專利名稱：用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的活塞以及潤(rùn)滑設(shè)備和潤(rùn)滑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)各類別的獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分，本發(fā)明涉及用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的活 塞，以及涉及用于具有這種活塞的大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的潤(rùn)滑設(shè)備和潤(rùn)滑方法。
背景技術(shù)：
大型發(fā)動(dòng)機(jī)、特別是可設(shè)計(jì)成兩沖程或四沖程內(nèi)燃機(jī)的大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)型式的大 型發(fā)動(dòng)機(jī)，頻繁地用作船舶的驅(qū)動(dòng)單元，或者還用于固定式操作中，例如，為了驅(qū)動(dòng)大型發(fā) 電機(jī)來產(chǎn)生電能。就此而言，大型發(fā)動(dòng)機(jī)通常運(yùn)行相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期，這對(duì)操作安全和可用性 提出很高的要求。因此，尤其地，長(zhǎng)的維修間隔、低磨損以及對(duì)操作供應(yīng)物品(operating supply item)的經(jīng)濟(jì)性處理是重要的標(biāo)準(zhǔn)。在操作狀態(tài)中，活塞沿著氣缸的壁的表面滑動(dòng)，該表面充當(dāng)工作表面(running surface)且通常設(shè)計(jì)成氣缸襯套的形式。就此而言，設(shè)置有氣缸潤(rùn)滑或活塞潤(rùn)滑。一方面， 活塞必須在氣缸中盡可能順利地滑動(dòng)，也就是說沒有阻礙；另一方面，活塞必須盡可能地密 封氣缸中的燃燒空間，以確在保燃燒過程中釋放的能量高效地轉(zhuǎn)換成機(jī)械功。因此，通常在大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間將潤(rùn)滑油引入氣缸中，以實(shí)現(xiàn)活塞的良 好的運(yùn)動(dòng)屬性，且保持工作表面、活塞以及活塞環(huán)的磨損盡可能的小。另外，潤(rùn)滑油還起中 和腐蝕性燃燒產(chǎn)物以及避免腐蝕的作用。由于這么多的需求，非常高品質(zhì)且昂貴的物質(zhì)被 頻繁地用作潤(rùn)滑劑。因此在發(fā)動(dòng)機(jī)的特別高效且經(jīng)濟(jì)性操作方面需要以盡可能小的潤(rùn)滑率工作。一種經(jīng)證實(shí)的方法是所謂的內(nèi)部潤(rùn)滑，其中，潤(rùn)滑劑(通常為潤(rùn)滑油)被傳送通過 活塞的內(nèi)部，然后通過在活塞的表面上設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)潤(rùn)滑部位將潤(rùn)滑劑從活塞內(nèi)部施 加到活塞上或者施加到氣缸工作表面上。這種方法例如在文件EP-A-0903473中公開。根 據(jù)該文件所提出的解決方法，潤(rùn)滑劑由供應(yīng)裝置供給到活塞，該供應(yīng)裝置由十字頭的運(yùn)動(dòng) 促動(dòng)。在文獻(xiàn)JP-A-02-9903中，提出了一種潤(rùn)滑劑的供應(yīng)裝置，潤(rùn)滑劑可由該供應(yīng)裝置供 給到活塞中。從而，潤(rùn)滑劑導(dǎo)管布置在活塞中，該導(dǎo)管通到最上部的活塞環(huán)。在該潤(rùn)滑劑導(dǎo) 管中，布置了儲(chǔ)壓室，在該儲(chǔ)壓室中可借助彈簧促動(dòng)的壓力活塞來對(duì)潤(rùn)滑劑加壓。該壓力對(duì) 應(yīng)于注射壓力。電磁閥布置在儲(chǔ)壓室和最上部的活塞環(huán)上的潤(rùn)滑劑排放開口之間，借此電 磁閥可由氣缸空間中的壓力促動(dòng)。如果氣缸空間中的壓力高于作用于電磁閥上的彈簧力， 則電磁閥打開潤(rùn)滑劑導(dǎo)管中的連接通道，且潤(rùn)滑劑從儲(chǔ)壓室供應(yīng)到最上部的活塞環(huán)。如果 氣缸空間中的壓力下降，則連接通道關(guān)閉，且潤(rùn)滑被中斷。該解決方法具有的優(yōu)點(diǎn)是在活 塞安置在上部死區(qū)的區(qū)域中的那個(gè)時(shí)刻精確地執(zhí)行活塞的潤(rùn)滑，這意味著精確潤(rùn)滑以及因 此潤(rùn)滑劑消耗的優(yōu)化是可能的。但是，多余的潤(rùn)滑劑會(huì)殘留在氣缸空間中，因此，如果潤(rùn)滑 劑進(jìn)入了燃燒室，則燃燒室的污染仍然是可能的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目標(biāo)是提出一種用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的活塞，以及潤(rùn)滑設(shè)備和對(duì)應(yīng)的方法，該方法使得能夠以低潤(rùn)滑率對(duì)大型發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞或氣缸進(jìn)行 盡可能高效且簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑。大型發(fā)動(dòng)機(jī)在下文中應(yīng)理解為十字頭發(fā)動(dòng)機(jī)；術(shù)語應(yīng)當(dāng)特別地 包括大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。此外，在活塞環(huán)組的活塞環(huán)之間相比于在其中施加了掃氣空氣壓力的曲軸箱中施 加更高的壓力。該壓降將對(duì)存在于活塞和活塞環(huán)之間的潤(rùn)滑劑噴射到下活塞側(cè)(即在遠(yuǎn)離 燃燒空間的活塞側(cè)上)的氣缸空間中產(chǎn)生影響。從而在氣缸空間中產(chǎn)生潤(rùn)滑劑霧，該潤(rùn)滑 劑霧部分地被吹入氣缸中，并且因此部分地有助于活塞的潤(rùn)滑。但是，殘留在氣缸空間中的 潤(rùn)滑劑的一部分在該氣缸空間中燃燒、蒸發(fā)或者通過排氣管作為煙被抽出。因此，潤(rùn)滑劑的 這部分作為排放物而損失。這種排放物一方面具有損失潤(rùn)滑劑(其不可再用于潤(rùn)滑活塞) 的后果，這種排放另一方面對(duì)環(huán)境帶來潛在危害，因?yàn)槿紵a(chǎn)物可對(duì)環(huán)境造成不利的影響。滿足該目標(biāo)的本發(fā)明的主題的特征在于獨(dú)立權(quán)利要求的特征。因此，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的活塞，該活塞具有包含用 于接收潤(rùn)滑劑的存儲(chǔ)空間的活塞主體，其中，活塞主體在周緣側(cè)處由活塞側(cè)壁所限制，其 中，存儲(chǔ)空間通過潤(rùn)滑劑通道連接到活塞側(cè)壁上，并且其中，設(shè)置了設(shè)計(jì)成用于可松開地連 接到潤(rùn)滑劑源上的進(jìn)料部(infeed)，其中，該進(jìn)料部通入存儲(chǔ)空間中，并且其中，潤(rùn)滑劑通 道通入潤(rùn)滑劑收集元件中，由此，潤(rùn)滑劑收集元件形成為具有環(huán)形主體的活塞環(huán)。特別地，潤(rùn)滑劑收集元件的環(huán)形主體包括至少一個(gè)由兩個(gè)唇狀部限制的凹槽。唇 狀部有利地與工作表面接觸，由此，可將潤(rùn)滑劑分配到工作表面上，且還可從工作表面上移 除潤(rùn)滑劑。由于對(duì)于這種活塞設(shè)置有用于潤(rùn)滑劑的存儲(chǔ)空間以及在通到潤(rùn)滑部位的供給通 道中的封閉部件，所以潤(rùn)滑可適于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)，而無需任何較大的設(shè)備消耗。潤(rùn)滑劑 在活塞的存儲(chǔ)空間中始終可供使用，且因此可在對(duì)工作循環(huán)而言尤其有利且高效的時(shí)候， 將潤(rùn)滑劑施加于氣缸工作表面或者施加于活塞表面。