KR20130063996A - 왕복 피스톤 연소 기관을 위한 피스톤과 실린더 장치 및 피스톤으로부터 퇴적물을 제거하는 방법 - Google Patents

왕복 피스톤 연소 기관을 위한 피스톤과 실린더 장치 및 피스톤으로부터 퇴적물을 제거하는 방법 Download PDF

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루카스 프리쉬크네흐트
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베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 실린더 라이너 (3) 를 갖는 왕복 피스톤 연소 기관 (2), 특히 대형 2행정 디젤 기관을 위한 피스톤 (1) 에 관한 것으로서, 실린더 라이너 (3) 내에서, 피스톤 (1) 의 상측 피스톤 측면 (1011) 이 설치 상태에서 연소 공간 (VB) 의 경계를 한정하고, 피스톤 (1) 은 상사점 (OT) 과 하사점 사이에서 실린더 라이너 내에서 피스톤 축선 (A) 을 따라 축선 방향으로 전후 이동 가능하게 배치된다. 이와 관련하여, 상측 피스톤 측면 (1011) 에 가장 인접한 상부 링 (41) 으로서 설계된 적어도 하나의 피스톤 링을 포함하는 피스톤 링 패키지 (4) 가, 연소 공간 (VB) 에 인접한 피스톤 크라운 (101) 과 연소 공간 (VB) 에서 멀리 떨어져 있는 피스톤 스커트 (102) 사이에서 피스톤 (1) 의 재킷 표면에 형성된다. 본 발명에 따르면, 피스톤 크라운 (101) 의 영역에서 피스톤의 재킷 표면에는 상부 링 (41) 과 상측 피스톤 측면 (1011) 사이에 컷아웃 (5) 이 제공된다. 또한, 본 발명은 피스톤 (1) 을 갖는 실린더 장치, 및 피스톤 (1) 의 재킷 표면으로부터 퇴적물을 제거하는 방법에 관한 것이다.

Description

왕복 피스톤 연소 기관을 위한 피스톤과 실린더 장치 및 피스톤으로부터 퇴적물을 제거하는 방법{PISTON AND CYLINDER ARRANGEMENT FOR A RECIPROCATING PISTON COMBUSTION ENGINE AS WELL AS METHOD OF REMOVING A DEPOSIT FROM A PISTON}
본 발명은, 독립 청구항 1, 9 및 14 의 전제부에 따른 왕복 피스톤 연소 기관, 특히 대형 2행정 디젤 기관을 위한 피스톤과 실린더 장치 및 피스톤의 재킷 표면으로부터 퇴적물 (deposit) 을 제거하는 방법에 관한 것이다.
대형 2행정 디젤 기관과 같은 왕복 피스톤 내연기관을 위한, 특히 길이방향으로 소기되는 대형 2행정 디젤 기관을 위한 종래 기술에 공지되어 있는 피스톤은, 원칙적으로 각각의 피스톤 링 그루브에 하나 위에 다른 하나가 배치된 복수의 피스톤 링의 패키지를 구비한다. 공지의 피스톤 링 패키지는 보통 적어도 2 개의 피스톤 링을 포함하지만, 왕복 피스톤 연소 기관의 크기, 파워 또는 구성에 따라 또는 기관이 작동되는 특별한 작동 조건과 요구에 따라 3 개, 4 개 또는 심지어 5 개의 피스톤 링을 포함한다.
여기서 피스톤 링은 실린더의 러닝 표면에서 윤활제의 분배 및/또는 닦아내기 (wiping off), 크랭크케이스에 대한 연소 공간의 밀봉, 또는 길이방향으로 소기되는 대형 2행정 디젤 기관의 경우에는, 리시버 공간에 대한 밀봉 등과 같은 매우 다른 기능을 만족시킨다.
길이방향으로 소기되는 대형 2행정 디젤 기관의 경우, 리시버 공간 (이로부터 소기 단계의 시작시에 소기 슬롯을 통해 신선한 공기가 실린더의 연소 공간 내로 유입됨) 을 향하는 하측 피스톤 측면에 대해 연소 공간을 밀봉하기 위해 4 개 또는 5 개의 피스톤 링으로 이루어진 피스톤 링 패키지가 보통 사용된다. 하측 피스톤 링은 다소 두드러지게 링 간극에 의존한다. 이와 관련하여, 하측 피스톤 링 사이에 다른 타입의 불안정이 발생하고, 이는 예컨대 압력 변동을 발생시켜, 유사하거나 동일한 기능을 갖는 피스톤 링이 너무 많이 존재하기 때문에 피스톤 러닝에 불안정을 야기할 수 있다.
