用于密封内燃机的燃烧室的装置

技术领域

本发明涉及一种用于密封内燃机的燃烧室的装置。

背景技术

压缩活塞环的任务是，针对气流相对于内燃机的燃烧室密封曲轴箱。这是通过安装在活塞中的适当的活塞环来实现的。实际的密封作用通过活塞环与气缸之间的油流体动力学结构形成，这种油流体动力学结构通过滑动面鼓起的形状和相应的活塞速度产生。这里，当油膜被破坏时，出现流体动力学形式的摩擦以及混合摩擦。活塞环的位置由于通过冷却通道导致的活塞强度而通常设置在活塞的活塞冠下方几毫米处。由此形成所谓的死区容积，所述死区容积对系统涉及压缩和气体/燃料混合的优化的效率产生不利的影响。

在汽车开发以及HD开发中使用这样的系统，所述系统通常包括三个活塞环，即，一个机油环以及两个压缩环。这些活塞环根据活塞在行程中的位置针对来自燃烧室的气流和来自曲轴箱的机油流密封所述系统

DE 19 30 834 C3公开了一种用于导出机油和燃烧残余的装置，在现有的利用液态的、在一定程度上倾向于形成残余物的燃料运行的十字头活塞内燃机中，所述装置具有相对于传动机构室密封活塞下方边缘的、保持带有相对于在运行中往复运动的活塞杆密封的填料盒的填料盒支座的隔板以及必要时还具有在使用活塞下侧压缩扫气时直接设置在隔板上的阀壳体。突出的活塞边缘或气缸内壁的传动机构的端部区段以及环形腔的与此平行地延伸的用作限定面的内壁面在隔板上或在填料盒支座上或在必要时存在的阀壳体上设有外张紧或内张紧的密封环。

由EP 2 535 540 B1已知一种用于内燃机的气缸的内置件，以用于在活塞通过上止点时去除能在气缸中被引导的活塞的活塞顶岸区域内的污物，所述内置件具有至少一个第一环形元件和至少一个第二环形元件，所述第一环形元件能够固定地安装在气缸的径向凹口中，所述第二环形元件能够装入第一环形元件的在所述第一环形元件中构成的径向槽中，第二环形元件在所述槽中能相对于第一环形元件沿径向移动并且沿轴向基本上是不可移动的。

发明内容

本发明的目的是，这样来改进用于密封内燃机的燃烧室的装置，使得对上面所提及的对系统涉及压缩和气体/燃料混合的优化的效率产生不利影响的死区容积进行结构上不同形式的设计。

此外，本发明的目的是，提供一种用于密封内燃机的燃烧室的密封环，借助于这种密封环可以在所述死区容积的负面作用方面对所谓的死区容积进行优化。

所述目的通过一种用于密封内燃机的燃烧室的装置来实现，所述装置包括至少一个活塞以及容纳这个活塞的圆柱形的构件，所述活塞在所述构件的内部能够在上终端位置与下终端位置之间往复地移动，所述构件在活塞的上终端位置区域能够与至少一个引入槽中的设有接缝的密封元件作用连接，所述密封元件构造成内张紧的密封环并且在其朝向活塞的内周面的区域内设有成型结构，并且活塞的上终端位置区域位于成型结构的高度的区域内。

根据本发明的装置的有利的改进方案在从属权利要求中给出。

所述目的还通过一种用于密封内燃机的燃烧室的密封环来实现，所述密封环构造成内张紧的密封环，所述密封环包括上侧面和下侧面、外周面和内周面以及接缝，所述内周面构造成设有成型结构的滑动面。

根据本发明的密封环的有利的改进方案在从属权利要求中给出。

将一个附加的密封环引入包围活塞的构件，例如衬层，从而封闭了在压缩最大的时刻在顶部环最上面的位置与活塞冠之间的所谓死区容积。由此防止了，气体/燃料混合物可能进入所述死区容积。同样避免了由于机油滴发生提前点火。

所述密封环优选引入衬层槽中并且具有内张紧的力分量。密封环的接缝间隙在内张紧的时刻恰好为零。活塞冠在最上面的止点居中地与内张紧的密封环平齐并且可以使密封环朝衬层槽的方向必要时在尺寸重叠的情况下打开。

利用本发明的主题实现了以下优点：

-减小死区容积

-通过优化燃烧提高效率

-防止由于回流的气体流形成颗粒，

-防止朝燃烧室的方向甩出机油液滴。

所述活塞不是在密封环旁边移动经过，而是最多可以在最上面的止点处与密封环、特别是与密封环的上侧面平齐。

有利地构造成金属密封环的所述密封环具有矩形的横截面。这里，相对于活塞可以存在各种不同的内周面几何轮廓。构造成锥形环式的内周面是适宜的，但或者锥形的实施形式也是适宜的。

