用于控制往复式发动机的气缸套和活塞上的沉积物的系统技术方案

本发明专利技术提供了用于控制往复式发动机的气缸套和活塞上的沉积物的系统。具体而言，一种系统包括往复式发动机，其具有气缸套和布置在气缸套中的活塞。气缸套包括内壁并围绕腔延伸。内壁包括第一轴向端、第二轴向端、活塞行程部分和顶部部分。相比于气缸套的第二轴向端，顶部部分更靠近气缸套的第一轴向端。顶部部分具有第一表面光洁度，其具有大于大约2µm的第一平均粗糙度(Ra1)和小于大约0.1mm的总波度(Wt)。活塞配置为在气缸套中以往复方式移动。活塞包括端环槽脊，其配置为在活塞处于上死点位置时与气缸套的内壁的顶部部分径向相对。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题大体上涉及往复式发动机，并且更具体地说涉及往复式发动机的气缸套和活塞的表面光洁度。
技术介绍
往复式发动机(例如内燃机)燃烧燃料及氧化剂(例如空气)以产生热的燃烧气体，热的燃烧气体转而驱动气缸套中的活塞(例如往复式活塞)。具体地说，热的燃烧气体膨胀并对活塞施加压力，其在膨胀冲程(例如下行冲程)期间使活塞在气缸套内线性移动。活塞转变燃烧气体所施加的压力并将活塞的线性运动转变成旋转运动(例如通过联接至活塞的连杆和曲轴)，其驱动轴以使一个或多个负载(例如发电机)旋转。活塞和气缸套的设计和构造可显著地影响排放(例如氮氧化物、一氧化碳等等)以及耗油量。此外，活塞和气缸套的设计和构造可显著地影响往复式发动机的构件之间的摩擦以及往复式发动机的构件的寿命。令人遗憾的是，活塞上形成的沉积物可增加对气缸套的磨损或影响排放。
技术实现思路
下文概括了与原始申请保护的专利技术的范围相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制本专利技术的申请保护的范围，相反，这些实施例仅仅意图提供本专利技术的可能形式的简要概括。实际上，本专利技术可包含可与下面阐述的实施例相似或不同的各种形式。在第一实施例中，往复式发动机包括气缸套和布置在腔中的活塞。气缸套包括内壁并围绕腔延伸。内壁包括第一轴向端、第二轴向端、活塞行程部分和顶部部分。相对于气缸套的第二轴向端，顶部部分更靠近气缸套的第一轴向端，顶部部分具有第一表面光洁度，该第一表面光洁度具有大于大约2μm的第一平均粗糙度(Ra1)和小于大约0.1mm的总波度(Wt)，并且Ra1和Wt基于大约0.8mm的特征长度。活塞配置为在气缸套内以往复方式移动。活塞包括端环槽脊，该端环槽脊配置为在活塞处于上死点位置时与气缸套的内壁的顶部部分径向相对。在第二实施例中，一种系统包括往复式发动机，该往复式发动机具有气缸套和布置在腔内的活塞。气缸套包括内壁并围绕腔延伸。气缸套包括在气缸套内壁的顶部部分处的第一半径，并且该顶部部分包括第一表面光洁度，第一表面光洁度具有第一平均粗糙度(Ra1)和小于大约0.1mm的总波度(Wt)。活塞配置为在气缸套内以往复方式移动。活塞包括至少一个围绕活塞周向地延伸的环形槽以及与所述至少一个环形槽的顶部环形槽相邻的端环槽脊。该端环槽脊包括第二半径和第二表面光洁度。在往复式发动机的操作期间，第一半径和第二半径之间的径向间隙小于大约25μm。第二表面光洁度具有小于大约2μm的第二平均粗糙度(Ra2)，并且Ra2小于Ra1。Ra1、Wt和Ra2基于大约0.8mm的特征长度。在第三实施例中，一种系统包括往复式发动机，该往复式发动机具有气缸套和布置在腔内的活塞。气缸套包括内壁并围绕腔延伸。内壁包括第一轴向端、第二轴向端、活塞行程部分和顶部部分。气缸套包括在内壁的顶部部分处的第一半径，并且相比于气缸套的第二轴向端，顶部部分更靠近气缸套的第一轴向端。顶部部分包括第一表面光洁度，并且第一表面光洁度具有大于大约2μm的第一平均粗糙度(Ra1)和小于大约0.1mm的总波度(Wt)。活塞配置为在气缸套内以往复方式移动。活塞包括端环槽脊，该端环槽脊配置为在活塞处于上死点位置时与气缸套的内壁的顶部部分径向相对。活塞包括在端环槽脊处的第二半径，并且活塞的端环槽脊具有第二表面光洁度，第二表面光洁度具有小于Ra1的第二平均粗糙度(Ra2)。在往复式发动机的操作期间，第一半径和第二半径之间的径向间隙小于大约25μm，并且Ra1和Ra2之间的差异大于大约0.5μm。Ra1、Wt和Ra2都基于大约0.8mm的特征长度。技术方案1：一种往复式发动机，包括：气缸套，其具有内壁并围绕腔延伸，其中，所述内壁包括第一轴向端、第二轴向端、活塞行程部分和顶部部分，其中，相比于所述气缸套的第二轴向端，所述顶部部分更靠近所述气缸套的第一轴向端，所述顶部部分包括第一表面光洁度，所述第一表面光洁度包括大于大约2μm的第一粗糙度(Ra1)和小于大约0.1mm的总波度(Wt)，并且Ra1和Wt基于大约0.8mm的特征长度；和活塞，其布置在所述腔内并配置为在所述气缸套内以往复方式移动，其中，所述活塞包括端环槽脊，所述端环槽脊配置为在所述活塞处于上死点位置时与所述气缸套的内壁的顶部部分径向相对。技术方案2：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，Ra1大于大约5μm。技术方案3：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，Ra1小于大约25μm。