대형 디젤 기관은 선박을 위해 또는 고정 작동에서, 예컨대 전기 에너지의 생성을 위한 대형 발번기의 구동을 위해 구동 유닛으로서 종종 사용된다. 이와 관련하여, 기관은 원리적으로 상당한 시간에 걸쳐 영구 작동으로 운행되고, 이로 인해 작동 보안 (operating security) 및 가용성 (availability) 이 많이 요구된다. 그러므로, 특히 오랜 정비 (servicing) 간격에서, 적은 마모 및 연료와 작동 재료의 경제적인 핸들링이 조작자에게 기계의 작동에 있어 중요한 기준이다. 그러한 대형-보어 저속 러닝 디젤 기관의 피스톤 러닝 거동은 특히 정비 간격의 길이에, 가용성에, 그리고 윤활제 소비와 연료 소비를 통해 직접 작동 비용에, 따라서 효율에 중요한 인자이다. 따라서, 실린더 윤활 및 기관의 피스톤 링 패키지에 의한 연소 공간의 밀봉의 복잡한 문제는 더욱 중요해지고, 특히 실린더 윤활은 대형 디젤 기관에서 전후로 이동하는 피스톤의 윤활 장치에 의해 또는 실린더 벽에 제공된 윤활유 노즐에 의해 실현된다.
내연기관의 작동에서 되풀이하여 문제를 일으키는 한가지는 기관의 매우 다양한 지점에 퇴적될 수 있는 연소 잔류물이다. 무엇보다도, 종종 중유로 작동되는 대형 2행정 디젤 기관의 경우, 사용된 연료, 즉 중유가 많은 물질로 채워지고 이 물질은 특히 피스톤에, 피스톤 링 그루브에, 무엇보다도 또한 피스톤 크라운에 또는 실린더에, 바람직하게는 또한 상사점 근방에 퇴적될 수 있는 모든 종류의 고체, 액체 및 기체 연소 잔류물을 발생시킬 수 있기 때문에, 연소 잔류물은 실질적인 문제를 발생시킨다.
특히, 피스톤 크라운으로부터 연소 잔류물의 퇴적물을 닦아내기 위해 실린더 라이너의 상측 부분에 이른바 내연마성 (anti-polishing) 링을 제공하는 것이 예컨대 Wartsila 2행정 기관으로 공지되었다. 이 링은 예컨대 통상적으로 실린더의 단면보다 더 작은 내부 단면을 갖는 직사각형 단면의 얇은 벽의 소켓으로 이루어질 수 있다. 닦아내기 효과는 피스톤 크라운에서 퇴적물을 닦아내기 위한 직경 구성에 의해 생성된다. 이와 관련하여, 내연마성 링의 내부 직경은 피스톤 크라운의 직경에 기초하고 실제로 특히 기관의 작동에서 피스톤 크라운의 최대 직경에 기초한다. 그러므로, 공지된 내연마성 링의 목적은, 내부 직경을 좁게 설계하여, 피스톤 크라운과 내연마성 링 사이의 간극을 가능한 한 작게 하지만, 피스톤 크라운이 내연마성 링을 직접 접촉으로 기계적으로 스쳐 지나지 않게 하는 것이다.
내연마성 링의 설계가 매우 다수의 절충을 따라야 함은 분명하다. 적은 부하에서 그리고 더 차가운 피스톤 크라운의 경우, 단지 열팽창의 효과로 인해 간극, 즉 피스톤 크라운과 내연마성 링 사이의 간격은 높은 부하에서보다 더 크다. 이와 관련하여, 실린더 러닝 표면, 피스톤, 구체적으로 피스톤 링, 피스톤 링 그루브, 또한 피스톤 크라운과 같은 실린더의 다른 부품은 행해지는 작동 시간의 수에 따라 주변 방향에서 그리고 길이 방향에서 일반적으로 상이한 마모를 갖고 따라서 임의의 실제로 고정되게 규정된 직경을 갖지 않는다는 것을 추가로 고려하여야 한다.
따라서, 내연마성 링과 피스톤 크라운은 종래 기술에 공지된 기관의 관련 부품의 총 사용 기간 (service life) 에 걸쳐서가 아니라 그리고 모든 작동 조건 하에서 이상적으로 상호작용하지 않음이 명백하다.
