專利名稱：柴油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨立權(quán)利要求1的前序部分所述的柴油機。
已有類型結(jié)構(gòu)的大型兩沖程柴油機，例如輪船和發(fā)電場所使用的柴油機，大部分具有十字頭。用于驅(qū)動曲軸的所謂的連桿位于曲軸和十字頭之間。將活塞的直線往復(fù)運動傳遞給十字頭的所謂的活塞桿位于十字頭和活塞之間。
現(xiàn)代的大型兩沖程柴油機大部分都是沿工作缸縱向進行掃氣的(或換氣的)，即一旦活塞位于掃氣口以下時，掃氣空氣就通過設(shè)置在汽缸套上的掃氣口進入汽缸中。新的未使用的掃氣空氣流過汽缸套上的掃氣口，接著流過燃燒室，然后推動廢氣穿過氣缸蓋上的一個或多個排氣閥進入排氣系統(tǒng)。
當活塞位于掃氣口以上時，掃氣空氣可以不受阻礙地進入曲軸箱內(nèi)并從中流出。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，要將位于活塞腔以下的活塞部分用稱作汽封的密封件，或者用密封函或填料箱密封圈進行密封?；钊麠U在該密封件中運動。
在對活塞進行油冷的發(fā)動機中，冷卻油被輸送給活塞并通過活塞桿上的輸油通道送離活塞。
本發(fā)明的目的在于，除其他事宜之外提供一種發(fā)動機，其中即使在沒有密封件的情況下，掃氣空氣也不流入曲柄箱中。根據(jù)本發(fā)明，這種類型的發(fā)動機具有獨立權(quán)利要求1的特征部分所述的特點。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的有利實施方案。
根據(jù)本發(fā)明的新型發(fā)動機當省去密封件時可以制做得比較矮。這對于進行修理或維護工作的發(fā)動機上面的自由空間較小的船用發(fā)動機是特別有利的。如果活塞桿做成幾部分的形式，那么即使發(fā)動機以上的自由空間高度很小，也可以實現(xiàn)活塞桿的拆卸、安裝或更換。
帶有活塞在其中移動的汽缸套的柴油機，包括一個滑板，它靠近汽缸套的下端并與汽缸套一起構(gòu)成一滑閥。當活塞運動至下死點時，滑板移動遠離汽缸套，在汽缸套和滑板之間形成一個環(huán)形開口，即掃氣間隙，用于向汽缸內(nèi)輸送掃氣空氣。當活塞向上死點方向運動時，掃氣間隙再次關(guān)閉。這種柴油機的新型結(jié)構(gòu)特別適用于如輪船或發(fā)電場的具有長沖程的大型低速兩沖程柴油機。在該新型結(jié)構(gòu)中，可以省略發(fā)動機空間的密封件，使得發(fā)動機高度降低。
以下將參照示意附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明，附圖中表示了柴油機已有設(shè)計以及本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。圖中所示為

圖1為已有設(shè)計的發(fā)動機的示意剖面圖，該發(fā)動機在汽缸套的下部具有掃氣間隙，并具有密封件；圖2至4為新型發(fā)動機的示意剖面圖，根據(jù)本發(fā)明的新型發(fā)動機的操作、運行和運作的方式通過汽缸中的活塞和滑板的各種不同位置的方式進行解釋。
在根據(jù)已有傳統(tǒng)設(shè)計的如圖1所示帶有十字頭(未示出)的柴油機中，活塞10在汽缸套11中移動。汽缸套11的最下端部分具有掃氣口110，當活塞位于下死點時，活塞10沒有蓋住該掃氣口110。繼而掃氣空氣從環(huán)狀空間110′流入(箭頭方向)燃燒室。位于活塞10以下的環(huán)狀空間110′的一部分通過密封件12與曲軸箱空間或發(fā)動機空間110″密封。位于活塞和十字頭(未示出)之間的活塞桿13在密封件12中移動。
圖2至4中所示的柴油機帶有十字頭(未示出)，該柴油機是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的。在汽缸套21的下部區(qū)域沒有掃氣口。但有一個與汽缸套21的底部相連的掃氣滑板或滑動元件24，它隨著活塞20的運動而上下運動。在這一過程中，位于汽缸套21和滑板24之間的掃氣間隙210時開時閉，掃氣空氣流經(jīng)汽缸套，汽缸空間22以及燃燒室。
導向件2124(只在圖4中示出)可以位于汽缸套21和滑板24之間，并作為活塞環(huán)205的導向件和支承件。此處，導向件2124可以如圖4所示牢固地安裝在汽缸套21上；或者導向件2124可以安裝在滑板24上并參與其往復(fù)運動。
