[发明专利]用于大型发动机的活塞环以及大型发动机

说明书

本发明涉及用于大型发动机的活塞环以及大型发动机。本发明提出了一种用于具有至少一个气缸的大型发动机的活塞环，在该气缸中活塞被布置成能够来回移动，该活塞环(1)包括：基部主体(7)，该基部主体(7)由具有第一热膨胀系数的第一材料制成；以及中间层(8)，该中间层(8)布置在基部主体(7)的径向外边界表面上，并且该中间层(8)由具有第二热膨胀系数的第二材料制成；并且还包括磨损保护层(9)，该磨损保护层(9)径向向外布置在中间层(8)上，并且该磨损保护层(9)由具有第三热膨胀系数的第三材料制成，其中，第三热膨胀系数小于第一热膨胀系数，并且第二热膨胀系数小于第三热膨胀系数。

技术领域

本发明涉及一种用于大型发动机的活塞环以及一种大型发动机。

背景技术

大型发动机传统上作为利用重质燃料油的大型柴油发动机操作。大型柴油发动机，其可以被设计为二冲程或四冲程发动机，例如被设计为纵向扫气二冲程大型柴油发动机，通常用作船舶的驱动单元或者甚至用于固定操作中，例如用于驱动大型发电机以产生电能。发动机通常在连续操作中运行相当长的时间段，这对操作安全性和可用性提出了高要求。因此，对于操作者来说，特别长的维护间隔、低磨损和操作材料的经济处理是中心标准。大型柴油发动机通常具有内径(缸径)至少为200mm的气缸。现在，使用具有高达960mm或甚至更大缸径的大型发动机。

在经济和有效操作方面，符合废气排放阈值和资源可用性，现在也正在寻找大型发动机的重质燃料油的替代品。在这方面，既使用液体燃料，即以液态引入燃烧室中的燃料，又使用气体燃料，即以气态引入燃烧室中的燃料。

作为重质燃料油的已知替代品的液体燃料的例子是尤其作为来自炼油的残余物留下的其它重质烃、醇，尤其是甲醇或乙醇、汽油、柴油，或者还有乳液或悬浮液。例如，已知的是，被称为MSAR(多相超细雾化残余物)的乳液被用作燃料。众所周知的悬浮物是煤粉和水的悬浮物，其也用作大型发动机的燃料。天然气例如LNG(液化天然气)已知为气体燃料。

特别地，大型发动机也是已知的，大型发动机可以用至少两种不同的燃料操作，由此根据操作情况或环境，发动机或者用一种燃料操作或者用另一种燃料操作。

可以用至少两种或甚至更多种不同的液体或气体燃料操作的大型发动机通常根据当前使用的燃料在不同的操作模式中操作。在通常被称为柴油操作的操作模式中，燃料的燃烧通常根据燃料的压缩点火或自点火的原理发生。在通常称为奥托操作的模式中，燃烧通过可点燃的预混合空气-燃料混合物的火花点火而发生。这种火花点火例如可以通过电火花例如用火花塞发生，或者也可以通过少喷射量的燃料的自点火发生，然后引起另一种燃料的火花点火。用于自点火的少量燃料通常被喷射到连接到燃烧室的预燃室中。

此外，还有奥托操作和柴油操作中已知的混合形式。

可以用两种不同燃料操作的大型发动机的一个实施例是纵向扫气大型柴油发动机，其被设计为双燃料大型柴油发动机。这可以在液体模式和气体模式中操作，在液体模式中，液体燃料被引入气缸中以用于燃烧，在气体模式中，气体作为燃料被引入气缸中。

在本申请的框架内，术语“大型柴油发动机”是指至少可以在柴油操作中操作的这种发动机。特别地，术语“大型柴油发动机”因此还包括可以在除了柴油操作之外的另一模式中操作的这种双燃料或多燃料大型发动机，例如奥托操作。

当然，大型发动机也可被设计成气体发动机，其仅能以一种或多种气体作为燃料来操作。

在大型发动机的每个气缸中设置活塞，该活塞被布置成可沿着气缸运行表面在上止点和下止点之间来回移动。气缸运行表面通常由气缸衬垫形成，气缸衬垫也称为衬垫。活塞与气缸盖一起限定了燃烧室，在该燃烧室中燃烧过程发生。在每个活塞上设有至少一个活塞环，该活塞环布置在活塞的径向外壳表面中并且通常位于设置在那里的外围凹槽中。通常，在每个活塞上设置有多个活塞环，这些活塞环在操作状态中沿着气缸运行表面滑动。