öffnet und schließt, um den Ausstoß des Abgases aus der Kraftmaschine 12 zu steuern. In manchen Ausführungsformen (z. B. in einem Ottomotor) erstreckt sich durch einen Abschnitt des Zylinderkopfs 36 eine Zündkerze 56, die an den Abschnitt 52 des Hohlraums 40 angrenzt, in dem eine Verbrennung stattfindet. In einigen Ausführungsformen (z. B. in einem Selbstzündermotor) ist die Zündkerze nicht vorhanden (oder durch eine Glühkerze ersetzt), und die Zündung erfolgt hauptsächlich aufgrund von Kompression des Brennstoff/Luft-Gemisches.
Zu dem Kolben 38 gehören ein Boden 57, ein erster Ring 58 (z. B. ein ringförmiger Kompressionsring), der unterhalb eines oberen Stegs 60 und in einer ersten (z. B. oberen) Ringnut 61 des Kolbens 38 angeordnet ist, ein zweiter Ring 62 (z. B. ein ringförmiger Kompressionsring), der unterhalb eines zweiten Stegs 64 und in einer zweiten Ringnut 65 des Kolbens 38 angeordnet ist, und ein dritter Ring 66 (z. B. ein ringförmiger Ölring), der unterhalb eines dritten Stegs 68 und in einer dritten Ringnut 69 des Kolbens 38 angeordnet ist. In manchen Ausführungsformen können die Ringe 48, 62, 66 eine Höhe aufweisen, die geringer ist als eine Höhe ihrer entsprechenden Nuten 61, 65, 69, so dass zwischen dem Ring 48, 62, 66 und benachbarten Stegen oberhalb jedes entsprechenden Rings 61, 65 und 69 ein entsprechender Spalt entsteht. Der erste und zweite Ring 58, 62 dichten den Abschnitt 52 (z. B. den Brennraum) des Hohlraums 40 ab, so dass keine Gase in einen Abschnitt 70 des Hohlraums 40 unterhalb des Kolbens 38 in das Kurbelgehäuse 32 übergehen. Der dritte Ring 66 reguliert den Verbrauch von Motoröl. Eine Innenfläche 72 der Buchse 24 und eine äußere Seitenfläche 74 des Kolbens 38 (z. B. der obere Steg 60 und die erste Ringnut 61) bei dem oberen Steg 60 definieren einen oberen Steghohlraum oder -spalt 76. Ein Druck in dem Abschnitt 52 des Hohlraums 40 oberhalb des Kolbens 38 hält zwischen dem Abschnitt 52 des Hohlraums 40 und dem oberen Steghohlraum 76 allgemein eine Begrenzung aufrecht (die sich allgemein ausgehend von einem obersten Abschnitt des Bodens 57 radial 28 in Richtung der Innenfläche 72 der Buchse 24 erstreckt), um jedes Fluid (z. B. Gase, wie beispielsweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe) in dem oberen Steghohlraum 76 einzufangen. Der erste und zweite Ring 58, 62, die Innenfläche 72 der Buchse 24 und die äußere Seitenfläche 74 des Kolbens 38 (beispielsweise unter Einschluss des zweiten Stegs 64 und der zweiten Ringnut 65) definieren einen Zwischenringhohlraum oder -spalt 78 (d. h. einen Hohlraum zwischen dem ersten und zweiten Ring 58, 62).
Ein Öffnen des Ansaugventils 50 erlaubt einem Gemisch von Brennstoff und Luft in den Abschnitt 52 des Hohlraums 70 oberhalb des Kolbens 38 einzutreten, wie durch einen Pfeil 80 gezeigt. Wenn sowohl das Ansaugventil 50 als auch das Auslassventil 54 geschlossen sind und sich der Kolben 38 in der Nähe des oberen Totpunkts (OTP) befindet (d. h. in der Stellung des Kolbens 38, die sich am weitesten von der Kurbelwelle 44 entfernt, beispielsweise in der Nähe des oberen Endes 37 der Buchse 24 oder des Zylinders 25 befindet), kommt es aufgrund von Funkenzündung (in anderen Ausführungsformen aufgrund von Selbstzündung) zu einer Verbrennung des Brennstoff/Luft-Gemisches. Heiße Verbrennungsgase expandieren und üben auf den Kolben 38 Druck aus, der die Stellung des Kolbens 38 während eines Arbeitstakts linear von einem oberen Abschnitt (z. B. von dem OTP) hin zu einem unteren Abschnitt der Zylinderbuchse 24 verändert (z. B. in Richtung 26 eines unteren Totpunkts (UTP), der die Stellung des Kolbens 38 ist, in der er sich am nächsten an der Kurbelwelle 44, beispielsweise in der Nähe des unteren Endes 34 der Buchse 24 oder des Zylinders 25 befindet). Der Kolben 38 wandelt den Druck, der durch die Verbrennungsgase (und durch die lineare Bewegung des Kolbens) ausgeübt wird, (beispielsweise über die Pleuelstange 42 und die Kurbelwelle 44, die mit dem Kolben 38 verbunden ist) in eine rotierende Bewegung um, die eine oder mehrere Lasten (z. B. den elektrischen Generator 16) antreibt. Wenn die Verbrennung beginnt und sich der Druck in dem Abschnitt 52 des Hohlraums 40 aufbaut, kann ein Fluid (z. B. unverbrannter Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffe) teilweise an dem ersten und dem zweiten Ring 58, 62 vorbeiströmen, was zu dem Blowby von Fluid (z. B. von unverbrannten Kohlenwasserstoffen) in das Kurbelgehäuse 32 während des Arbeitstakts führt. Während des Ausstoßtakts kehrt der Kolben 38 von dem UTP zu dem OTP zurück, wobei das Auslassventil 54 offen ist, um dem Abgas zu gestatten, den Motor 12 über den Abgaskanal 48 zu verlassen.