借助潤(rùn)滑劑收集元件來收集存在于工 作表面上的潤(rùn)滑劑，且通過潤(rùn)滑劑收集元件中的開口來移除潤(rùn)滑劑。通過這種優(yōu)化還可明 顯地降低所需潤(rùn)滑劑的量或潤(rùn)滑劑速率。已經(jīng)借助潤(rùn)滑劑收集元件移除的潤(rùn)滑劑通過潤(rùn)滑 劑線路進(jìn)入存儲(chǔ)空間中，且由此可用于進(jìn)行進(jìn)一步的潤(rùn)滑。對(duì)此備選地，可設(shè)置可連接到潤(rùn) 滑劑通道上的潤(rùn)滑劑移除設(shè)備。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置有從存放空間延伸直到設(shè)置在活塞的表面上的潤(rùn)滑部 位的供給通道，從而可將潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)空間導(dǎo)引到潤(rùn)滑部位，其中，在供給通道中設(shè)置有封 閉部件?？捎绕湓诨钊性O(shè)置傳送裝置，以將潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)空間通過供給通道傳送到潤(rùn)滑 部位。這個(gè)傳送裝置用作，在活塞的存儲(chǔ)空間裝填之后提高活塞的存儲(chǔ)空間中的壓力，從而 用于使得輸出潤(rùn)滑劑通過供給通道和潤(rùn)滑部位成為可能。當(dāng)傳送裝置包括用于潤(rùn)滑劑的傳送活塞(該傳送活塞如此設(shè)計(jì)和布置，即，使得 其可在操作狀態(tài)中被加載有氣缸中的燃燒空間側(cè)處的壓力)時(shí)，得到了在設(shè)備方面特別簡(jiǎn) 單的一種實(shí)施例。因此，可以簡(jiǎn)單的方式使用氣缸的燃燒空間中的壓力來將潤(rùn)滑劑輸送到 潤(rùn)滑部位。根據(jù)在設(shè)備方面簡(jiǎn)單的另一種有利的實(shí)施例，傳送裝置包括彈簧加載的傳送活 塞，以將潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)空間傳送到潤(rùn)滑部位。
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在一種優(yōu)選實(shí)施例中，活塞具有多個(gè)活塞環(huán)，其中，潤(rùn)滑部位相對(duì)于活塞軸線所限 定的軸向方向布置在兩個(gè)活塞環(huán)之間。由于在活塞環(huán)之間而非不是在燃燒空間側(cè)處(即相 對(duì)于正常使用位置在活塞環(huán)上方或在潤(rùn)滑劑收集元件上方)引入潤(rùn)滑劑，所以至少顯著地 降低了潤(rùn)滑劑的不必要的燃燒以及與之相關(guān)聯(lián)的不利的焦化。這樣的一種實(shí)施例是尤其有利的，即，在該實(shí)施例中，設(shè)置有三個(gè)活塞環(huán)以及兩個(gè) 潤(rùn)滑部位，兩個(gè)潤(rùn)滑部位中的每一個(gè)通過設(shè)有封閉部件的供給通道連接到存儲(chǔ)空間上，其 中，這兩個(gè)潤(rùn)滑部位相對(duì)于活塞軸線所限定的軸向方向分別布置在相鄰活塞環(huán)之間。在該 實(shí)施例中，在活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過最頂部的活塞環(huán)(即，定位成最接近燃燒空間的活塞 環(huán))分配潤(rùn)滑劑，在活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過最底部的活塞環(huán)分配潤(rùn)滑劑。相對(duì)于目前常用的 方法(在其中，潤(rùn)滑劑被引入到最頂部的活塞環(huán)上方，即在最頂部的活塞環(huán)的燃燒空間側(cè) 處)，優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)致避免了將潤(rùn)滑劑刮入到燃燒空間中。也就是說，通過活塞環(huán)而運(yùn)動(dòng)到燃燒空 間中的潤(rùn)滑劑不可再用來進(jìn)行潤(rùn)滑，且僅導(dǎo)致高度的、不期望的焦化?；钊麄?cè)壁在第一端處包圍活塞表面，即活塞側(cè)壁表示活塞表面的邊界。該活塞表 面與燃燒空間相鄰，其中，潤(rùn)滑劑收集元件優(yōu)選在活塞側(cè)壁處布置在離燃燒空間最遠(yuǎn)的活 塞環(huán)之外。由此，在活塞的壓縮沖程中(即在活塞在燃燒空間的方向上運(yùn)動(dòng)的期間)，存在 于氣缸的工作表面上或存在于活塞側(cè)壁處的任何潤(rùn)滑劑被導(dǎo)引到潤(rùn)滑劑收集元件中，且如 有可能在存儲(chǔ)空間的方向上被輸送。因此，一旦潤(rùn)滑劑收集元件已經(jīng)在燃燒空間的方向上 沿著工作表面運(yùn)動(dòng)，工作表面的延伸到氣缸空間中的部分就基本沒有潤(rùn)滑劑。從而可防止 氣缸空間中的潤(rùn)滑劑沉積。一種優(yōu)選措施是設(shè)置設(shè)計(jì)成潤(rùn)滑劑分配器環(huán)的活塞環(huán)。這種潤(rùn)滑劑分配器環(huán)的主 要目標(biāo)是相對(duì)于氣缸工作表面的周緣方向分配潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑分配器環(huán)可尤其布置在兩個(gè) 活塞環(huán)之間，這兩個(gè)活塞環(huán)主要相對(duì)于軸向方向分配潤(rùn)滑劑?？稍跐?rùn)滑劑通道中設(shè)置有封閉部件。當(dāng)潤(rùn)滑劑通道用作供給通道和潤(rùn)滑劑的移除 通道時(shí)，這種布置特別有利。封閉部件可特別地如此調(diào)整，即，使得其具有從1至5bar、優(yōu)選 地為2至5bar、特別優(yōu)選約4bar的打開壓力。在這種情況下，只要未借助提升設(shè)備打開封 閉部件來移除潤(rùn)滑劑或供應(yīng)潤(rùn)滑劑，封閉部件相對(duì)于氣缸空間中的壓力就保持封閉狀態(tài)。另外，可在各個(gè)供給通道中設(shè)置封閉部件。在各個(gè)供給通道中以及在潤(rùn)滑劑通道中的封閉部件優(yōu)選設(shè)計(jì)成止回閥。由于止回 閥在出口方向上打開時(shí)所處的打開壓力，可對(duì)于工作循環(huán)以簡(jiǎn)單的方式調(diào)整潤(rùn)滑的時(shí)間。在另一種優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置有閉鎖裝置，該閉鎖裝置如此地設(shè)計(jì)，S卩，使得其在 與潤(rùn)滑劑源協(xié)作時(shí)封閉存儲(chǔ)空間和各個(gè)供給通道之間的流連通。因此可確保，在裝填存儲(chǔ) 空間期間，避免排放潤(rùn)滑劑通過供給通道和潤(rùn)滑部位。此外，通過本發(fā)明還提出了一種用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的潤(rùn)滑設(shè)備，包括根據(jù) 本發(fā)明的活塞，其中，活塞側(cè)壁由潤(rùn)滑空間包圍，以用于氣缸的工作表面的潤(rùn)滑；并且包括 具有裝填裝置的潤(rùn)滑劑源，該裝填裝置可可松開地連接到進(jìn)料部上，且與活塞如此地協(xié)作， 即，使得在裝填裝置連接到進(jìn)料部上時(shí)，僅可將潤(rùn)滑劑從潤(rùn)滑劑源引入到存儲(chǔ)空間中，其 中，存儲(chǔ)空間能夠連接到潤(rùn)滑劑收集元件上，從而潤(rùn)滑劑可從潤(rùn)滑空間返回到存儲(chǔ)空間中。 通過這種措施，活塞的存儲(chǔ)空間可根據(jù)需要裝填潤(rùn)滑劑，其中，將把潤(rùn)滑劑輸出到工作表面 上和從工作表面上收集潤(rùn)滑劑與該過程分離。因此，活塞的存儲(chǔ)空間被裝填，但是僅在對(duì)于工作循環(huán)有利且高效時(shí)，才將潤(rùn)滑劑施加于工作表面。另外，可通過潤(rùn)可與進(jìn)料部對(duì)接的滑 劑移除設(shè)備從存儲(chǔ)空間中移除從潤(rùn)滑劑收集元件導(dǎo)引到存儲(chǔ)空間中的潤(rùn)滑劑。因此，例如 可從存儲(chǔ)空間中以及從供給通道中移除被污染的潤(rùn)滑劑，且可通過相應(yīng)地純凈的潤(rùn)滑劑代 替被污染的潤(rùn)滑劑。一種變型在于，裝填裝置或潤(rùn)滑劑移除設(shè)備如此地布置，S卩，使得進(jìn)料部和裝填裝 置或潤(rùn)滑劑移除設(shè)備在操作狀態(tài)中在活塞的運(yùn)動(dòng)的下死點(diǎn)處連接，且在活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)分 開。