이와 관련하여, 아직 풀리지 않은 문제는 내연마성 링 (종종 간략히 APR 이라고 함) 은 피스톤 링 패키지의 상측 마진 (upper margin) 에 완전히 도달하지 않을 수 있고, 즉 피스톤의 상사점 위치에서 피스톤 링 패키지의 상부 링에 완전히 도달하지 않는데, 이는 내연마성 링이 상부 링과 접촉하게 되므로, 큰 손상을, 최악의 경우 상부 링의 파괴를 야기하거나 심지어 피스톤 자체에 심각한 손상을 발생시킬 수 있고, 실린더의 고장, 또는 더 나쁜 경우에는 전체 기관의 고장이라는 결과를 가져올 수 있다.
그러므로, 내연마성 링이 상사점 위치에서 피스톤 링 패키지의 상부 링에 완전히 도달하지 않으므로, 상부 링 위에 피스톤의 피스톤 크라운에 하나의 다소 넓은 영역이 항상 존재하고, 이로 인해 내연마성 링은 접촉하지 않게 되어, 거기에 존재하는 퇴적물이 내연마성 링에 의해 연마 제거되지 않을 수 있다.
종래 기술에 공지된 피스톤의 이러한 문제는 도 1 을 참조하여 다소 상세하게 설명된다. 이 시점에서, 본 출원의 뼈대 내에서, 종래 기술의 구성이나 예에 관한 도면의 도면부호에는 작은 따옴표를 추가하였으나, 본 발명에 따른 실시형태의 구성에는 작은 따옴표를 추가하지 않았다.
도 1 은 대형 컨테이너 선박에 사용되는 것과 같은 대형 2행정 디젤 기관의 종래 기술로부터 잘 알려진 피스톤 (1') 을 보여준다. 대형 2행정 디젤 기관은 원리적으로 다수의 실린더 라이너 (명확성을 위해 도 1 에 도시 생략) 를 갖고, 이 실린더 라이너에서는, 피스톤 (1') 의 상측 피스톤 측면 (1011') 이 설치 상태에서 연소 공간 (VB') 의 경계를 한정하고, 피스톤 (1') 은 상사점과 하사점 사이에서 실린더 라이너 내에서 피스톤 축선 (A') 을 따라 축선 방향으로 전후 이동 가능하게 배치된다. 이와 관련하여, 이미 언급한 바와 같이, 상측 피스톤 측면 (1011') 에 가장 인접한 상부 링 (41') 으로서 표시된 적어도 하나의 피스톤 링을 포함하는 피스톤 링 패키지 (4') 가 연소 공간 (VB') 에 인접한 피스톤 크라운 (101') 과 연소 공간 (VB') 에서 멀리 떨어져 있는 피스톤 스커트 (102') 사이에 피스톤 (1') 의 재킷 표면에 형성된다.
피스톤 (1') 은, 상사점을 향한 방향으로 이동하면, 마지막으로 내연마성 링과 접촉하고, 즉 피스톤 크라운 (101') 이 내연마성 링 내로 밀려서, 피스톤 (1') 이 실린더 라이너 내 최고점, 즉 상사점에 도달할 때까지 피스톤 크라운 (101') 의 외측 재킷 표면에서 퇴적물 (D') 을 긁어내거나 연마 제거할 수 있다. 내연마성 링이 확실히 상사점에서 퇴적물 (D') 로부터 피스톤 크라운 (101') 의 외측 재킷 표면의 더 많은 부분을 벗어나게 하지만, 내연마성 링 자체가 피스톤 (1') 의 상사점에서 피스톤 링 패키지 (4') 의 완전히 상부 링 (41') 에 도달하지 않으므로, 상부 링 (41') 위에 피스톤 크라운 (101') 의 외측 재킷 표면에 퇴적물 (D') 의 스트립이 남고, 이 퇴적물의 스트립은, 내연마성 링도 또한 상사점에서 상부 링 (41') 에 완전히 도달하지 않기 때문에, 내연마성 링에 의해 긁어내어질 수 없다.
그 결과, 하사점을 향한 방향으로 피스톤 (1') 이 더 이동하면 피스톤 크라운 (101') 의 영역에서 피스톤 (1') 의 재킷 표면에 상부 링 (41') 과 상측 피스톤 측면 (1011') 사이에 퇴적물 (D') 의 실질적으로 환형 스트립이 동반되어, 실린더 라이너의 러닝 표면에 잘 알려진 손상 효과를 야기한다. 즉, 실린더 라이너의 러닝 표면의 표면에서의 스크레치와 같은 손상이 피스톤 크라운 (101') 에 남아 있는 퇴적물 (D') 에 의해 생성될 수 있고, 또는 남아 있는 퇴적물 (D') 은 예컨대 시간이 흐름에 따라 느슨해질 수 있고, 예컨대 피스톤 링 그루브에서 피스톤 링 패키지 (4') 에 달라붙을 수 있고, 따라서 결국 피스톤 (1'), 구체적으로는 피스톤 링 그루브에 또한 피스톤 링에 손상을 발생시킬 수 있다. 이러한 손상은 적어도 정비 간격을 단축시키고, 실린더 라이너의 부품의 사용 기간을 단축시키며, 최악의 경우, 영향을 받은 실린더 라이너의 전체 고장이나 심지어 전체 기관의 고장을 발생시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 피스톤 크라운에서의 퇴적물과 관련하여 종래 기술에서 알려진 문제를 제거하기 위해, 피스톤, 실린더 장치 및 피스톤의 재킷 표면으로부터 퇴적물을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 만족시키는 본 발명의 주제는 독립 청구항의 구성을 특징으로 한다.