Die Zylinderbuchse 24 weist die mehreren Schlitze 22 auf, die entlang der Innenfläche 72 der Buchse 24 angeordnet sind. In manchen Ausführungsformen können die mehreren Schlitze 22 (falls der Zylinder 25 die Buchse 24 nicht enthält) entlang einer Innenfläche des Zylinders 25 angeordnet sein. In manchen Ausführungsformen kann der Zylinder 25 aus Grauguss (der beispielsweise Graphit enthält) hergestellt sein. In manchen Ausführungsformen kann die Zylinderbuchse 24 aus Sphäroguss hergestellt sein, der mit Metallen, wie beispielsweise Chrom, Vanadium und Molybdän, legiert ist. In manchen Ausführungsformen kann die Buchse 24 aus einem Metall hergestellt sein, das härter ist als das Metall des Zylinders 25. Wie weiter unten eingehender in 3–5 beschrieben, grenzen der erste und zweite Ring 58, 62, der Zwischenringhohlraum 78 und der obere Steghohlraum 76 an die mehreren Schlitze 22, um eine Rückführung von Fluid (z. B. von unverbranntem Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffen) von dem Zwischenringhohlraum 78 zu dem unterhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitt 70 des Hohlraums 40 und zu dem Kurbelgehäuse 32 und eine Rückführung von Fluid (z. B. von unverbranntem Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffen) von dem oberen Steghohlraum 76 zu dem Zwischenringhohlraum 78 zu ermöglichen. Die Schlitze 22 ermöglichen in Verbindung mit den bestehenden Hohlräumen oder Spalten (z. B. dem oberen Steghohlraum 76 und dem Zwischenringhohlraum 78) und den Druckdifferenzen in der Zylinderbuchse 24 während des Arbeitstakts eine Verringerung von THC-Emissionen (beispielsweise durch Rückführung unverbrannter Kohlenwasserstoffe).
Die Anzahl von Schlitzen 22 kann in einem Bereich von 2 bis 200, 2 bis 50, 50 bis 100, 100 bis 150 oder 150–200 liegen. Die Schlitze 22 können eine einzige Reihe 84 bilden, die in Umfangsrichtung 30 entlang der Innenfläche 72 angeordnet ist. In manchen Ausführungsformen sind die Schlitze 22 in einem axialen Bereich 86 entlang einer longitudinalen Länge oder Höhe 88 der Buchse 24 angeordnet, wobei ein Hohlraumdruck (d. h. ein Druck p_Cyl (siehe 4) des Abschnitts 52 des Hohlraums 40 oberhalb des Kolbens) im Wesentlichen gleich (z. B. mit einer Differenz von etwa 20% oder weniger, etwa 15% oder weniger, etwa 10% oder weniger oder etwa 5% oder weniger) einem Zwischenringhohlraumdruck des Zwischenringhohlraums 78 ist (z. B. etwa an dem Punkt auf halbem Wege des Arbeitstakts). In manchen Ausführungsformen erstrecken sich die Schlitze 22 in Längsrichtung (z. B. sind länglich ausgebildet) in einer Richtung parallel zu einer Längsachse 90 der Buchse 24. In weiteren Ausführungsformen erstreckt sich jeder Schlitz 22 der mehreren Schlitze 22 bezüglich der Längsachse 90 unter einem Winkel (siehe 6), wobei der Winkel ungleich 0° ist. In manchen Ausführungsformen kann der Winkel jedes Schlitzes einen Bereich von größer 0° bis kleiner 180°, zwischen größer 0° und etwa 45°, zwischen etwa 45° und 90°, zwischen etwa 90° und 135° oder zwischen etwa 135° und kleiner 180° und sämtliche darin enthaltenen Unterbereiche beinhalten. Beispielsweise kann der Winkel etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160 oder 170 Grad oder beliebige sonstige Winkel dazwischen beinhalten. In Ausführungsformen, in denen die Schlitze 22 gewinkelt sind (unter einem Winkel verlaufen), überlappen sich die Schlitze 22 in der Umfangsrichtung 30 um die Längsachse 90 möglicherweise nicht. In anderen Ausführungsformen, in denen die Schlitze 22 gewinkelt sind, kann ein erster Abschnitt (z. B. ein Abschnitt in nächster Nähe zu dem oberen Ende 37 der Buchse 24) jedes Schlitzes 22 einen zweiten Abschnitt (z. B. einen Abschnitt in nächster Nähe zu dem unteren Ende 34 der Buchse 24) des benachbarten Schlitzes 22 entlang der Längsachse 90 in der Umfangsrichtung 30 überlappen (siehe 6). Eine Höhe 92 jedes Schlitzes 22 entlang der Längsachse 90 weist einen Abstand auf, der es nur einem einzigen Ring von dem ersten und den einzelnen Ringen 58, 62 erlaubt, zu einem Zeitpunkt an die Schlitze 22 anzugrenzen, um zu verhindern, dass Fluide (z. B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe oder Kraftstoff) unmittelbar von dem Abschnitt 52 des Hohlraums 40 oberhalb des Kolbens 38 zu dem Abschnitt 70 des Hohlraums 40 unterhalb des Kolbens 38 und des Kurbelgehäuses 32 oder umgekehrt strömen.