另一種變型在于，裝填裝置或潤(rùn)滑劑移除設(shè)備如此地布置，S卩，使得進(jìn)料部和裝填 裝置或潤(rùn)滑劑移除設(shè)備在操作狀態(tài)中在活塞的運(yùn)動(dòng)的上死點(diǎn)處連接，且在活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí) 分開。對(duì)適當(dāng)?shù)淖冃偷倪x擇取決于活塞的設(shè)計(jì)。此外，通過本發(fā)明還提出了一種用于具有布置成可在氣缸中來回運(yùn)動(dòng)的活塞的大 型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的潤(rùn)滑方法，在該方法中，活塞的進(jìn)料部在活塞的運(yùn)動(dòng)期間連接到潤(rùn)滑劑 源的裝填裝置上，將潤(rùn)滑劑自潤(rùn)滑劑源通過進(jìn)料部引入到活塞的存儲(chǔ)空間中，活塞的進(jìn)料 部和裝填裝置之間的連接通過活塞的運(yùn)動(dòng)而分開，之后使?jié)櫥瑒拇鎯?chǔ)空間通過供給通道 運(yùn)動(dòng)到活塞側(cè)壁上的潤(rùn)滑部位。通過該方法以簡(jiǎn)單的方式可能的是，在各個(gè)情況下精確地在期望時(shí)間且利用正確 的量的潤(rùn)滑劑執(zhí)行氣缸工作表面的潤(rùn)滑或活塞的潤(rùn)滑。這允許特別高效的潤(rùn)滑，這在經(jīng)濟(jì) 性方面是有利的。另外，通過潤(rùn)滑劑收集元件可將任何多余的潤(rùn)滑劑導(dǎo)引回存儲(chǔ)空間中。因 此，避免了這樣的情況潤(rùn)滑劑運(yùn)動(dòng)到氣缸空間中，使得潤(rùn)滑劑與存在于氣缸空間中的空氣 中的氧氣反生氧化反應(yīng)，由此，在氣缸空間中發(fā)生沉積，即可發(fā)生焦化。在該方法的特別簡(jiǎn)單且不復(fù)雜的變型的方面，當(dāng)活塞位于其運(yùn)動(dòng)的上死點(diǎn)或下死 點(diǎn)處時(shí)，潤(rùn)滑劑優(yōu)選被弓I入活塞的存儲(chǔ)空間中。此外，提出了配有根據(jù)本發(fā)明的活塞或根據(jù)本發(fā)明的潤(rùn)滑設(shè)備或使用根據(jù)本發(fā)明 的方法來操作的一種大型發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的另外的有利措施和優(yōu)選的實(shí)施例由從屬權(quán)利要求產(chǎn)生。


下面將參照實(shí)施例和附圖在設(shè)備方面和技術(shù)過程方面更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明。在 示意圖(未按比例繪制且部分地以截面)中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的活塞以及潤(rùn)滑劑源的第一實(shí)施例；圖2顯示了裝填裝置的實(shí)施例；圖3顯示了用于說明氣缸中的依賴于曲柄角的壓力的圖表；圖4顯示了用于說明潤(rùn)滑劑供應(yīng)的圖表；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的活塞以及潤(rùn)滑劑源的第二實(shí)施例；圖6a顯示了處于打開狀態(tài)的閉鎖裝置的詳細(xì)圖示；圖6b顯示了處于封閉狀態(tài)的閉鎖裝置的詳細(xì)圖示；圖7以類似于圖3、但針對(duì)第二實(shí)施例的方式顯示；圖8顯示了用于說明潤(rùn)滑劑供應(yīng)的圖表；
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圖9顯示了活塞環(huán)的設(shè)計(jì)的變型；圖10顯示了潤(rùn)滑劑分配器環(huán)的側(cè)視圖；圖11顯示了圖10的潤(rùn)滑劑分配器環(huán)的俯視圖；圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的活塞的第三實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)(特別是大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī))的活塞的 第一實(shí)施例的縱向截面圖示，其中，活塞總體上通過參考標(biāo)號(hào)1指定。此外，顯示了潤(rùn)滑劑 源2的實(shí)施例，該潤(rùn)滑劑源2與活塞1 一起形成根據(jù)本發(fā)明的潤(rùn)滑設(shè)備1，2的實(shí)施例。大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可設(shè)計(jì)成二沖程式或四沖程式發(fā)動(dòng)機(jī)。下文參考這樣的情況，即， 其為縱向掃氣式二沖程大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)?；钊?具有限定軸向方向的活塞軸線A，且以本質(zhì)上已知的方式布置成可在氣缸3 中來回運(yùn)動(dòng)，該氣缸3具有壁31，該壁31可設(shè)計(jì)成氣缸套(cylinder insert)或襯套。活 塞基本在氣缸的內(nèi)徑中運(yùn)動(dòng)。壁31的面向內(nèi)部的表面形成工作表面32，活塞1在操作狀態(tài) 中沿著該工作表面32運(yùn)動(dòng)。根據(jù)圖示，活塞1利用其在頂部處的端部限制燃燒空間4，在 該燃燒空間4中發(fā)生燃燒過程，且活塞1通常具有多個(gè)活塞環(huán)(本文為三個(gè)活塞環(huán)11，12， 13)，這些活塞環(huán)也在總體上被指定為活塞環(huán)組。在大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間，必要的是將潤(rùn)滑劑(例如潤(rùn)滑油)施加到工作表 面32上，潤(rùn)滑劑對(duì)活塞1、活塞環(huán)組以及工作表面32進(jìn)行潤(rùn)滑，以實(shí)現(xiàn)活塞1的良好的運(yùn)動(dòng) 屬性，且保持氣缸壁、特別是工作表面32、活塞1以及活塞環(huán)11，12，13的磨損盡可能的小。 此外，潤(rùn)滑劑用作中和腐蝕性燃燒產(chǎn)物，以及用作避免腐蝕(例如硫腐蝕)。潤(rùn)滑油在工作 表面32上形成潤(rùn)滑油膜，所述潤(rùn)滑膜未顯示且與活塞環(huán)11，12，13處于持續(xù)的接觸。根據(jù)本發(fā)明的活塞1設(shè)計(jì)成用于內(nèi)部潤(rùn)滑，即潤(rùn)滑劑從活塞1的內(nèi)部施加到工作 表面32上或施加到活塞1的側(cè)壁表面上。在活塞1的內(nèi)部中設(shè)置有潤(rùn)滑劑的存儲(chǔ)空間5，且該存儲(chǔ)空間5可設(shè)計(jì)成腔體或 罐。設(shè)計(jì)成孔的兩個(gè)供給通道6分別從該存儲(chǔ)空間延伸直到活塞1的活塞側(cè)壁16上的潤(rùn) 滑部位61。兩個(gè)供給通道6的數(shù)量?jī)H與軸向方向有關(guān)?？稍谙嗤妮S向高度處在周向方向上 設(shè)置多個(gè)供給通道6。供給通道的數(shù)量取決于潤(rùn)滑劑要求。在供給通道6中設(shè)置有各自的封閉部件62，封閉部件62在此處分別設(shè)計(jì)成壓力保 持閥或止回閥62。各個(gè)止回閥62設(shè)計(jì)成使得其在存儲(chǔ)空間5的方向上閉鎖，即該止回閥 62防止?jié)櫥瑒┗蚱渌黧w(例如燃燒氣體或掃氣空氣)從潤(rùn)滑部位61回流到存儲(chǔ)空間5 中。在從存儲(chǔ)空間5到潤(rùn)滑部位61的出口方向上，一旦壓差變得大于閥的打開壓力(在下 文中由Pl指定)閥就打開。這意味著，一旦止回閥62的面向存儲(chǔ)空間5的側(cè)邊上的壓力 比面向潤(rùn)滑部位61的側(cè)邊上的壓力高出值pl，來自存儲(chǔ)空間5的流連通就在潤(rùn)滑部位61 的方向上打開。一旦壓差降到打開壓力Pl的值以下，流連通就封閉。對(duì)于兩個(gè)止回閥61，打開壓力pl可相同；但是，各個(gè)止回閥61具有不同的打開壓 力Pi也是可能的。