종속 청구항은 본 발명의 특히 유리한 실시형태에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은, 적어도 하나의 실린더 라이너를 갖는 왕복 피스톤 연소 기관, 특히 대형 2행정 디젤 기관을 위한 피스톤에 관한 것으로서, 실린더 라이너 내에서, 피스톤의 상측 피스톤 측면이 설치 상태에서 연소 공간의 경계를 한정하고, 피스톤은 상사점과 하사점 사이에서 실린더 라이너 내에서 피스톤 축선을 따라 축선 방향으로 전후 이동 가능하게 배치된다. 이와 관련하여, 상측 피스톤 측면에 가장 인접한 상부 링으로서 설계된 적어도 하나의 피스톤 링을 포함하는 피스톤 링 패키지가, 연소 공간에 인접한 피스톤 크라운과 연소 공간에서 멀리 떨어져 있는 피스톤 스커트 사이에서 피스톤의 재킷 표면에 형성된다. 본 발명에 따르면, 피스톤 크라운의 영역에서 피스톤의 재킷 표면에는 상부 링과 상측 피스톤 측면 사이에 컷아웃이 제공된다.
상부 링 위의 피스톤 크라운에 컷아웃이 제공되므로, 내연마성 링은, 종래 기술에서처럼 상부 링 근방에 퇴적물의 스트립을 남기지 않으면서, 피스톤 크라운의 전체 나머지 재킷 표면에서 퇴적물을 제거할 수 있다. 이는, 원주 방향으로 피스톤 크라운 주위에 형성되고 피스톤이 상사점에 있는 때에 내연마성 링이 상측 마진에 적어도 도달하고, 바람직하게는 심지어 부분적으로 상측 마진을 덮는 본 발명에 따른 컷아웃이, 내연마성 링이 도달하지 않는 상부 링 위의 영역 (종래 기술에서는 재킷 표면에서 퇴적물의 다소 환형 영역이 남는 곳) 에 위치된다는 점에서, 본 발명에서 보장된다.
이로써, 본 발명에 따른 컷아웃 위의 피스톤 크라운의 전체 외부 재킷 표면만이 내연마성 링에 의해 손상을 주는 퇴적물로부터 믿을 수 있게 자유로워지는 것이 아니다. 오히려, 컷아웃은 내연마성 링에 의해 긁어 내어진 퇴적물을 취해 임시 저장하므로, 퇴적물은 대체로 더 이상 실린더 라이너의 러닝 표면과 접촉하지 않고, 또한 예컨대 더 이상 피스톤 링 그루브에 들어가지 않을 수 있다. 그리고 나서, 컷아웃에 임시 저장된 퇴적물은 예컨대, 실린더 윤활유로 점차 운반되거나 또는 하사점 근처의 소기 슬릿을 통해 내뿜어질 수 있으므로, 더 이상 실린더 라이너에 손상 효과를 발생시키지 않을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상부 링의 미리 결정 가능한 반경방향 링 부분이 피스톤 스커트를 향하는 방향으로 컷아웃의 경계를 한정한다. 즉, 컷아웃은 어떠한 간격 없이 상부 링과 직접 접하고, 반경방향 링 부분의 폭은 상부 링의 전체 반경방향 링 폭의 30 % 이하, 바람직하게는 상부 링의 반경방향 링 폭의 0.5 % ~ 15 %, 특히 바람직하게는 1 % ~ 5 % 이다. 이로써, 특히, 피스톤 링 패키지에 저장된 가스 압력의 일부가 더 용이하게 컷아웃 내로 벗어날 수 있고 따라서, 예컨대 컷아웃에 저장된 퇴적물의 내뿜기 또는 제거가 또한 도움을 받고 따라서 용이하게 될 수 있다.