3–5 sind geschnittene Teilseitenansichten einer Ausführungsform des Motors 12 von 2, die die Stellungen des Kolbens 38 in Bezug auf die Zylinderbuchse 24 während unterschiedlicher Abschnitte des Arbeitstakts veranschaulichen. Der Kolben 38, die Zylinderbuchse 24 und die Schlitze 22 in 3–5 sind, wie vorstehend bei 2 beschrieben. Zur Vereinfachung sind die Ringe 58, 62, 66 nicht um den Umfang 30 vollständig um den Kolben 38 herum angeordnet gezeigt. Außerdem sind die Ringnuten 61, 65, 69 nicht gezeigt. Darüber hinaus ist der Zylinderkopf 36 vereinfacht dargestellt. Eine Linie 94 bezeichnet eine Begrenzung zwischen dem Abschnitt 52 des Hohlraums 40 oberhalb des Kolbens 38 und dem oberen Steghohlraum 76. Weiter ist in 3–5 der Druck in dem Abschnitt 52 des Hohlraums 40 oberhalb des Kolbens mit p_Cyl (Druck des Zylinders) bezeichnet, der Druck in dem Zwischenringhohlraum 78 ist mit p_Cav bezeichnet, und der Druck des Abschnitts 70 des Hohlraums 40 unterhalb des Kolbens 38 ist mit p_CC (Druck des Kurbelgehäuses 32) bezeichnet.
3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Zylinderbuchse 24 von 2 und den Kolben 38, der in der Zylinderbuchse 24 in einer ersten Stellung angeordnet ist (z. B. sind die Schlitze 22 bezüglich der Kolbenspalte, d. h. des oberen Steghohlraums 76 und des Zwischenringhohlraums 78, geschlossen). Diese Stellung des Kolbens 38 repräsentiert den Beginn des Arbeitstakts kurz nach der Verbrennung in dem Abschnitt 52 (z. B. der Verbrennungsregion) des Hohlraums 40 oberhalb des Kolbens 38, wobei sich der Kolben 38 in der Nähe des OTP befindet. In dieser Stellung grenzen weder die Ringe 58, 62 noch der obere Steghohlraum 76, noch der Zwischenringhohlraum 78 an die Schlitze 22. D. h., die Schlitze 22 sind bezüglich des oberen Steghohlraums 76 und des Zwischenringhohlraums 78 verschlossen (d. h. ein Fluid, wie beispielsweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe in den Hohlräumen 76, 78, strömt frei (ohne Hindernis) in die Schlitze 22 hinein). Während des Beginns der Verbrennung baut sich der Druck (p_Cyl) in dem oberhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitts 52 des Hohlraums 40 bis zu einem maximalen Verbrennungsdruck auf. Diese Drucksteigerung drückt das Fluid (z. B. unverbrannten Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffe) an den Ringen 58, 62 vorbei und füllt die Hohlräume 76, 78 und setzt sie unter Druck. Außerdem strömt ein Teil des Fluids in den Abschnitt 70 des Hohlraums 40 in das Kurbelgehäuse 32, was zu Blowby führt. In manchen Ausführungsformen kann der Motor 12 ein Rückführsystem aufweisen, um den von dem Blowby stammenden unverbrannten Kraftstoff erneut als Kraftstoffquelle für den Motor 12 einzusetzen. Der Druck des oberen Steghohlraums 76 ist kleiner als p_Cyl, ist jedoch größer als p_Cav des Zwischenringhohlraums 78 und p_CC in dem Abschnitt 70 des Hohlraums 40 unterhalb des Kolbens 38. Die Druckdifferenz zwischen p_Cyl und der Druck des oberen Steghohlraums 76 bilden eine Begrenzung 94, die das Fluid (z. B. unverbrannten Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffe) im Allgemeinen in dem Zwischenringhohlraum 78 hält. Der Wert von p_Cav des Zwischenringhohlraums 78 ist größer als p_CC. Beispielsweise kann p_Cav in diesem Stadium in manchen Ausführungsformen etwa 20% von p_Cyl betragen.