类似于传统的活塞环，嵌入衬层的密封环也具有上侧面和下侧面。与传统的活塞环不同，在根据本发明的密封环中规定了外周面，但成型的内周面构造成相对于活塞的滑动面。

所述密封环在几何形状上设计成，使得与下环侧面的区域相比上环侧面的区域具有更小的直径。由此，活塞在其向上行程中沿着锥形延伸的内周面(滑动面)滑动并且将设有接缝的密封环推压打开。由于这个附加的密封部位，减小了所述死区容积并且实现了前面说明的有利效果。

由于所选择的密封环与活塞之间的几何关系，在上部的终点(止点)处，活塞冠与密封环的内周面发生接触。

根据本发明的另一个构思，所述密封环在其内周面(滑动面)的区域内设有减小摩擦的磨损保护层。所述磨损保护层例如可以构造成基于Cr、CKS、PVD或DG。

附加的密封环不进行独立的相对于活塞的轴向运动。所述密封环可以在衬层槽内部自由运动，即沿轴向以及沿径向运动，这里，径向的分量在安装状态下仅能从活塞向外进行。

可以将容纳密封环的槽引入衬层中，但或者也可以设置成能引入衬层中的单独的部段中的凹口。如果既没有衬层也没有附加的部段，所述密封元件也可以直接在气缸体中构成。

这里，密封环的壁部受到衬层壁厚的限制并且可以单独地设计(0.5-100mm)。

附图说明

下面参考实施例在附图中示出并如下说明发明主题。这里：

图1-3示出燃烧室密封装置的图示，所述燃烧室密封装置包括引入圆柱形构件中的密封环，在设置在所述构件内部的活塞的不同位置中；

图4示出未与活塞接触的密封环；

图5示出与活塞接触的密封环。

具体实施方式

图1至3示出用于密封仅示意性示出的内燃机的燃烧室的装置。这里示出以下构件：活塞1，所述活塞具有多个用于分别容纳一个活塞环5、6、7的槽2、3、4。活塞环7是传统的刮油环，而活塞环5和6构造成压缩环。活塞1能在仅示意性示出的终端位置o、u之间往复运动。活塞1在圆柱形的构件8的内部在其终端位置o、u之间被引导。构件8在该示例中应构造成衬层(Liner)，但也可以通过传统的气缸壁构成。所述构件8在在上终端位置o的区域中设有容纳槽9，在所述容纳槽中装入附加的密封元件10。所述密封元件10构造成内张紧的、矩形构成的密封环。所述密封环10具有上侧面11、下侧面12、外周面13以及内周面14。构造成滑动面的内周面14在该示例中设有锥形地扩大的成型结构。径向的力分量通过箭头表示。活塞1在燃烧室侧(上终端位置o)具有活塞冠15。滑动面14(成型结构)可以设有降低磨损的层14’，例如基于Cr的层。备选地也可以是基于CKS、PVD、DG。

在图1示出活塞1从下终端位置u出发朝附加的密封元件10的方向运动、但没有与密封元件接触的位置。成型结构14具有高度h，这个高度在密封元件10的整个结构高度上延伸。除了锥形的成型结构，也可以设想采用曲线形的成型结构或其他几何轮廓。

在图2中可以看到，活塞冠15在密封元件10的区域16中在高度h的范围内与密封元件10的滑动面14(成型结构)发生接触。内张紧的密封元件10扩张(见箭头)，由此密封元件与容纳槽9的槽底17的距离变小。在这种初始的接触中，密封元件10的下侧面12与构造成顶部环的活塞5之间存在可预先规定的间距a。

图3示出活塞1在其上终端位置o的区域中的位置。活塞环5与密封元件10的下环侧面12之间的间距a进一步减小。密封元件10的这里不可见的接缝在活塞1的上终端位置o中具有其最大间隙。活塞冠15与滑动面14(成型结构)的接触区16’大致处于密封元件10的上环侧面11的高度上。

在根据图2和3的接触区16、16’的之间，在活塞1的上终端位置区域o中实现对燃烧室持续密封，从而实现了减小在这里形成的死区容积，同时通过优化燃烧实现了提高效率。可靠地防止了由于回流的气流导致形成颗粒。相同的情况也适用于朝燃烧室方向甩出的机油液滴。

图4和5示出密封环10。可以看到接缝8。在图4中在与这里未示出的活塞没有接触的位置中示出构造成内张紧的密封元件10。接缝间隙FT以其最小尺寸示出。

图5示出与活塞接触的密封环10。这里接缝间隙FT以其最大的开口宽度示出。

附图标记列表

1 活塞

2 槽

3 槽

4 槽

5 活塞环

6 活塞环

7 活塞环

8 构件(衬层)

9 容纳槽

10 密封元件

11 上侧面

12 下侧面

13 外周面

14 内周面(滑动面)

14’ Cr层

15 活塞冠

16 接触区

16’ 接触区

17 槽底

18 接缝

o 上终端位置

u 下终端位置

h 成型结构高度

FT 接缝间隙