다른 실시형태에서, 대조적으로, 직경이 피스톤 크라운의 직영에 해당하는 간격 영역이 상부 링과 컷아웃 사이에 제공된다. 이는 결국 상부 링이 본 발명에 따른 컷아웃으로부터 다소 떨어져 배치됨을 의미한다. 간격 영역의 직경은 컷아웃 위의 상측 영역에서 피스톤 크라운의 직경보다 더 작은 것이 바람직하다. 이로써, 간격 영역에서의 가능한 퇴적물은 실린더 러닝 표면과 접촉할 수 없게 된다. 내연마성 링의 하측 가장자리는, 피스톤이 상사점 위치에 위치되는 때, 컷아웃 내로 돌출해야 한다.
이와 관련하여, 컷아웃의 윤곽은 특히 바람직하게는 피스톤 축선에 대해 대칭으로 형성되고, 특히 상측 피스톤 측면을 향하는 방향에서보다 상부 링을 향하는 방향에서 피스톤 축선을 따라 더 작은 구배를 가질 수 있고, 이로써 예컨대 컷아웃 내 긁어 내어진 퇴적물이 피스톤의 하향 이동에서 매우 용이하게 위쪽으로 벗어날 수 없고, 컷아웃의 스테퍼 상측 영역에 "붙잡혀서", 컷아웃에서 윤활유와 점차 혼합되고/혼합되거나 하사점 근처의 소기 슬릿을 통해 내뿜어질 수 있다.
따라서, 긁어 내어진 퇴적물은 컷아웃에서 제거될 때까지 컷아웃에 더 잘 유지되거나 또는 예컨대 컷아웃으로부터 미리 결정 가능한 방향 및/또는 이동으로 직접 제거될 수 있고, 컷아웃의 표면은 예컨대 적절한 구조물 (structuring) 을 구비할 수 있다. 따라서, 구조물은 피스톤 축선 주위에 연장되는 1 이상의 그루브에 의해 또는 예컨대 나선형 그루브에 의해 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은, 실린더 라이너 내에 배치된 피스톤을 갖는, 왕복 피스톤 연소 기관, 특히 대형 2행정 디젤 기관을 위한 실린더 라이너 장치에 관한 것으로서, 피스톤의 상측 피스톤 측면이 연소 공간의 경계를 한정하고, 피스톤은 상사점과 하사점 사이에서 실린더 라이너 내에서 피스톤 축선을 따라 축선 방향으로 전후 이동 가능하게 배치된다. 이와 관련하여, 상측 피스톤 측면에 가장 인접한 상부 링으로서 설계된 적어도 하나의 피스톤 링을 포함하는 피스톤 링 패키지가, 연소 공간에 인접한 피스톤 크라운과 연소 공간에서 멀리 떨어져 있는 피스톤 스커트 사이에서 피스톤의 재킷 표면에 형성된다. 본 발명에 따르면, 상부 링과 상측 피스톤 측면 사이에는 피스톤 크라운의 영역에서 피스톤의 재킷 표면에 컷아웃이 제공된다.
실제로, 작동 상태에서 피스톤의 컷아웃과 협력 작동하여, 피스톤 크라운의 영역에서 피스톤의 재킷 표면에 있는 퇴적물이 내연마성 링에 의해 컷아웃 내로 운반될 수 있도록, 상사점의 영역에서 실린더 라이너에 내연마성 링이 그 자체로 공지된 방식으로 형성되는 것이 특히 바람직하다.
구체적으로, 피스톤 측에서 내연마성 링의 단부가 피스톤의 상사점의 영역에서 컷아웃을 충분히 또는 완전히 덮을 수 있다.
이와 관련하여, 상사점의 위치를 설정하기 위해 그 자체로 공지된 압축 심 (compression shim) 이 예컨대 크로스헤드에 종종 제공되고, 컷아웃은 압축 심에 의해 설정될 수 있는 상사점의 임의의 위치에서 컷아웃이 내연마성 링으로 적어도 일부 덮일 수 있도록 설계되는 것이 특히 바람직하다.
특히, 본 발명은, 적어도 하나의 실린더 라이너를 갖는 왕복 피스톤 연소기관, 특히 대형 2행정 디젤 기관의 피스톤의 재킷 표면으로부터 퇴적물을 제거하는 방법에 관한 것으로서, 실린더 라이너 내에서, 피스톤의 상측 피스톤 측면이 설치 상태에서 연소 공간의 경계를 한정하고, 피스톤은 상사점과 하사점 사이에서 실린더 라이너 내에서 피스톤 축선을 따라 축선 방향으로 전후 이동된다. 이와 관련하여, 상측 피스톤 측면에 가장 인접한 상부 링으로서 설계된 적어도 하나의 피스톤 링을 포함하는 피스톤 링 패키지가, 연소 공간에 인접한 피스톤 크라운과 연소 공간에서 멀리 떨어져 있는 피스톤 스커트 사이에서 피스톤의 재킷 표면에 형성된다. 본 발명에 따르면, 실린더 라이너에 제공된 내연마성 링의 도움으로 재킷 표면의 퇴적물이 적어도 일부 긁어 내어질 수 있는 컷아웃이, 피스톤 크라운의 영역에 피스톤의 재킷 표면에서 상부 링과 상측 피스톤 측면 사이에 제공된다.