4 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Zylinderbuchse 24 von 2 und des Kolbens 38, der in der Zylinderbuchse 24 in einer zweiten Stellung angeordnet ist (z. B. mit Schlitzen 22, die bezüglich des Zwischenringhohlraums 78 offen sind). Diese Stellung des Kolbens 38 repräsentiert etwa den halben Weg entlang des Arbeitstakts, ausreichend lange nachdem die Verbrennung in dem oberhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitt 52 (z. B. der Verbrennungsregion) des Hohlraums 40 erfolgt ist. In dieser Stellung grenzen sowohl der Ring 58 als auch der obere Steghohlraum 76 nicht an die Schlitze 22. D. h., die Schlitze 22 sind bezüglich des oberen Steghohlraums 76 verschlossen (d. h. ein Fluid, z. B. in dem Hohlraum 76 vorhandene unverbrannte Kohlenwasserstoffe, strömt nicht frei (ohne Hindernis) in die Schlitze 22). Sowohl der Ring 62 als auch der Zwischenringhohlraum 78 grenzen an die Schlitze 22. D. h., die Schlitze 22 sind bezüglich des Zwischenringhohlraums 78 offen. Dies gestattet einem Fluid (z. B. unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff), frei (ohne Hindernis) durch die Schlitze 22 in den Abschnitt 70 des Hohlraums 40 unterhalb des Kolbens 38 und in das Kurbelgehäuse 32 (z. B. als zusätzlicher Blowby) zu strömen, um, wie durch Pfeil 96 gezeigt, rückgeführt zu werden. Da der Ring 58 noch an die Innenfläche 72 der Zylinderbuchse 24 grenzt, jedoch nicht an die Schlitze 22 grenzt, verhindert der Ring 58, dass aus einem Rückstrom von Fluid (z. B. von unverbranntem Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffen) in den oberhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitt 52 des Hohlraums 40 (wie durch den durchkreuzten Pfeil 98 angedeutet) und nachfolgend (z. B. während des Ausstoßtakts) in den Abgaskanal 48 THC-Emissionen werden. Wie oben erwähnt, kann der Motor 12 in manchen Ausführungsformen ein Rückführungssystem aufweisen, um den von dem Blowby stammenden unverbrannten Kraftstoff als einen Zusatz zu der Kraftstoffquelle für den Motor 12 wiederzuverwenden. Außerdem weist die Höhe 92 jedes Schlitzes 22 entlang der Längsachse 90, wie es oben erwähnt ist, eine Abmessung auf, die es zu einem Zeitpunkt nur einem einzigen Ring von dem ersten und den einzelnen Ringen 58, 62 erlaubt, an die Schlitze 22 anzugrenzen, um zu vermeiden, dass Fluide (z. B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe oder Kraftstoff) von dem oberhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitt 52 des Hohlraums 40 unmittelbar zu dem unterhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitt 70 des Hohlraums 40 und zu dem Kurbelgehäuse 32, oder auch umgekehrt, strömen. An diesem Punkt ist p_Cyl im Vergleich zu p_Cyl während des Beginns des Arbeitstakts in 3 kleiner, jedoch immer noch größer als p_CC. Unmittelbar bevor der Zwischenringhohlraum 78 an die Schlitze 22 angrenzt (d. h. bevor die Schlitze 22 zu dem Hohlraum 78 offen sind), ist der Wert p_Cyl geringfügig größer als oder im Wesentlichen gleich p_Cav (z. B. eine Differenz von etwa 20% oder weniger, etwa 15% oder weniger, etwa 10% oder weniger, oder etwa 5% oder weniger). Außerdem ist der Druck in dem oberen Steghohlraum 76 etwa gleich p_Cyl, und p_Cav ist bedeutend größer als p_CC. Bei einem Öffnen der Schlitze 22 zu dem Zwischenringhohlraum 78 bewirkt die Druckdifferenz zwischen p_Cav und p_CC den Fluss von Fluid von dem Zwischenringhohlraum 78 zu dem Abschnitt 70 des Hohlraums 40 unterhalb des Kolbens 38. Mittels der Fluidströmung von dem Zwischenringhohlraum 78 durch die Schlitze 22 in den unterhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitt 70 des Hohlraums 40 nähert sich p_Cav bei Öffnen der Schlitze 22 bezüglich des Zwischenringhohlraums 78 dem Wert p_CC. Nach dem Fluss von Fluid von dem Zwischenringhohlraum 78 in den Abschnitt 70 des Hohlraums 40 unterhalb des Kolbens 38 wird der Druck des oberen Steghohlraums 76 erheblich größer als sowohl p_Cav des Zwischenringhohlraums 78 als auch p_CC in dem Abschnitt 70 des Hohlraums 40 unterhalb des Kolbens 38. Wie dargestellt, ist der dritte Steg 68 als an die Schlitze 22 angrenzend gezeigt. In manchen Ausführungsformen können die Schlitze 22 so bemessen sein, dass, wenn der Zwischenringhohlraum 78 an die Schlitze 22 grenzt, ein Hohlraum, der durch die äußere Seitenfläche 74 des Kolbens 38, die dritte Ringnut 69, den zweiten Ring 62 und den dritten Ring 66 definiert ist, nicht an die Schlitze 22 grenzt (d. h. die Schlitze 22 sind bezüglich dieses Hohlraums verschlossen).