潤(rùn)滑部位6相對(duì)于由活塞軸線所限定的軸向方向各自布置在兩個(gè)相鄰的活塞環(huán)11，12，13之間，即在第一活塞環(huán)11和第二活塞環(huán)12之間設(shè)置有兩個(gè)潤(rùn)滑部位61中的一 個(gè)，且在第二活塞環(huán)12和第三活塞環(huán)13之間設(shè)置有第二潤(rùn)滑部位61。就此而言，第一活塞 環(huán)11是指最接近燃燒空間4的活塞環(huán)。此外設(shè)置有進(jìn)料部7，該進(jìn)料部7在本文中被計(jì)成進(jìn)料槽道或進(jìn)料通道，而且根據(jù) 圖示，該進(jìn)料部7始于活塞1的下側(cè)處，且通入存儲(chǔ)空間5中。進(jìn)料部7設(shè)計(jì)成用于與潤(rùn)滑 劑源2可松開連接，如將在下面還要進(jìn)一步所解釋的那樣。在進(jìn)料部7中設(shè)置有設(shè)計(jì)成壓 力保持閥或止回閥72的其它封閉部件72。該止回閥72的閉鎖功能防止?jié)櫥瑒┩ㄟ^進(jìn)料部 7從存儲(chǔ)空間5流出。在相反的方向上，一旦所施加的壓差超過止回閥72的打開壓力p2， 止回閥72就打開。潤(rùn)滑劑源2相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體處于固定位置處，且潤(rùn)滑劑源2包括存儲(chǔ)容器 21 (在該存儲(chǔ)容器21中設(shè)置有潤(rùn)滑劑)、裝填裝置22 (該裝填裝置22設(shè)置成與進(jìn)料部7協(xié) 作)以及泵23 (該泵23將潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)容器21傳送到裝填裝置22)。裝填裝置具有可設(shè) 計(jì)成止回閥的封閉部件24。封閉部件24防止?jié)櫥瑒难b填裝置22中排出。在根據(jù)圖示的存儲(chǔ)空間5的頂部端部處設(shè)置有傳送裝置8，以將潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)空 間5通過供給通道6傳送到潤(rùn)滑部位61。在該實(shí)施例中，傳送裝置8設(shè)計(jì)成具有隔膜81的 隔膜活塞。根據(jù)圖示，延伸穿過活塞1且在第一活塞環(huán)11上方(即在第一活塞環(huán)的燃燒空 間側(cè)處)通入活塞1的表面中的通道82鄰接在隔膜81之上。隔膜81的遠(yuǎn)離存儲(chǔ)空間5 的側(cè)邊通過通道82被加載有燃燒空間4中的壓力或帶有氣缸中的在第一活塞環(huán)11之上的 壓力。隔膜活塞8的面向存儲(chǔ)空間5的側(cè)邊被加載有存儲(chǔ)空間5中的潤(rùn)滑劑的壓力。根據(jù)本發(fā)明的活塞1的基本操作如下潤(rùn)滑劑源2與裝填裝置22 —起充當(dāng)“裝填 站”，以用于裝填活塞中的存儲(chǔ)空間5?；钊?中的存儲(chǔ)空間5和潤(rùn)滑劑源2通過進(jìn)料部7 和裝填裝置22在活塞運(yùn)動(dòng)的上(或下)死點(diǎn)處周期性地聯(lián)接，使得活塞1中的存儲(chǔ)空間5 在該協(xié)作期間裝填潤(rùn)滑劑。從而，至少在活塞1的一個(gè)工作循環(huán)中可使用足夠的潤(rùn)滑劑來 進(jìn)行潤(rùn)滑。防止?jié)櫥瑒臐?rùn)滑劑源2流出的封閉部件24在聯(lián)接期間或在進(jìn)料部7和裝填裝 置22彼此連接時(shí)是打開的，使得潤(rùn)滑劑可從潤(rùn)滑劑源2流出到存儲(chǔ)空間5中?？赏ㄟ^純機(jī) 械方式或通過電動(dòng)、液壓或氣動(dòng)控制來進(jìn)行封閉部件24的這種打開。存儲(chǔ)空間5通過潤(rùn)滑劑通道10連接到活塞側(cè)壁16上，其中，潤(rùn)滑劑通道10通入 潤(rùn)滑劑收集元件14中。潤(rùn)滑劑收集元件14布置在活塞側(cè)壁的環(huán)形凹部19中。因此，根據(jù)圖1，潤(rùn)滑劑收集元件14是具有環(huán)形主體的活塞環(huán)，該環(huán)形主體優(yōu)選具 有由兩個(gè)唇狀部26，27限制的至少一個(gè)凹槽28。唇狀部26，27與工作表面32處于接觸。 外周緣的凹槽28形成于唇狀部之間。因此，唇狀部26，27形成沿著工作表面32滑動(dòng)的且 與工作表面32處于摩擦性接觸的潤(rùn)滑劑收集元件14的相對(duì)工作表面。通過在周緣方向上 形成的凹槽28，潤(rùn)滑劑收集元件14可在操作狀態(tài)中在凹部19中進(jìn)行收集和存儲(chǔ)，從而使得 可收集局部多余的潤(rùn)滑劑。這種收集到的潤(rùn)滑劑不再在工作表面32上供使用，但是可在需 要時(shí)在具有提高的潤(rùn)滑劑要求的位置處從凹部再次施加到氣缸工作表面。因此，潤(rùn)滑劑收集元件14不僅在大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)中充當(dāng)潤(rùn)滑劑的收 集元件，而且還可從工作表面上移除潤(rùn)滑劑。在該功能中，潤(rùn)滑劑收集元件14類似于潤(rùn)滑 劑刮環(huán)。另外，潤(rùn)滑劑收集元件14還具有潤(rùn)滑劑分配器元件的功能。主體29可特別地包
9含開口 30，通過該開口 30，可將潤(rùn)滑劑從潤(rùn)滑劑源引入到潤(rùn)滑劑收集元件的凹槽28中，或 者相反地，可從工作表面32上移除多余的潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑收集元件與工作表面32處于接觸，因?yàn)闈?rùn)滑劑收集元件承擔(dān)相對(duì)于來自 包含曲軸的氣缸空間20的氣體的密封功能。在大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，該氣缸空間20也被稱 為接收器空間，該接收器空間容納通常通過渦輪增壓器(未顯示)提供的新鮮空氣。因此， 在氣缸空間中施加新鮮空氣的壓力，當(dāng)活塞1位于下死點(diǎn)的區(qū)域中時(shí)，通過掃氣切口將所 述新鮮空氣供應(yīng)到燃燒空間4。新鮮空氣處于過大的壓力下，該壓力通常在從1至5bar的 范圍中，優(yōu)選地為2至5bar，尤其例如大約4bar。為了將潤(rùn)滑劑收集元件壓向工作表面，可設(shè)置有彈簧元件33，該彈簧元件33位于 潤(rùn)滑劑收集元件的主體29和凹部19之間。在下文中，將參照?qǐng)D2對(duì)裝填裝置22的實(shí)施例進(jìn)行更加詳細(xì)的解釋。圖2顯示了 裝填裝置22和封閉部件24的截面圖。裝填裝置22具有裝填空間221，來自泵23的供給 通道222通入該裝填空間221中。在供給通道222中設(shè)置有止回閥223。裝填空間221還 具有部分成圓錐形地延伸的出口 224，封閉部件24的圓錐部241位于該出口 224中。圓錐 部241由彈簧244壓入到出口 224的圓錐形部分中，使得圓錐部241在圖2中所示的封閉 狀態(tài)中封閉出口 224。圓錐部241具有內(nèi)通道242，該內(nèi)通道242通過孔243連接到圓錐部 241的外部空間。通過泵23將潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑劑泵送通過供給通道222到裝填裝置22的裝填空間 221中。泵23在裝填壓力p3下將潤(rùn)滑劑引入到裝填空間221中。在此處描述的實(shí)施例中，在進(jìn)料部7開口處在活塞1的下側(cè)處設(shè)置具有內(nèi)孔的塞 子73，從而潤(rùn)滑劑可通過塞子73流入到進(jìn)料部73中。塞子73設(shè)計(jì)成使得其可穿入到裝填 裝置22的出口中。如果現(xiàn)在活塞1在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)中向下運(yùn)動(dòng)(根據(jù)圖1和圖2中的圖 示)，則塞子73朝向裝填裝置22運(yùn)動(dòng)，如在圖2中由箭頭C所表明的那樣。當(dāng)活塞1接近 下死點(diǎn)時(shí)，塞子73穿入到出口中，并且因此克服彈簧244的力將圓錐部241推動(dòng)到裝填空 間221中。圓錐部241現(xiàn)在處于打開狀態(tài)。潤(rùn)滑劑可通過孔243穿入到內(nèi)通道242中，且 通過進(jìn)料部7運(yùn)動(dòng)到活塞1中的存儲(chǔ)空間5中。在活塞1的隨后的向上運(yùn)動(dòng)中，圓錐部241 再次由彈簧244壓到其座部中，從而出口 224封閉。另外，潤(rùn)滑劑不再能夠流入存儲(chǔ)空間5 中，且止回閥72防止?jié)櫥瑒┩ㄟ^進(jìn)料部7流出。