技术方案4：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，Wt小于大约0.05mm。技术方案5：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，所述活塞的端环槽脊的第二表面光洁度包括小于大约2μm的第二平均粗糙度(Ra2)，Ra2小于Ra1，并且Ra2基于大约0.8mm的特征长度。技术方案6：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，所述活塞的端环槽脊包括第二表面光洁度，所述第二表面光洁度包括第二平均粗糙度(Ra2)，并且所述内壁的顶部部分的第一表面光洁度Ra1是Ra2的至少两倍。技术方案7：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，所述活塞的端环槽脊包括第二表面光洁度，所述第二表面光洁度包括第二平均粗糙度(Ra2)，并且Ra1和Ra2之间的差异大于大约0.5μm。技术方案8：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，所述顶部部分包括第一直径，所述活塞行程部分包括第二直径，并且所述第一直径等于所述第二直径。技术方案9：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，所述气缸套包括在所述内壁的顶部部分处的第一半径，所述活塞包括在所述端环槽脊处的第二半径，并且在所述往复式发动机的操作期间，所述第一半径和所述第二半径之间的径向间隙小于大约25μm。技术方案10：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，所述气缸套包括在所述内壁的顶部部分处的第一半径，所述活塞包括在所述端环槽脊处的第二半径，所述第一半径和所述第二半径之间的间隙比小于在室温下所述内壁的顶部部分的孔径的大约0.5%，并且所述孔径包括两倍的所述第一半径。技术方案11：根据技术方案1所述的往复式发动机，其中，所述第一表面光洁度配置为在所述往复式发动机的操作期间将积碳保持在所述内壁的顶部部分，并且所述顶部部分处所保持的积碳配置为在没有防磨环的情形下减少所述端环槽脊的积碳。技术方案12：一种往复式发动机，包括：气缸套，其具有内壁并围绕腔延伸，其中，所述气缸套包括在所述气缸套的内壁的顶部部分处的第一半径，并且所述顶部部分包括第一表面光洁度，所述第一表面光洁度具有第一平均粗糙度(Ra1)和小于大约0.1mm的总波度(Wt)；和活塞，其布置在所述腔内并配置为在所述气缸套内以往复方式移动，其中所述活塞包括：至少一个围绕所述活塞周向地延伸的环形槽；以及端环槽脊，其在所述至少一个环形槽的顶部环形槽附近，其中，所述端环槽脊包括第二半径和第二表面光洁度，在所述往复式发动机的操作期间，所述第一半径和所述第二半径之间的径向间隙小于大约25μm，所述第二表面光洁度包括小于大约2μm的第二平均粗糙度(Ra2)，R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种往复式发动机，包括：气缸套，其具有内壁并围绕腔延伸，其中，所述内壁包括第一轴向端、第二轴向端、活塞行程部分和顶部部分，其中，相比于所述气缸套的第二轴向端，所述顶部部分更靠近所述气缸套的第一轴向端，所述顶部部分包括第一表面光洁度，所述第一表面光洁度包括大于大约2µm的第一粗糙度(Ra1)和小于大约0.1mm的总波度(Wt)，并且Ra1和Wt基于大约0.8mm的特征长度；和活塞，其布置在所述腔内并配置为在所述气缸套内以往复方式移动，其中，所述活塞包括端环槽脊，所述端环槽脊配置为在所述活塞处于上死点位置时与所述气缸套的内壁的顶部部分径向相对。

【技术特征摘要】
2014.08.21 US 14/4655641.一种往复式发动机，包括：
气缸套，其具有内壁并围绕腔延伸，其中，所述内壁包括第一轴向端、第二轴向端、活塞行程部分和顶部部分，其中，相比于所述气缸套的第二轴向端，所述顶部部分更靠近所述气缸套的第一轴向端，所述顶部部分包括第一表面光洁度，所述第一表面光洁度包括大于大约2μm的第一粗糙度(Ra1)和小于大约0.1mm的总波度(Wt)，并且Ra1和Wt基于大约0.8mm的特征长度；和
活塞，其布置在所述腔内并配置为在所述气缸套内以往复方式移动，其中，所述活塞包括端环槽脊，所述端环槽脊配置为在所述活塞处于上死点位置时与所述气缸套的内壁的顶部部分径向相对。
2.根据权利要求1所述的往复式发动机，其特征在于，Ra1大于大约5μm。
3.根据权利要求1所述的往复式发动机，其特征在于，Ra1小于大约25μm。
4.根据权利要求1所述的往复式发动机，其特征在于，Wt小于大约0.05mm。
5.根据权利要求1所述的往复式发动机，其特征在于，所述活塞的端环槽脊的第二表面光洁度包括小于大约2μm的第二平均粗糙度(Ra2)，Ra2小于Ra1，并且Ra2基于大约0.8mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ唐纳赫，MJ莱姆基，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US