5 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Zylinderbuchse 24 nach 2 und des Kolbens 38, der in der Zylinderbuchse 24 in einer dritten Stellung angeordnet ist (z. B. sind die Schlitze 22 bezüglich des oberen Steghohlraums 76 offen). Diese Stellung des Kolbens 38 repräsentiert einen letzteren (z. B. über den halben Weg hinausgehenden) Abschnitt des Arbeitstakts, in dem der Kolben 38 sich dem UTP nähert. In dieser Stellung grenzt der Ring 62 nicht an die Schlitze 22, 50 dass jeder weitere Rückstrom von Fluid (z. B. von unverbranntem Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffen) in den Abschnitt 70 des Hohlraums 40 und in das Kurbelgehäuse 32 gesperrt ist. Der Ring 58 und sowohl der Zwischenringhohlraum 78 als auch der obere Steghohlraum 76 grenzen an die Schlitze 22 an. D. h. die Schlitze 22 sind sowohl bezüglich des Zwischenringhohlraums 78 als auch des oberen Steghohlraums 76 offen. Dies gestattet einem Fluid (z. B. unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff) (aufgrund der oben erwähnten Druckdifferenz zwischen den Hohlräumen 76, 78) frei (ohne Hindernis) von dem oberen Steghohlraum 76 durch die Schlitze 22 in den Zwischenringhohlraum 78 zu strömen, wie durch Pfeil 100 gezeigt. Das Fluid (z. B. unverbrannter Kraftstoff), das von dem oberen Steghohlraum 76 zu dem Zwischenringhohlraum 78 übertragen ist, kann in einem nachfolgenden Arbeitstakt rückgeführt werden. Außerdem wird während des Ausstoßtakts in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung 26 der Ring 58 bezüglich der Schlitze 22 geschlossen, so dass das Fluid (z. B. unverbrannter Kraftstoff) in dem Zwischenringhohlraum 78 gehalten wird, und verhindert wird, dass (z. B. während des Ausstoßtakts) ein Rückstrom des Fluids (wie durch den gesperrten Pfeil 98 angedeutet) in den oberhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitt 52 des Hohlraums 40 und folglich in den Abgaskanal 48 hinein zu THC-Emissionen wird. Unmittelbar bevor der obere Steghohlraum 76 an die Schlitze 22 grenzt (d. h. die Schlitze 22 zu dem Hohlraum 76 offen sind), sind p_Cyl und der Druck in dem oberen Steghohlraum 76 erheblich größer als sowohl p_Cav als auch p_CC. Unmittelbar vor dem Öffnen der Schlitze 22 bezüglich des oberen Steghohlraums 76 ist p_Cav geringfügig größer als oder im Wesentlichen gleich p_CC (z. B. eine Differenz von etwa 20% oder weniger, etwa 15% oder weniger, etwa 10% oder weniger, oder etwa 5% oder weniger). Die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem oberen Steghohlraum 76 und p_Cav bewirkt bei einem Öffnen der Schlitze 22 zu dem oberen Steghohlraum 76 den Fluss von Fluid von dem oberen Steghohlraum 76 zu dem Zwischenringhohlraum 78. Mit einem Fluidfluss von dem oberen Steghohlraum 76 in den Zwischenringhohlraum 78 durch die Schlitze 22 wird p_Cyl und der Druck in dem oberen Steghohlraum 76 geringfügig größer oder im Wesentlichen gleich p_Cav (z. B. eine Differenz von etwa 20% oder weniger, 15% oder weniger, 10% oder weniger, oder etwa 5% oder weniger). An diesem Punkt werden sowohl p_Cyl, der Druck in dem oberen Steghohlraum 78 als auch p_Cav größer als p_CC. Wie oben erwähnt, sind die Schlitze 22 in manchen Ausführungsformen in einem axialen Bereich 84 entlang der longitudinalen Länge 88 der Buchse 24 angeordnet, wobei das p_Cyl im Wesentlichen gleich (z. B. mit einer Differenz von etwa 20% oder weniger, 15% oder weniger, 10% oder weniger, oder etwa 5% oder weniger) dem p_Cav ist (z. B. etwa an dem Punkt auf halbem Wege des Arbeitstakts) unmittelbar bevor der Zwischenringhohlraum 78 an die Schlitze 22 grenzt, wie oben erwähnt.
6 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Schlitze 22 (z. B. gewinkelte Schlitze) an der Innenfläche 72 der Zylinderbuchse 24. Die Anzahl von Schlitzen 22 kann im Bereich von 2 bis 200, 2 bis 50, 50 bis 100, 100 bis 150, oder 150–200 liegen. Wie dargestellt, bilden die Schlitze 22 eine einzige Reihe 84, die in Umfangsrichtung entlang der Innenfläche 72 angeordnet ist. Wie dargestellt, können die Schlitze 22 gleichmäßig in Umfangsrichtung entlang der Innenfläche 72 angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen sind die Schlitze entlang der Innenfläche 72 in Umfangsrichtung möglicherweise nicht gleichmäßig angeordnet oder beabstandet. In einigen Ausführungsformen kann die Zylinderbuchse 24 mehr als eine Reihe von Schlitzen 22 aufweisen. In manchen Ausführungsformen sind die Schlitze 22 ungefähr an dem Punkt 86 entlang der longitudinalen Länge 88 der Buchse 24 angeordnet, an dem p_Cyl im Wesentlichen gleich dem p_Cav des Zwischenringhohlraums 78 ist (z. B. eine Differenz von etwa 20% oder weniger, etwa 15% oder weniger, etwa 10% oder weniger, oder etwa 5% oder weniger) (z. B. etwa an dem Punkt auf halbem Wege des Arbeitstakts). Wie dargestellt, erstreckt sich jeder Schlitz 22 der mehreren Schlitze 22 bezüglich der Längsachse 90 der Buchse 24 unter einem Winkel 102, wobei der Winkel ungleich 0° ist. In manchen Ausführungsformen kann der Winkel 102 jedes Schlitzes 22 in einem Bereich zwischen größer 0° bis kleiner 180°, zwischen größer 0° und etwa 45°, zwischen etwa 45° und 90°, zwischen etwa 90° und 135°, oder zwischen etwa 135° und kleiner 180° und in allen darin enthaltenen Unterbereichen liegen. Beispielsweise kann der Winkel etwa 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160 oder 170 Grad oder beliebige sonstige Winkel dazwischen beinhalten. Wie dargestellt, kann sich ein erster Abschnitt 104 jedes Schlitzes 22 (z. B. ein Abschnitt, der sich in nächster Nähe zu dem oberen Ende 37 der Buchse 24 befindet) mit einem zweiten Abschnitt 106 (z. B. einen Abschnitt in nächster Nähe zu dem unteren Ende 34 der Buchse 24) des benachbarten Schlitzes 22 entlang der Längsachse 90 in der Umfangsrichtung 30 überlappen. In anderen Ausführungsformen, in denen die Schlitze 22 gewinkelt sind (unter einem Winkel verlaufen), überlappen sich die Schlitze 22 in der Umfangsrichtung 30 um die Längsachse 90 möglicherweise nicht. In anderen Ausführungsformen, in denen die Schlitze 22 gewinkelt sind, überlappt der erste Abschnitt 104 (z. B. der Abschnitt in nächster Nähe zu dem oberen Ende 37 der Buchse 24) jedes Schlitzes 22 einen zweiten Abschnitt 106 (z. B. den Abschnitt in nächster Nähe zu dem unteren Ende 34 der Buchse 24) des benachbarten Schlitzes 22 entlang der Längsachse 90 in der Umfangsrichtung 30 möglicherweise nicht (z. B. ist keine Überlappung 105 in Umfangsrichtung vorhanden). Wie dargestellt, überlappen sich die Schlitze 22 axial (überlappen sich z. B. vollständig axial entlang der Höhe 92) in der Längsrichtung 26.