止回閥62確保在存儲(chǔ)空間5的裝填期間 沒有潤(rùn)滑劑通過供給通道6進(jìn)入到潤(rùn)滑部位61。在裝填之后，潤(rùn)滑劑基本以裝填壓力p3位 于存儲(chǔ)空間5中，該裝填壓力p3低于止回閥62的打開壓力pi且大于止回閥72的打開壓 力。在活塞已經(jīng)與裝填裝置22分開之后，氣缸3中的空氣在活塞1向上運(yùn)動(dòng)期間在活 塞1的燃燒空間側(cè)上被壓縮。燃燒空間4中或第一活塞環(huán)11的燃燒空間側(cè)上的壓力還通 過槽道82施加到傳送裝置8的隔膜81處。從而，隔膜活塞8使存儲(chǔ)空間5中的壓力升高。 當(dāng)壓力已經(jīng)升高到這種程度，即，使得止回閥62上的壓差變得大于比止回閥62的打開壓力 Pl時(shí)，止回閥62打開，且潤(rùn)滑劑通過供給通道6運(yùn)動(dòng)到潤(rùn)滑部位61，且從潤(rùn)滑部位61運(yùn)動(dòng) 到工作表面32。潤(rùn)滑開始。一旦活塞1已經(jīng)運(yùn)動(dòng)通過上死點(diǎn)(燃燒過程發(fā)生上死點(diǎn)區(qū)域 中)，在活塞1向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，燃燒空間4中的壓力就再次降低，自然也是因?yàn)榕艢忾y(未顯
10示)的打開?；钊?的燃燒空間側(cè)上的壓力(該壓力通過通道82同樣加載在隔膜81上) 一下降到這樣的程度，即，使得止回閥62上的壓差變得小于其打開壓力pi時(shí)，這些止回閥 62就封閉供給通道61，使得潤(rùn)滑劑不再能夠運(yùn)動(dòng)到潤(rùn)滑部位61。潤(rùn)滑結(jié)束。隔膜活塞8如此地調(diào)整，即，使得其在固定壓力以上盡可能精確地起反應(yīng)。因此， 相對(duì)于工作循環(huán)將潤(rùn)滑劑精確地在需要的地方或者最高效的地方引入到氣缸3中是可能 的。選擇通道82的開口足夠大，使得在操作期間該開口不會(huì)發(fā)生焦化。此外，通過潤(rùn)滑劑 未被注射到第一活塞環(huán)11之上(即未被注射到第一活塞環(huán)的燃燒側(cè)處)，而是相反被注射 到活塞環(huán)11，12，13之間，有效地避免了焦化。從而確保了安全操作。隔膜活塞8如此地設(shè)計(jì)，即，使得其在固定壓力以上在其活塞路徑上使盡可能精 確地預(yù)設(shè)的量的潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)空間5排出，且通過供給通道6將潤(rùn)滑劑壓到活塞環(huán)通道中。 從而有利地確保了取決于載荷的潤(rùn)滑。將參照?qǐng)D3和4對(duì)此進(jìn)行更加詳細(xì)的解釋。圖3顯示了帶有取決于標(biāo)繪在橫軸上 的曲柄角KW的氣缸3中的壓力變化ρ的圖表。在曲柄角0°處以及在曲柄角360°處，活 塞1在下反轉(zhuǎn)點(diǎn)處，即在該處發(fā)生存儲(chǔ)空間5的裝填。由ps指定氣缸中的這樣的極限壓力， 即，在該極限壓力下，在止回閥62上的壓降正好與止回閥62的打開壓力pi —樣大。因此， 如果氣缸3中的壓力(該壓力表示第一活塞環(huán)11的燃燒空間側(cè)處的壓力)變得高于極限 壓力ps，則將潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)空間5中傳送出來通過供給通道6到潤(rùn)滑部位61 ；如果氣缸3 中的壓力小于極限壓力ps，則潤(rùn)滑劑不再能夠運(yùn)動(dòng)通過供給通道6到潤(rùn)滑部位61。圖3中的實(shí)心曲線顯示了大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的平均載荷范圍的壓力變化，而虛線曲 線顯示了在較高載荷下的壓力變化。如圖3所示，潤(rùn)滑劑只在曲柄角Wl和W2之間才可運(yùn) 動(dòng)到潤(rùn)滑部位61，因?yàn)樵谠撉欠秶袣飧?中的壓力高于極限壓力ps。在極限壓力ps 以上的曲線下面的面積描述了潤(rùn)滑劑量的載荷依賴性。該載荷依賴性可與平均有效壓力的 計(jì)算結(jié)合。在較高的載荷(虛線曲線)處，封閉過程(在該封閉過程下通過封閉止回閥62 來結(jié)束潤(rùn)滑)在曲柄角方面移位到后面的(較高的)值。對(duì)于借助于隔膜活塞8進(jìn)行潤(rùn)滑劑供應(yīng)而言存在這樣的可能性，即，在帶有隔膜 活塞8的恒定沖程的情況下工作。那么，如果在曲柄角Wl處超過極限壓力ps，則潤(rùn)滑劑以 恒定的傳送速率運(yùn)動(dòng)到潤(rùn)滑部位61，直到氣缸3中的壓力再次降到值ps以下為止。另一種 可能性是將隔膜活塞8設(shè)計(jì)成比例閥，使得在曲柄角Wl和W2之間每單位時(shí)間傳送的潤(rùn)滑 劑量跟隨氣缸中的壓力變化。為此，隔膜活塞8如此地設(shè)計(jì)，即使得其沖程或由其經(jīng)過的路 徑跟隨氣缸3中的壓力。圖4中的圖表示出了這兩種可能性。在圖4中，以類似于圖3的方式在上圖示中再次顯示了取決于曲柄角KW的氣缸3 中的壓力變化，其中，在圖4中僅為一種載荷顯示了壓力變化。在此之下的兩個(gè)圖示顯示了取決于曲柄角KW的潤(rùn)滑劑的傳送量Fl或F2。就此 而言，傳送量Fl對(duì)應(yīng)于帶有隔膜活塞8的恒定沖程的方案；傳送量F2顯示了當(dāng)隔膜活塞8 的沖程跟隨氣缸3中的壓力變化時(shí)的情況。以這種方式，可非常精確地調(diào)整引入到氣缸3中的潤(rùn)滑劑量；海可非常精確地控 制潤(rùn)滑的時(shí)間或時(shí)間間隔。由此可導(dǎo)致潤(rùn)滑劑的非常高效的使用，從其中還導(dǎo)致非常低的 消耗。可實(shí)現(xiàn)例如0. 6g/kffh的潤(rùn)滑率。取決于應(yīng)用情況，存儲(chǔ)空間5不必在各個(gè)工作循環(huán)中都進(jìn)行裝填是可能的，即不是每當(dāng)活塞1在下死點(diǎn)處時(shí)都要對(duì)存儲(chǔ)空間5進(jìn)行裝填。為此，那么例如可如此地控制潤(rùn) 滑劑源2的泵23，即，使得其僅在每個(gè)第二工作循環(huán)或第三工作循環(huán)或第四工作循環(huán)等才 將潤(rùn)滑劑傳送到存儲(chǔ)空間中。同樣可能的是利用傳感器監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)空間5的裝填水平，以及 僅在需要時(shí)如此地控制泵23，即，使得潤(rùn)滑劑被傳送到存儲(chǔ)空間中。自然也可設(shè)置其它傳送裝置8 (諸如液壓傳送裝置、氣動(dòng)傳送裝置、電動(dòng)傳送裝置 或它們的組合)來代替隔膜活塞，以在裝填了存儲(chǔ)空間5之后以及在進(jìn)料部7與裝填裝置 22分離之后，在可預(yù)先設(shè)定的曲柄角或時(shí)間下如此地提高存儲(chǔ)空間5中的壓力，S卩，使得 超過止回閥62的打開壓力pi且開始進(jìn)行潤(rùn)滑。備選地或附加地，通過其它可控封閉部件 62(例如通過電可控的閥)代替止回閥62自然也是可能的。另外，其它位置和/或不同數(shù)量的潤(rùn)滑部位61也是可能的。因此，尤其可能的是， 例如在活塞環(huán)中的一個(gè)中設(shè)置至少一個(gè)潤(rùn)滑部位，使得還發(fā)生潤(rùn)滑通過活塞環(huán)。這種活塞 環(huán)例如可設(shè)計(jì)為潤(rùn)滑劑分配器環(huán)。可設(shè)置潤(rùn)滑劑收集元件14代替各個(gè)活塞環(huán)，除了最接近燃燒空間4的活塞環(huán)之 外。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的活塞1以及潤(rùn)滑劑源2的第二實(shí)施例。功能相同或等同 的部件設(shè)有與圖1中相同的參考標(biāo)號(hào)。在下文中，主要將涉及與第一個(gè)實(shí)施例的差別。結(jié) 合根據(jù)本發(fā)明的活塞1的第一實(shí)施例的所有解釋同樣以類似的方式或?qū)?yīng)地相同的方式 應(yīng)用于第二實(shí)施例。在第二實(shí)施例中，存放容器5設(shè)計(jì)成布置在活塞1的內(nèi)部中的腔體51中的罐。存 儲(chǔ)空間5在其壁中具有兩個(gè)出口開口 52，潤(rùn)滑劑可通過這些出口開口 52從存儲(chǔ)空間5運(yùn)動(dòng) 到供給通道6中。在存儲(chǔ)空間5中設(shè)置有傳送活塞8作為傳送裝置，該傳送活塞8通過彈 簧83支承在根據(jù)圖示的存儲(chǔ)空間5的端部處。