이와 관련하여, 컷아웃이 상사점의 영역에서 내연마성 링으로 덮일 수 있도록, 압축 심에 의해 상사점의 위치가 그 자체로 공지된 방식으로 설정되는 것이 특히 바람직하다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 도면에는 개략적으로 도시되어 있다.
도 1 은 종래 기술에 알려져 있는 피스톤을 보여준다.
도 2 는 본 발명에 따른 피스톤을 갖는 실린더 장치의 일 실시형태를 보여준다.
도 3 은 본 발명에 따른 피스톤의 다른 실시형태를 보여준다.
도 1 은 종래 기술에 알려져 있는 공지의 피스톤에서의 문제를 보여주는데, 이 문제는 본 발명에 의해 처음으로 회피된다. 도 1 은 처음에 이미 상세하게 논의하였으므로, 여기서는 도 2 의 설명을 계속하는데, 도 2 는 실행에 특히 중요한 본 발명에 따른 실린더 장치의 일 실시형태를 보여준다.
도 2 를 참조하여, 왕복 피스톤 연소기관 (2) (본 경우에는, 대형 2행정 디젤 기관) 의 실린더 라이너 장치의 실린더 라이너 (3) 를 개략적으로 설명한다. 실린더 장치는 실린더 라이너 (3) 내에 배치된 피스톤 (1) 을 포함하는데, 피스톤 (1) 의 상측 피스톤 측면 (1011) 은 그 자체로 공지되어 있는 연소 공간 (VB) 의 경계를 한정하고, 피스톤 (1) 은 상사점 (OT)과 하사점 사이에서 실린더 라이너 (3) 내에서 피스톤 축선 (A) 을 따라 축선 방향으로 전후 이동 가능하게 배치된다. 2 개의 다른 피스톤 링 외에도 상측 피스톤 측면 (1011) 에 가장 인접한 상부 링 (41) 으로서 표시된 피스톤 링을 포함하는 피스톤 링 패키지 (4) 가, 연소 공간 (VB) 에 인접한 피스톤 크라운 (101) 과 연소 공간 (VB) 에서 멀리 떨어져 있는 피스톤 스커트 (102) 사이에서 피스톤 (1) 의 재킷 표면에 형성된다. 본 발명에 따르면, 피스톤 크라운 (101) 의 영역에서 피스톤 (1) 의 재킷 표면에는 상부 링 (41) 과 상측 피스톤 측면 (1011) 사이에 컷아웃 (5) 이 제공된다.
그 자체로 공지된 바와 같이, 상사점 (OT) 의 영역에서 실린더 라이너 (3) 에 내연마성 링 (APR) 이 형성된다. 본 발명에 따른 실린더 장치에서, 내연마성 링 (APR) 은 작동 상태에서 피스톤 (1) 의 컷아웃 (5) 과 협력 작동하여, 피스톤 크라운 (101) 의 영역에서 피스톤 (1) 의 재킷 표면에 있는 퇴적물 (D) 이, 도시된 바와 같이, 피스톤의 상사점 (OT) 의 영역에서 컷아웃 (5) 을 덮는 피스톤 측에서 내연마성 링 (APR) 의 단부로, 내연마성 링 (APR) 에 의해 컷아웃 (5) 내로 운반될 수 있다.
이와 관련하여, 상부 링 (41) 의 미리 결정 가능한 반경방향 링 부분 (410) 이 피스톤 스커트 (102) 를 향하는 방향으로 컷아웃 (5) 의 경계를 한정한다. 즉, 도 2 의 특정 실시형태에서, 상부 링 (41) 은 컷아웃 (5) 에 바로 인접하고, 여기서 컷아웃에 바로 인접하는 반경방향 링 부분 (410) 의 폭은 대략 상부 링 (41) 의 반경방향 링 폭 (411) 의 0.5 % ~ 15 % 에 달한다.