Die Schlitze 22 sind so bemessen und angeordnet, dass die Ringe 58, 62 und 66 nicht (z. B. radial 28) in die Schlitze 22 fallen oder eintreten. Jeder Schlitz 22 weist eine Länge 108, eine Breite 109 und die Höhe 92 auf. Wie dargestellt, weisen die Schlitze 22 eine geradlinige Gestalt auf. In manchen Ausführungsformen können die Schlitze 22 eine gekrümmte Form oder eine beliebige sonstige Form aufweisen oder mit einer variablen Breite bemessen sein. In manchen Ausführungsformen kann ein Verhältnis von Länge zu Breite für die Schlitze 22 beispielsweise 1,5:1 bis 15:1, 2:1 bis 10:1, oder 3:1 bis 5:1 betragen. In Ausführungsformen mit gewinkelten Schlitzen 22 ist die Länge 108 jedes Schlitzes 22 größer als die Höhe 92. In Ausführungsformen, bei denen sich die Schlitze 22 in einer Richtung erstrecken, die zu der Längsachse 90 der Buchse 24 parallel verläuft, können die Länge 108 und die Höhe 92 gleich sein. Die Höhe 92 jedes Schlitzes 22 entlang der Längsachse 90 weist eine Abmessung auf, die es zu einem Zeitpunkt nur einem einzigen Ring von den ersten und einzelnen Ringen 58, 62 erlaubt, an die Schlitze 22 zu grenzen, um zu vermeiden, dass Fluide (z. B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe oder Kraftstoff) unmittelbar von dem oberhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitt 52 des Hohlraums 40 zu dem unterhalb des Kolbens 38 liegenden Abschnitt 70 des Hohlraums 40 und zu dem Kurbelgehäuse 32, oder auch umgekehrt, durchtreten. In manchen Ausführungsformen ist ein Gesamtvolumen sämtlicher Schlitze 22 (das zu einem Rückführungsvolumen äquivalent ist) größer als oder gleich einer Differenz eines Volumens des oberen Steghohlraums 76 und eines Volumens des Zwischenringhohlraums 78. In manchen Ausführungsformen ist das Volumen des oberen Steghohlraums 76 ausreichend groß, um eine Evakuierung des Fluids (z. B. von unverbranntem Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffen) in den Zwischenringhohlraum 78 zu ermöglichen, wenn die Schlitze 22 bezüglich beider Hohlräume 76, 78 offen sind.
7 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Schlitze 22 (z. B. nicht gewinkelte Schlitze) an der Innenfläche 24 der Zylinderbuchse 24. Die Schlitze 22 stimmen mit den in 6 beschriebenen überein, abgesehen davon, dass die Schlitze 22 zu der Längsachse 90 der Zylinderbuchse 24 parallel (und in Bezug auf die Längsachse 90 nicht gewinkelt) sind. Infolgedessen weisen die Schlitze 22 zwischen einander in der Längsrichtung 26 einen Spalt 110 auf.