在存儲(chǔ)空間5的裝填過程中，根據(jù)圖示，傳 送活塞8克服彈簧83的力向上運(yùn)動(dòng)。由于由此產(chǎn)生的彈簧張力，根據(jù)圖示，傳送活塞8在 裝填過程之后向下運(yùn)動(dòng)，并且從而將潤(rùn)滑劑壓過供給通道6和潤(rùn)滑部位61而進(jìn)入到活塞環(huán) 組中。在第二實(shí)施例中，進(jìn)料部7集成到存儲(chǔ)空間5中，且具有止回閥72。在第二實(shí)施例 中，自然也可能的是將進(jìn)料部7設(shè)計(jì)成進(jìn)料部通道或者設(shè)計(jì)成通道或孔，以及/或者設(shè)置如 圖2所示的塞子73。在第二實(shí)施例中，存儲(chǔ)空間5以可相對(duì)于軸向方向運(yùn)動(dòng)的方式布置在腔體51中， 且通過復(fù)位彈簧9支承在腔體51的面向燃燒空間4的端部處。從而，設(shè)計(jì)成罐的存儲(chǔ)空間 5與復(fù)位彈簧9 一起作為閉鎖裝置而起作用，該閉鎖裝置在與潤(rùn)滑劑源2協(xié)作時(shí)來封閉存儲(chǔ) 空間5和各個(gè)供給通道6之間的流連通，如將在下面更加詳細(xì)地所解釋的那樣。在裝填存儲(chǔ)空間5時(shí)，必須克服彈簧83的力對(duì)傳送活塞8進(jìn)行加載。這意味著裝 填壓力p3必須至少與傳送活塞8由于其彈簧載荷而可施加到潤(rùn)滑劑上的最大壓力一樣大。 為了使該最大壓力足以打開供給通道6中的止回閥62來進(jìn)行潤(rùn)滑，最大壓力必須大于止回 閥62的打開壓力pi。在沒有用于封閉供給通道6的閉鎖裝置的情況下，將具有的結(jié)果是 在裝填存儲(chǔ)空間5時(shí)潤(rùn)滑劑的至少一部分已經(jīng)直接通過供給通道6運(yùn)動(dòng)到潤(rùn)滑部位61且 在該處被排放。閉鎖裝置防止了這一點(diǎn)，如現(xiàn)在將參照?qǐng)D6所解釋的那樣。圖6在左邊的圖示中顯示了在打開位置中的閉鎖裝置，以及在右邊的圖示中顯示 了在在裝填過程期間所采用的封閉位置中的閉鎖裝置。當(dāng)活塞1在其向下運(yùn)動(dòng)時(shí)到達(dá)下死
12點(diǎn)時(shí)，根據(jù)圖示，存儲(chǔ)空間5通過潤(rùn)滑劑源2的提升裝置25(見圖5)克服復(fù)位彈簧9的力 在軸向方向向上移位，且采用圖6的右邊的圖示中所顯示的位置。在該位置中，存儲(chǔ)空間5 的壁封閉了通入供給通道6中的入口 ；排放開口 52與供給通道6不再對(duì)準(zhǔn)，使得沒有潤(rùn)滑 劑可運(yùn)動(dòng)到供給通道6中。由傳送活塞8和存儲(chǔ)空間5所限制的補(bǔ)償空間45可特別地容納可壓縮的介質(zhì)。傳 送活塞8在其周緣處設(shè)有密封元件46，該密封元件46以不漏流體的方式使補(bǔ)償空間45與 包含潤(rùn)滑劑的存儲(chǔ)空間分開。提升裝置25例如設(shè)計(jì)為止動(dòng)件(abutment)，在裝填裝置22的封閉部件24打開之 前，存儲(chǔ)空間5抵靠著該止動(dòng)件運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在以與結(jié)合第一實(shí)施例所描述的類似相同的方式 進(jìn)行存儲(chǔ)空間5的裝填。就此而言，傳送活塞8在存儲(chǔ)空間5中被加載，也就是說根據(jù)圖示， 傳送活塞8克服彈簧83的力向上運(yùn)動(dòng)。在裝填之后，封閉部件封閉，活塞1向上運(yùn)動(dòng)，且存 儲(chǔ)空間5失去與提升裝置25的接觸。從而，根據(jù)圖示，通過復(fù)位彈簧9的彈簧力使存儲(chǔ)空 間5相對(duì)于活塞1向下運(yùn)動(dòng)，且存儲(chǔ)空間5采用圖6中在左邊的圖示中所示的位置。在該 打開位置中，出口開口 52與供給通道6對(duì)準(zhǔn)，使得潤(rùn)滑劑現(xiàn)在可通過出口開口 52運(yùn)動(dòng)離開 存儲(chǔ)空間5到供給通道6中，且運(yùn)動(dòng)到潤(rùn)滑部位61。不同于第一實(shí)施例，在第二實(shí)施例中引起了將潤(rùn)滑劑引入到活塞環(huán)組中的不同的 特性。此處只要?dú)飧字械膲毫Ρ３衷跇O限壓力PS以下，就會(huì)發(fā)生潤(rùn)滑劑的引入。在裝填存 儲(chǔ)空間5即刻之后，當(dāng)活塞1仍然在下死點(diǎn)附近時(shí)，與工作循環(huán)有關(guān)在潤(rùn)滑部位61處或在 供給通道6中存在最低壓力(即基本是掃氣空氣壓力)。那么，止回閥62上的壓降基本由 通過傳送活塞8在存儲(chǔ)空間5中產(chǎn)生的壓力和氣缸側(cè)處的止回閥62上的壓力載荷(其大 致相應(yīng)于掃氣壓力)的差別確定。只要該壓差大于止回閥62的打開壓力pl，就可通過供給 通道6和潤(rùn)滑部位61將潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)空間5排放到活塞環(huán)組中。當(dāng)活塞1向上運(yùn)動(dòng)繼續(xù) 時(shí)，氣缸3中的壓力升高，并且因此在氣缸側(cè)處加載到止回閥62上的壓力也升高。從而，止 回閥62上的壓降下降。在達(dá)到氣缸中的極限壓力ps時(shí)，止回閥62上的壓差變得小于其打 開壓力，從而其封閉供給通道6。潤(rùn)滑結(jié)束。一旦活塞1已經(jīng)運(yùn)動(dòng)通過上死點(diǎn)(在該處發(fā)生 燃燒)，氣缸中的壓力就隨著活塞繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)越降越多。當(dāng)在壓力ps下的止回閥上的壓 差達(dá)到止回閥62的打開壓力的值pl時(shí)，潤(rùn)滑再次開始。圖7在類似于圖3的圖示中說明了這一點(diǎn)，在該圖示中，為一個(gè)工作循環(huán)并為一種 發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀態(tài)顯示了取決于曲柄角KW的氣缸中的壓力P。在以陰影線顯示的區(qū)域中進(jìn) 行潤(rùn)滑。在下死點(diǎn)附近的區(qū)域中(即在曲柄角0°和360°處)沒有進(jìn)行潤(rùn)滑，如圖7中的 兩根小垂線所表示的那樣，因?yàn)樵诖鎯?chǔ)空間5的裝填過程中，通過閉鎖裝置使供給通道6相 對(duì)于存儲(chǔ)空間5而封閉。利用第二實(shí)施例引起了潤(rùn)滑劑供應(yīng)的不同的可能性，因?yàn)榇颂幹饕跉飧?的工 作表面32的下區(qū)域中進(jìn)行潤(rùn)滑。由此，同樣引起了潤(rùn)滑劑的傳送量F的改變的特性。在圖 8中以類似于圖4的圖示針對(duì)第二實(shí)施例顯示了這一點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)在整個(gè)沖程中或在活塞1的整個(gè)工作循環(huán)中引入潤(rùn)滑劑，可能的是將第 一實(shí)施例與第二個(gè)實(shí)施例彼此組合。為此，例如，設(shè)置兩個(gè)存儲(chǔ)空間5，同樣設(shè)置兩個(gè)潤(rùn)滑劑 源2，其中，如關(guān)于第一實(shí)施例所描述的那樣裝填和清空存儲(chǔ)空間5中的一個(gè)，并且如關(guān)于 第二實(shí)施例所描述的那樣裝填和清空另一個(gè)存儲(chǔ)空間5。