용이하게 인식할 수 있는 것처럼, 컷아웃 (5) 의 윤곽 (K) 은 피스톤 축선 (A) 에 대해 대칭으로 형성되고, 여기서는 특히 상측 피스톤 측면 (1011) 을 향하는 방향에서보다 상부 링 (41) 을 향하는 방향에서 피스톤 축선 (A) 을 따라 더 작은 구배를 갖는다.
이미 언급한 바와 같이, 실시형태에 따라, 컷아웃 (5) 의 표면 (51) 은 적절한 구조물을 갖는데, 이 구조물은 특히 예컨대 피스톤 축선 (A) 을 따라 연장되는 1 이상의 그루브에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 피스톤 (1) 의 다른 실시형태가 도 3 에 개략적으로 도시되어 있는데, 상부 링 (41) 과 컷아웃 (5) 사이에, 직경이 피스톤 크라운 (101) 의 직경에 해당하는 간격 영역 (6) 이 제공되어 있다는 점만이 도 2 에 따른 피스톤 (1) 과 상이하다. 이는, 도 3 의 예에서, 상부 링 (41) 이 컷아웃 (5) 에 바로 인접하지 않고 컷아웃 (5) 과 상부 링 (41) 사이에 일종의 다리 (bridge) 를 형성하는 간격 영역 (6) 만큼 떨어져 있음을 의미한다. 이로써, 특히, 컷아웃 (5) 에 저장된 퇴적물 (D) 이 상부 링 (41) 의 링 그루브 내로 이동하는 것을 더 잘 방지할 수 있다.
간격 영역 (6) 의 직경은 컷아웃 (5) 위의 상측 영역에서 피스톤 크라운 (101) 의 직경보다 더 작은 것이 바람직하다. 이로써, 간격 영역 (6) 에서의 가능한 퇴적물은 실린더 러닝 표면과 접촉할 수 없다. 내연마성 링 (APR) 의 하측 가장자리는, 피스톤 (1) 이 상사점 위치에 위치되는 때, 컷아웃 (5) 내로 돌출해야 한다.
통상의 기술자는, 본 발명의 실시형태에 대한 전술한 예가 예로써 이해되어야 한다는 것과, 특히 나타낸 실시형태들의 모든 적절한 조합이 본 발명에 포함된다는 것을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 실린더 라이너 (3) 를 갖는 왕복 피스톤 연소 기관 (2), 특히 대형 2행정 디젤 기관을 위한 피스톤으로서,
    실린더 라이너 (3) 내에서, 피스톤의 상측 피스톤 측면 (1011) 이 설치 상태에서 연소 공간 (VB) 의 경계를 한정하고, 피스톤은 상사점 (OT) 과 하사점 사이에서 실린더 라이너 (3) 내에서 피스톤 축선 (A) 을 따라 축선 방향으로 전후 이동 가능하게 배치되고,
    상측 피스톤 측면 (1011) 에 가장 인접한 상부 링 (41) 으로서 설계된 적어도 하나의 피스톤 링을 포함하는 피스톤 링 패키지 (4) 가, 연소 공간 (VB) 에 인접한 피스톤 크라운 (101) 과 연소 공간 (VB) 에서 멀리 떨어져 있는 피스톤 스커트 (102) 사이에서 피스톤의 재킷 표면에 형성되는, 상기 피스톤에 있어서,
    피스톤 크라운 (101) 의 영역에서 피스톤의 재킷 표면에는 상부 링 (41) 과 상측 피스톤 측면 (1011) 사이에 컷아웃 (5) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상부 링 (41) 의 미리 결정 가능한 반경방향 링 부분 (410) 이 피스톤 스커트 (102) 를 향하는 방향으로 컷아웃 (5) 의 경계를 한정하는 피스톤.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    반경방향 링 부분 (410) 의 폭이 상부 링 (41) 의 반경방향 링 폭 (411) 의 30 % 이하, 바람직하게는 0.5 % ~ 15 %, 특히 바람직하게는 1 % ~ 5 % 인 피스톤.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상부 링 (41) 과 컷아웃 (5) 사이에, 직경이 피스톤 크라운 (101) 의 직경에 해당하는 간격 영역 (6) 이 제공되고, 간격 영역 (6) 의 직경은 바람직하게는 컷아웃 (5) 위의 상측 영역에서 피스톤 크라운 (101) 의 직경보다 더 작은 피스톤.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컷아웃 (5) 의 윤곽 (K) 이 피스톤 축선 (A) 에 대해 대칭으로 형성된 피스톤.