Technische Effekte der offenbarten Ausführungsformen beinhalten eine Bereitstellung von Systemen zur Reduzierung von THC-Emissionen (die beispielsweise von unverbrannten Kohlenwasserstoffen herrühren). Ausführungsformen enthalten insbesondere die Hubkolbenmaschine 12, die die Zylinderbuchse 24 mit der Innenfläche 72 aufweist, die mehrere Schlitze 22 (z. B. mit Kolbenspaltrückführungssteuerungsschlitzen) enthält. Die Schlitze 22 wirken mit den bestehenden Hohlräumen oder Spalten (z. B. dem oberen Steghohlraum 76 und dem Zwischenringhohlraum 78) und den Druckdifferenzen in der Zylinderbuchse 24 während des Arbeitstakts zusammen, um unverbrannten Kraftstoff von dem Zwischenringhohlraum 78 in das Kurbelgehäuse 32 und unverbrannten Kraftstoff von dem oberen Steghohlraum 76 in den Zwischenringhohlraum 78 zurückzuführen. Außer der Rückführung von unverbranntem Kraftstoff kann ein Rückstrom in den Motorauspuff während des Ausstoßtakts verringert werden. Dies kann eine Verringerung der THC-Emissionen und eine Verbesserung des Motorwirkungsgrads ermöglichen. Außerdem kann aufgrund der Verringerung der THC-Emissionen die Notwendigkeit und Größe von Nachbehandlungssystemen zur Erzielung gewünschter THC-Emissionen aus dem Motors reduziert werden.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und um außerdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, einschließlich beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
Ein System enthält eine Hubkolbenmaschine. Die Hubkolbenmaschine enthält eine Zylinderbuchse mit einer inneren Fläche, die einen Hohlraum definiert. Die Zylinderbuchse weist mehrere Schlitze auf, die längs eines Abschnitts der inneren Fläche angeordnet sind. Die Hubkolbenmaschine enthält ferner einen Kolben, der in der Zylinderbuchse angeordnet ist. Der Kolben ist dazu eingerichtet, sich zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung zu bewegen. Die Hubkolbenmaschine enthält außerdem einen ersten Ring, der um den Kolben unterhalb eines oberen Stegs des Kolbens angeordnet ist. Der erste Ring, der obere Steg, eine erste Ringnut des Kolbens und die Innenfläche der Zylinderbuchse definieren einen oberen Steghohlraum. Die Hubkolbenmaschine enthält noch weiter einen zweiten Ring, der um den Kolben unterhalb des ersten Rings und eines zweiten Stegs des Kolbens angeordnet ist. Der erste und zweite Ring, der zweite Steg, eine zweite Ringnut des Kolbens und die Innenfläche der Zylinderbuchse definieren einen Zwischenringhohlraum. In der ersten Stellung grenzen der erste und zweite Ring, der obere Steghohlraum und der Zwischenringhohlraum nicht an die mehreren Schlitze. In der zweiten Stellung grenzen entweder der erste Ring oder der zweite Ring und mindestens einer von dem oberen Steghohlraum oder dem Zwischenringhohlraum an die mehreren Schlitze.

Claims

System, zu dem gehören: eine Hubkolbenmaschine, die aufweist: eine Zylinderbuchse mit einer inneren Fläche, die einen Hohlraum definiert, wobei die Zylinderbuchse mehrere Schlitze aufweist, die entlang eines Abschnitts der inneren Fläche angeordnet sind; einen Kolben, der in der Zylinderbuchse angeordnet ist, wobei der Kolben dazu eingerichtet ist, sich zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung zu bewegen; und einen ersten Ring, der um den Kolben unterhalb eines oberen Stegs des Kolbens angeordnet ist, wobei der erste Ring, der obere Steg, die erste Ringnut des Kolbens und die Innenfläche der Zylinderbuchse einen oberen Steghohlraum definieren; und einen zweiten Ring, der um den Kolben unterhalb des ersten Rings und eines zweiten Stegs des Kolbens angeordnet ist, wobei der erste und zweite Ring, der zweite Steg, die zweite Ringnut des Kolbens und die innere Fläche der Zylinderbuchse einen Zwischenringhohlraum definieren; wobei in der ersten Stellung der erste und der zweite Ring, der obere Steghohlraum und der Zwischenringhohlraum nicht an die mehreren Schlitze grenzen und wobei in der zweiten Stellung entweder der erste Ring oder der zweite Ring und mindestens einer von dem oberen Steghohlraum oder dem Zwischenringhohlraum an die mehreren Schlitze grenzen.
System nach Anspruch 1, wobei in der zweiten Stellung der zweite Ring und der Zwischenringhohlraum an die mehreren Schlitze grenzen und der erste Ring und der obere Steghohlraum nicht an die mehreren Schlitze grenzen; wobei in der zweiten Stellung die Grenzstelle zwischen dem Zwischenringhohlraum und den mehreren Schlitze dazu eingerichtet sein kann, einem Fluid in dem Zwischenringsteghohlraum zu erlauben, in die mehreren Schlitze und in einen Abschnitt des Hohlraums unterhalb des Kolbens zu strömen.
System nach Anspruch 1, wobei in der zweiten Stellung der erste Ring, der Zwischenringhohlraum und der obere Steghohlraum an die mehreren Schlitze grenzen und der zweite Ring nicht an die mehreren Schlitze grenzt; wobei in der zweiten Stellung die Grenzstelle zwischen dem oberen Steghohlraum und den mehreren Schlitzen dazu eingerichtet sein kann, einem Fluid in dem oberen Steghohlraum zu erlauben, in die mehreren Schlitze und in den Zwischenringhohlraum zu strömen.
System nach Anspruch 1, wobei der Kolben dazu eingerichtet ist, sich in eine dritte Stellung zu bewegen, wobei in der zweiten Stellung der zweite Ring und der Zwischenringhohlraum an die mehreren Schlitze grenzen und der erste Ring und der obere Steghohlraum nicht an die mehreren Schlitze grenzen und wobei in der dritten Stellung der erste Ring, der Zwischenringhohlraum und der obere Steghohlraum an die mehreren Schlitze grenzen und der zweite Ring nicht an die mehreren Schlitze grenzt; wobei eine Bewegung von der zweiten Stellung in die dritte Stellung während eines Arbeitstakts des Kolbens dazu eingerichtet sein kann, unverbrannten Kraftstoff, der sich zuvor in dem oberen Steghohlraum befand, in dem Zwischenringhohlraum einzufangen, um einen Fluss unverbrannten Kraftstoffs in einen Abschnitt des Hohlraums oberhalb des Kolbens zu reduzieren.