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兩個(gè)實(shí)施例的另一種變型是，當(dāng)活塞位于上死點(diǎn)處時(shí)，以類似相同的方式進(jìn)行存 儲(chǔ)空間5的裝填。在下文中，現(xiàn)在將針對(duì)潤(rùn)滑劑在工作表面32上的分布來對(duì)關(guān)于活塞環(huán)組的設(shè)計(jì) 的另一種可能性進(jìn)行描述。將參照?qǐng)D9、10和11進(jìn)行所解釋的這些變型尤其不僅適用于第 一實(shí)施例而且適用于第二實(shí)施例，或者適用于根據(jù)以下根據(jù)圖12所描述的第三實(shí)施例。但 是，各個(gè)變型不限于這些實(shí)施例，而是相反適用于大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中的所有活塞。因 此，各個(gè)變型還適于不是根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的活塞。圖9顯示了具有活塞環(huán)11、12和13的活塞環(huán)組的截面圖。在圖9中省略了供給 通道6的表示；供給通道6優(yōu)選如此地布置，即，使得潤(rùn)滑部位61如上文所描述的那樣各自 布置在兩個(gè)相鄰的活塞環(huán)之間。如在圖9中以稍微放大的形式所顯示的那樣，第一活塞環(huán)11和第三活塞環(huán)13各 自設(shè)計(jì)成球形或者設(shè)計(jì)成不對(duì)稱。就此而言，第一活塞環(huán)11在其遠(yuǎn)離燃燒空間4的側(cè)邊處 以成圓形的形式設(shè)計(jì)，而第三活塞環(huán)13在其面向燃燒空間4的側(cè)邊處以倒圓的方式設(shè)計(jì)。不同于目前普遍的潤(rùn)滑方法(在這些方法中，在活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)由最頂部活塞環(huán) 分配潤(rùn)滑劑)，第一活塞環(huán)11在活塞1向下運(yùn)動(dòng)時(shí)分配潤(rùn)滑劑。這具有的優(yōu)點(diǎn)是沒有潤(rùn) 滑劑會(huì)被刮入到燃燒空間4中，且因此對(duì)于潤(rùn)滑不會(huì)損失潤(rùn)滑劑。從而可降低潤(rùn)滑劑消耗。 同時(shí)，該優(yōu)點(diǎn)使得阻止度焦化，從而，例如可使得“抗拋光環(huán)(anti-polishingring)”的使用 為多余的。在活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，第三活塞環(huán)13將潤(rùn)滑劑分配在工作表面32上。另一個(gè)有利的措施是將布置在另外兩個(gè)活塞環(huán)11或13之間的第二活塞環(huán)12設(shè) 計(jì)成潤(rùn)滑劑分配器環(huán)。潤(rùn)滑劑分配器環(huán)主要用來將潤(rùn)滑劑分配到工作表面32的周緣上。圖 10和11中顯示了一種可能的實(shí)施例。圖10顯示了設(shè)計(jì)成潤(rùn)滑劑分配器環(huán)的活塞環(huán)12的 側(cè)視圖，而圖11顯示了活塞環(huán)12的俯視圖。活塞環(huán)在其外側(cè)壁表面(該外部側(cè)壁表面在 操作狀態(tài)中面向氣缸3的壁31)上具有多個(gè)傾斜地延伸的凹槽122，在圖10和圖11中分別 只顯示了凹槽122中的一個(gè)。一方面由于在第一活塞環(huán)11和第二活塞環(huán)12之間的環(huán)空間中的壓差，另一方面 由于第二活塞環(huán)12和第三活塞環(huán)13之間的環(huán)空間中的壓差(由于第二活塞環(huán)12上的壓 降)，具有切向分量并因此促進(jìn)潤(rùn)滑劑的周緣分配的流被迫通過凹槽122。關(guān)于潤(rùn)滑劑分配環(huán)的其它輪廓自然也是可能的。圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的活塞的第三實(shí)施例。僅顯示了其一部分的活塞1具有如在之前的實(shí)施例中一樣的參考標(biāo)號(hào)1。此外，示 意性地顯示了潤(rùn)滑劑移除設(shè)備40。該潤(rùn)滑劑移除設(shè)備可選地可由潤(rùn)滑劑源2代替，如結(jié)合 第一實(shí)施例或第二實(shí)施例所描述的那樣。相對(duì)于前面的實(shí)施例的顯著區(qū)別在于，存儲(chǔ)空間 5不包含任何傳送裝置8，潤(rùn)滑劑借助該傳送裝置8在兩個(gè)相應(yīng)的活塞環(huán)11，12，13之間被 導(dǎo)引通過供給通道進(jìn)入到潤(rùn)滑空間中。潤(rùn)滑空間在活塞側(cè)壁16和氣缸3的壁31處的工作 表面32之間延伸。潤(rùn)滑劑通過潤(rùn)滑劑收集元件14被分配在潤(rùn)滑空間中，且通過潤(rùn)滑劑收集元件14 從潤(rùn)滑空間中被移除潤(rùn)，且通過潤(rùn)滑劑通道10被供應(yīng)到存儲(chǔ)空間5。存儲(chǔ)空間5是裝填了 潤(rùn)滑劑的貯存器，該貯存器布置在活塞主體34中。從存儲(chǔ)空間5起，一方面至少一個(gè)潤(rùn)滑劑通道10通到潤(rùn)滑劑收集元件14，以及至少一個(gè)進(jìn)料部7通到氣缸空間20。封閉部件72 布置在進(jìn)料部中，以防止包含在存儲(chǔ)空間5中的潤(rùn)滑劑能夠以不期望的方式流出到氣缸空 間中。封閉部件72尤其設(shè)計(jì)成止回閥。潤(rùn)滑劑源(未顯示)可連接到進(jìn)料部7上，且潤(rùn)滑劑源的操作對(duì)應(yīng)于圖1和圖中2 所示的潤(rùn)滑劑源。借助潤(rùn)滑劑源可定期或按需要將潤(rùn)滑劑引入到存儲(chǔ)空間5中。在存儲(chǔ)空 間中可布置有測(cè)量設(shè)備，該測(cè)量設(shè)備輸送關(guān)于存儲(chǔ)空間中的潤(rùn)滑劑的狀態(tài)的測(cè)量值，例如， 測(cè)量潤(rùn)滑劑的壓力。如果測(cè)量值降到閾值以下，則潤(rùn)滑劑源連接到進(jìn)料部7上。對(duì)此備選 地，測(cè)量設(shè)備也可布置在潤(rùn)滑空間中，該測(cè)量設(shè)備輸送與潤(rùn)滑劑的量和狀態(tài)有關(guān)的參數(shù)。只要潤(rùn)滑空間中的壓力保持在極限壓力(極限壓力在此處同樣應(yīng)指定為ps)之 下，就以如結(jié)合第二實(shí)施例所描述的類似的方式將潤(rùn)滑劑引入到潤(rùn)滑空間中。在下死點(diǎn)附 近將最低壓力(也就是基本上氣缸空間20中的壓力，即掃氣空氣壓力)施加在潤(rùn)滑劑收集 元件處。潤(rùn)滑劑的壓力高于氣缸空間中的壓力以及潤(rùn)滑劑收集元件14和潤(rùn)滑劑通道10上 的壓降。因此，潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)空間5流動(dòng)到潤(rùn)滑空間中。保持這種潤(rùn)滑劑流如此長(zhǎng)，直到潤(rùn) 滑空間中的壓力達(dá)到極限壓力ps，即直到潤(rùn)滑空間中的壓力等于存儲(chǔ)空間5中的壓力加上 潤(rùn)滑劑收集元件14和潤(rùn)滑劑通道10上的壓降。潤(rùn)滑劑收集元件在極限壓力以下滿足潤(rùn)滑劑分配器元件的功能。如果活塞現(xiàn)在在 上死點(diǎn)的方向上進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，則潤(rùn)滑空間中的遞增的內(nèi)部壓力將阻止?jié)櫥瑒臐?rùn)滑劑收集 元件中排放。潤(rùn)滑劑收集元件在極限壓力ps以上充當(dāng)收集元件，也就是說兩個(gè)唇狀部26， 27接收存在于潤(rùn)滑空間中的潤(rùn)滑劑，且將潤(rùn)滑劑導(dǎo)引到開口 30中，導(dǎo)引到潤(rùn)滑劑通道10 中、以及導(dǎo)引到存儲(chǔ)空間5中。通過該措施阻止將潤(rùn)滑劑引入到燃燒空間4中，且另一方面 確保潤(rùn)滑空間中存在足夠的潤(rùn)滑劑。對(duì)此備選地，潤(rùn)滑劑移除設(shè)備40可連接到進(jìn)料部7上。借助潤(rùn)滑劑移除設(shè)備可從 潤(rùn)滑劑回路中移除受污染的或消耗了的潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑移除設(shè)備40包括打開元件，以便以 機(jī)械的方式打開封閉部件72。由于潤(rùn)滑劑處于比氣缸空間20中的壓力高的壓力之下，所以 在潤(rùn)滑劑移除設(shè)備在大氣壓力下工作的情況下，潤(rùn)滑劑從存儲(chǔ)空間5中流出，以及存在于 潤(rùn)滑劑通道10中或存在于潤(rùn)滑劑收集元件14中的任何潤(rùn)滑劑也從存儲(chǔ)空間5中流出。為 了提高流出速度，潤(rùn)滑劑移除設(shè)備也可在小于大氣壓力的壓力下工作。另外，代替進(jìn)料部7或除了進(jìn)料部7之外，可通過另外的流出通道(此處未顯示) 來放出潤(rùn)滑劑。自然也可在活塞主體的不同點(diǎn)處設(shè)置多個(gè)這種流出通道，特別是當(dāng)存儲(chǔ)空 間5制造成環(huán)形或通入環(huán)形通道(該環(huán)形通道在活塞主體中延伸，且通到多個(gè)潤(rùn)滑劑收集 元件的多個(gè)潤(rùn)滑劑通道從該環(huán)形通道中分支出來)中時(shí)。在兩個(gè)相應(yīng)的活塞環(huán)之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)潤(rùn)滑劑收集元件也是可能的。潤(rùn)滑劑收 集元件的定位取決于活塞側(cè)壁16處或相關(guān)聯(lián)的工作表面32處的潤(rùn)滑劑的要求。潤(rùn)滑劑收集元件可沿著活塞側(cè)壁的周緣分配，尤其可以彼此相等的間隔來布置。