  6. 제 5 항에 있어서,
    컷아웃 (5) 의 윤곽이 상측 피스톤 측면 (1011) 을 향하는 방향에서보다 상부 링 (41) 을 향하는 방향에서 피스톤 축선 (A) 을 따라 더 작은 구배를 갖는 피스톤.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컷아웃 (5) 의 표면 (51) 이 구조물을 갖는 피스톤.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구조물은 피스톤 축선 (A) 을 따라 연장되는 그루브에 의해 형성되는 피스톤.
  9. 실린더 라이너 (3) 내에 배치된 피스톤 (1) 을 갖는, 왕복 피스톤 연소 기관 (2), 특히 대형 2행정 디젤 기관을 위한 실린더 라이너 장치로서,
    피스톤 (1) 의 상측 피스톤 측면 (1011) 이 연소 공간 (VB) 의 경계를 한정하고, 피스톤 (1) 은 상사점 (OT) 과 하사점 사이에서 실린더 라이너 (3) 내에서 피스톤 축선 (A) 을 따라 축선 방향으로 전후 이동 가능하게 배치되고,
    상측 피스톤 측면 (1011) 에 가장 인접한 상부 링 (41) 으로서 설계된 적어도 하나의 피스톤 링을 포함하는 피스톤 링 패키지 (4) 가, 연소 공간 (VB) 에 인접한 피스톤 크라운 (101) 과 연소 공간 (VB) 에서 멀리 떨어져 있는 피스톤 스커트 (102) 사이에서 피스톤 (1) 의 재킷 표면에 형성되는, 상기 실린더 라이너 장치에 있어서,
    피스톤 크라운 (101) 의 영역에서 피스톤 (1) 의 재킷 표면에는 상부 링 (41) 과 상측 피스톤 측면 (1011) 사이에 컷아웃 (5) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    작동 상태에서 피스톤 (1) 의 컷아웃 (5) 과 협력 작동하여, 피스톤 크라운 (101) 의 영역에서 피스톤 (1) 의 재킷 표면에 있는 퇴적물 (D) 이 내연마성 링 (APR) 에 의해 컷아웃 (5) 내로 운반될 수 있도록, 상사점 (OT) 의 영역에서 실린더 라이너 (3) 에 내연마성 링 (APR) 이 형성된 실린더 라이너 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    피스톤 측에서 내연마성 링 (APR) 의 단부가 피스톤 (1) 의 상사점 (OT) 의 영역에서 컷아웃 (5) 을 덮는 실린더 라이너 장치.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상사점 (OT) 의 위치를 설정하기 위해 압축 심이 제공된 실린더 라이너 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    컷아웃 (5) 은 상사점 (OT) 의 임의의 설정 위치에서 컷아웃 (5) 이 내연마성 링 (APR) 으로 덮일 수 있도록 설계되는 실린더 라이너 장치.
  14. 적어도 하나의 실린더 라이너 (3) 를 갖는 왕복 피스톤 연소기관 (2), 특히 대형 2행정 디젤 기관의 피스톤 (1) 의 재킷 표면으로부터 퇴적물을 제거하는 방법으로서,
    실린더 라이너 (3) 내에서, 피스톤 (1) 의 상측 피스톤 측면 (1011) 이 설치 상태에서 연소 공간 (VB) 의 경계를 한정하고, 피스톤 (1) 은 상사점 (OT) 과 하사점 사이에서 실린더 라이너 (3) 내에서 피스톤 축선 (A) 을 따라 축선 방향으로 전후 이동되고,
    상측 피스톤 측면 (1011) 에 가장 인접한 상부 링 (41) 으로서 설계된 적어도 하나의 피스톤 링을 포함하는 피스톤 링 패키지 (4) 가, 연소 공간 (VB) 에 인접한 피스톤 크라운 (101) 과 연소 공간 (VB) 에서 멀리 떨어져 있는 피스톤 스커트 (102) 사이에서 피스톤 (1) 의 재킷 표면에 형성되는, 상기 방법에 있어서,
    실린더 라이너 (3) 에 제공된 내연마성 링 (APR) 의 도움으로 재킷 표면의 퇴적물 (D) 이 적어도 일부 긁어 내어질 수 있는 컷아웃 (5) 이, 피스톤 크라운 (101) 의 영역에 피스톤 (1) 의 재킷 표면에서 상부 링 (41) 과 상측 피스톤 측면 (1011) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 (1) 의 재킷 표면으로부터 퇴적물을 제거하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    컷아웃 (5) 이 상사점 (OT) 의 영역에서 내연마성 링 (APR) 으로 덮이도록, 압축 심에 의해 상사점 (OT) 의 위치가 설정되는, 피스톤 (1) 의 재킷 표면으로부터 퇴적물을 제거하는 방법.
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