System nach Anspruch 4, wobei die mehreren Schlitze in einer einzigen Reihe gruppiert sind, die in Umfangsrichtung entlang des Abschnitts der inneren Fläche der Zylinderbuchse angeordnet ist.
System nach Anspruch 5, wobei die mehreren Schlitze in einem axialen Bereich entlang einer longitudinalen Länge der Zylinderbuchse angeordnet sind, wobei ein erster Hohlraumdruck in einem ersten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse oberhalb des Kolbens im Wesentlichen gleich einem Zwischenringhohlraumdruck des Zwischenringhohlraums während eines Arbeitstaktes des Kolbens ist.
System nach Anspruch 6, wobei in der ersten Stellung während des Arbeitstakts der erste Hohlraumdruck in dem ersten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse oberhalb des Kolbens dazu eingerichtet ist, größer zu sein als der Zwischenringhohlraumdruck des Zwischenringhohlraums; und/oder wobei unmittelbar vor der zweiten Stellung während des Arbeitstakts der erste Hohlraumdruck in dem ersten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse oberhalb des Kolbens dazu eingerichtet ist, im Wesentlichen gleich dem Zwischenringhohlraumdruck des Zwischenringhohlraums zu sein; und/oder wobei unmittelbar vor der dritten Stellung während des Arbeitstakts der Zwischenringhohlraumdruck des Zwischenringhohlraums dazu eingerichtet ist, im Wesentlichen gleich einem zweiten Hohlraumdruck in einem zweiten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse unterhalb des Kolbens zu sein.
System nach Anspruch 5, wobei jeder Schlitz der mehreren Schlitze sich in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der Zylinderbuchse erstreckt; oder wobei jeder Schlitz der mehreren Schlitze sich unter einem Winkel relativ zu einer Längsachse der Zylinderbuchse erstreckt und der Winkel nicht 0° beträgt; wobei jeder Schlitz der mehreren Schlitze einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweisen kann und der erste Abschnitt jedes Schlitzes der mehreren Schlitze sich mit dem zweiten Abschnitt eines benachbarten Schlitzes der mehreren Schlitze entlang der Längsachse in einer Umfangsrichtung überlappen kann.
System, zu dem gehört: eine Zylinderbuchse, die dazu eingerichtet ist, in einer Hubkolbenmaschine angebracht zu werden, wobei die Zylinderbuchse eine innere Fläche aufweist, die einen Hohlraum definiert, die Zylinderbuchse mehrere Schlitze aufweist, die längs eines Abschnitts der inneren Fläche angeordnet sind, die Zylinderbuchse dazu eingerichtet ist, einen Kolben in dem Hohlraum aufzunehmen, die mehreren Schlitze in einem axialen Bereich entlang einer longitudinalen Länge der Zylinderbuchse angeordnet sind, wobei ein Hohlraumdruck in einem ersten Abschnitt des Hohlraums der Zylinderbuchse oberhalb des Kolbens dazu eingerichtet ist, im Wesentlichen gleich einem Zwischenringhohlraumdruck eines Zwischenringhohlraums während eines Arbeitstakts des Kolbens zu sein und der Zwischenringhohlraum durch eine Außenfläche des Kolbens, einen ersten und zweiten Ring, die um den Kolben angeordnet sind, und die Innenfläche der Zylinderbuchse definiert ist.
System, zu dem gehört: eine Hubkolbenmaschine, die aufweist: eine Zylinderbuchse mit einer inneren Fläche, die einen Hohlraum bildet, wobei die Zylinderbuchse mehrere Schlitze aufweist, die längs eines Abschnitts der inneren Fläche angeordnet sind; einen Kolben, der in der Zylinderbuchse angeordnet ist, wobei der Kolben dazu eingerichtet ist, sich zwischen einer ersten Stellung, einer zweiten Stellung und einer dritten Stellung zu bewegen; und einen ersten Ring, der um den Kolben unterhalb eines oberen Stegs des Kolbens angeordnet ist, wobei der erste Ring, der obere Steg, eine erste Ringnut des Kolbens und die innere Fläche der Zylinderbuchse einen oberen Steghohlraum definieren; und einen zweiten Ring, der um den Kolben unterhalb des ersten Rings und eines zweiten Stegs des Kolbens angeordnet ist, wobei der erste und der zweite Ring, der zweite Steg, eine zweite Ringnut des Kolbens und die Innenfläche der Zylinderbuchse einen Zwischenringhohlraum definieren; wobei in der ersten Stellung weder einem ersten Fluid in dem oberen Steghohlraum noch einem zweiten Fluid in dem Zwischenringhohlraum gestattet ist, in die mehreren Schlitze zu strömen, in der zweiten Stellung dem ersten Fluid in dem oberen Steghohlraum nicht gestattet ist, in die mehreren Schlitze zu strömen, und dem zweiten Fluid in dem Zwischenringhohlraum gestattet ist, in die mehreren Schlitze und in einen Abschnitt des Hohlraums unterhalb des Kolbens zu strömen, und in der dritten Stellung dem ersten Fluid in dem oberen Steghohlraum gestattet ist, in die mehreren Schlitze und in den Zwischenringhohlraum zu strömen, und nicht gestattet ist, in einen Abschnitt des Hohlraums unterhalb des Kolbens zu strömen.