1權(quán)利要求
一種用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的活塞(1)，所述活塞(1)具有包含用于接收潤(rùn)滑劑的存儲(chǔ)空間(5)的活塞主體(34)，其中，所述活塞主體(34)在周緣側(cè)處由活塞側(cè)壁(16)所限制，其中，所述存儲(chǔ)空間(5)通過潤(rùn)滑劑通道(10)連接到所述活塞側(cè)壁(16)上，并且其中，設(shè)置有進(jìn)料部(7)，所述進(jìn)料部(7)設(shè)計(jì)成用于可松開地連接到潤(rùn)滑劑源(2)上，其中，所述進(jìn)料部(7)通入到所述存儲(chǔ)空間(5)中，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑通道(10)通入到潤(rùn)滑劑收集元件(14)中，其中，所述潤(rùn)滑劑收集元件(14)形成為具有環(huán)形主體的活塞環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述環(huán)形主體包括由兩個(gè)唇狀部(26，27) 限定的至少一個(gè)凹槽(28)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述唇狀部(26，27)與工作表面接觸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，設(shè)置有供給通道(6)，所述供 給通道(6)從所述存儲(chǔ)空間(5)延伸直到設(shè)置在所述活塞(1)的表面處的潤(rùn)滑部位(61)， 從而可將潤(rùn)滑劑從所述存儲(chǔ)空間(5)導(dǎo)引到所述潤(rùn)滑部位(61)，其中，在所述供給通道(6) 中設(shè)置有封閉部件(62)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，設(shè)置有傳送裝置(8)，以從所 述存儲(chǔ)空間(5)起將所述潤(rùn)滑劑傳送通過所述供給通道(6)到所述潤(rùn)滑部位(61)，其中，所 述傳送裝置(8)包括用于所述潤(rùn)滑劑的傳送活塞，所述傳送活塞如此地設(shè)計(jì)且布置，即，使 得其可被加載有在燃燒空間側(cè)處的所述氣缸(3)中的壓力。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，在所述活塞側(cè)壁(16)處設(shè)置 有多個(gè)活塞環(huán)(11，12，13)，其中，所述潤(rùn)滑部位(61)相對(duì)于由活塞軸線㈧所限定的軸向 方向布置在兩個(gè)活塞環(huán)之間。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述活塞側(cè)壁(16)在第一端 (17)處包括鄰近燃燒空間⑷的活塞表面(18)，其中，所述潤(rùn)滑劑收集元件(14)在所述活 塞側(cè)壁(16)處布置在離所述燃燒空間(4)最遠(yuǎn)的活塞環(huán)(13)之外。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，設(shè)置有設(shè)計(jì)成潤(rùn)滑劑分配器 環(huán)的活塞環(huán)(12)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，在所述潤(rùn)滑劑通道(10)中設(shè) 置有封閉部件(35)，所述封閉部件(35)在所述潤(rùn)滑劑通道(10)中設(shè)計(jì)成止回閥。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述活塞包括閉鎖裝置(5， 9)，所述閉鎖裝置(5，9)如此地設(shè)計(jì)，即，使得其在與所述潤(rùn)滑劑源(2)協(xié)作時(shí)封閉所述存 儲(chǔ)空間(5)和各個(gè)供給通道(6)之間的流連通。
11.一種用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的潤(rùn)滑設(shè)備，所述大型發(fā)動(dòng)機(jī)包括根據(jù)前述權(quán)利要求 中任一項(xiàng)所述的活塞(1)，其中，潤(rùn)滑空間包圍活塞側(cè)壁，以用于氣缸的工作表面的潤(rùn)滑； 并且包括具有裝填裝置(22)的潤(rùn)滑劑源(2)，所述裝填裝置(22)可可松開地連接到進(jìn)料 部(7)上且如此地與所述活塞(1)協(xié)作，即，使得當(dāng)所述裝填裝置(22)連接到所述進(jìn)料部 (7)上時(shí)，僅可將潤(rùn)滑劑從所述潤(rùn)滑劑源(2)引入到存儲(chǔ)空間(5)中，其中，所述存儲(chǔ)空間 (5)能夠連接到潤(rùn)滑劑收集元件(14)上，從而潤(rùn)滑劑可從所述潤(rùn)滑空間返回到所述存儲(chǔ)空 間(5)中。
12.一種用于具有布置成可在氣缸中來回運(yùn)動(dòng)的活塞的大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的潤(rùn)滑方 法，在所述方法中，所述活塞(1)的進(jìn)料部(7)在所述活塞(1)的運(yùn)動(dòng)期間連接到潤(rùn)滑劑源2(2)的裝填裝置(22)上，潤(rùn)滑劑自所述潤(rùn)滑劑源(2)起被引入通過所述進(jìn)料部(7)到所述 活塞(1)的存儲(chǔ)空間(5)中，所述活塞(1)的進(jìn)料部(7)和所述裝填裝置(22)之間的連接 通過所述活塞(1)的運(yùn)動(dòng)而分開，且隨后使所述潤(rùn)滑劑從所述存儲(chǔ)空間(5)起運(yùn)動(dòng)通過供 給通道(6)到活塞側(cè)壁(16)上的潤(rùn)滑部位(61)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的潤(rùn)滑方法，其特征在于，當(dāng)所述活塞(1)位于其運(yùn)動(dòng)的上死 點(diǎn)處或下死點(diǎn)處時(shí)，所述潤(rùn)滑劑被引入到所述活塞(1)的存儲(chǔ)空間(5)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的潤(rùn)滑方法，其特征在于，借助潤(rùn)滑劑移除設(shè)備(40)從所述 存儲(chǔ)空間中移除潤(rùn)滑劑。
15.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的活塞或具有根據(jù)權(quán)利要求11所述的 潤(rùn)滑設(shè)備或者使用根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的方法來操作的大型發(fā)動(dòng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的活塞以及潤(rùn)滑設(shè)備和潤(rùn)滑方法，具體而言，提出了用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的活塞，該活塞具有包含用于接收潤(rùn)滑劑的存儲(chǔ)空間(5)的活塞主體(34)，活塞主體(34)在周緣側(cè)處由活塞側(cè)壁(16)所限制。存儲(chǔ)空間(5)通過潤(rùn)滑劑通道(10)連接到活塞側(cè)壁(16)上，且設(shè)置有設(shè)計(jì)成用于可松開地連接到潤(rùn)滑劑源(2)上的進(jìn)料部(7)，其中，進(jìn)料部(7)通入存儲(chǔ)空間(5)中，其中，潤(rùn)滑劑通道(10)通入潤(rùn)滑劑收集元件(14)中。另外，提出了潤(rùn)滑設(shè)備和潤(rùn)滑方法。
文檔編號(hào)F01M1/06GK101956628SQ201010231078
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者K·拉斯, M·斯塔克 申請(qǐng)人:瓦特西拉瑞士股份有限公司