活塞20上安裝有一個環(huán)形活塞裙201。帶有活塞裙201的活塞20與活塞桿23相連。冷卻油通過通道230被壓入活塞20的內(nèi)部。噴嘴202將油液噴入活塞20底部的冷卻孔203中。在根據(jù)本發(fā)明的新型發(fā)動機中，有可能通過泄油通道204將冷卻油導回發(fā)動機空間中，而不是例如，將活塞桿的第二通道作為已有設(shè)計發(fā)動機冷卻油液的回流通道。一方面在圖2中，另一方面在圖3和4中，該泄油通道204的設(shè)計是不同的。
參照附圖2至4對滑板24的運動和動作方式進行解釋，圖中示意地描述了根據(jù)本發(fā)明的一種新型柴油機。假設(shè)活塞20從圖2至圖4向下運動，或者相反地，從圖4至圖2向上運動。
此處描述的原理貫徹了如下思想用可移動的滑板24而不是兩沖程十字頭發(fā)動機中的活塞桿密封裝置，使掃氣空氣工作室與曲軸箱空間進行密封?，F(xiàn)有設(shè)計在汽缸套11下端具有掃氣口10(圖1)，而與之相反，新型發(fā)動機的掃氣滑板24，即汽缸套21可移動的下部延伸部分，與活塞20的運動一起起到了掃氣口和活塞桿密封件的作用。
可以相對于汽缸縱軸移動的掃氣滑板24位于汽缸套的下端?；?4承受氣墊209的壓力，氣墊209形成為朝著或靠著汽缸套21下端的環(huán)形工作室。
如果活塞20的下部控制緣206向著滑板的相對邊緣241運動，那么滑板24則會逐漸開始隨活塞20一起運動?；?4與活塞20一起離開汽缸套21向下運動。一環(huán)狀間隙210開口于汽缸套21和滑板24之間，掃氣空氣(沿箭頭方向)通過它從掃氣空氣工作室流入汽缸空間22，即燃燒室。環(huán)形間隙可以由導向橋2124進行跨接，它可防止活塞環(huán)205在環(huán)形間隙210中發(fā)生彎曲。如果沒有導橋2124，那么只有當氣墊209失效時，活塞環(huán)205才可能彎曲進入環(huán)形間隙。
其中具有掃氣空氣壓力的掃氣空氣工作室211相對于具有大氣壓力的曲軸箱空間即機艙的密封，是在掃氣過程中通過位于滑板24區(qū)域內(nèi)的活塞20而實現(xiàn)的。
如果活塞20再次向上死點運動，那么由氣墊206驅(qū)動的滑板24就隨活塞20一起運動并再次將掃氣間隙210封閉。當活塞20在汽缸套21中繼續(xù)向上死點運動時，滑板24被減速緩沖并靠在汽缸套21的底部上。掃氣空氣的環(huán)形間隙210因而被再次關(guān)閉。掃氣空氣工作室211始終保持與曲柄箱空間，即發(fā)動機空間隔離。
在所示實施例中，滑板24由氣墊209驅(qū)動隨活塞20一起運動。然而，滑板24也可以由液壓驅(qū)動裝置(未示出)進行驅(qū)動。
在下文中，將對由活塞20驅(qū)動的滑板24的加速和減速過程進行詳述。當阻尼室207中的潤滑油以及可能存在的掃氣空氣穿過間隙而從環(huán)狀空間207中溢出時，滑板24加速到活塞20的速度。
在關(guān)閉過程中，滑板從活塞的速度降低至汽缸套21上滑板24的允許速度限的減速過程，是在邊緣242關(guān)閉了環(huán)形阻尼室243之后，在充滿壓縮空氣的阻尼室243的幫助下完成的。
滑板24以其上下兩面承受掃氣空氣載荷的方式制造。如果上下兩面有向運動方向凸出的相等面積，那么掃氣空氣的影響以及特別是掃氣空氣壓力變化的影響則相互抵消，即它們對滑板24的運動沒有影響?；?4的運動也可以通過不等的凸出面積進行所希望的影響，該不等的凸出面積產(chǎn)生了沿一個方向或另一相反方向作用于滑板24上的合力。
在帶有豎直導向網(wǎng)的掃氣間隙210的上游可以安放一個可調(diào)整的環(huán)狀金屬導向板。因而，相應(yīng)的操作狀態(tài)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)或渦流可以傳遞到流入汽缸空間22的掃氣空氣中。
用于冷卻的潤滑油通過活塞桿23從十字頭輸送到工作活塞20。冷卻油液不再返回活塞桿23，而是穿過通道204離開活塞20。
汽缸跑合面因而被潤滑油完全潤濕，潤滑油沿著汽缸套21和滑板24的內(nèi)壁流回發(fā)動機曲軸箱。潤滑油與位于活塞裙201以下的當時處于封閉狀態(tài)的阻尼室207中的空氣一起流出，在活塞支撐環(huán)208的控制緣206滑過滑板204的相對邊緣241后形成了一股阻尼混合液?；钊?01充當活塞20和活塞支撐環(huán)208之間的對中元件，并且其上帶有一刮油環(huán)。
去除活塞桿密封件12(圖1)后，可以使發(fā)動機結(jié)構(gòu)高度減小約發(fā)動機汽缸孔尺寸的30％，而行程缸徑比為4∶1，其他尺寸不變(相對連桿長度)。在省略掉掃氣空氣縫后，可使汽缸套21的長度減小大約汽缸孔的85％。
活塞桿23和活塞支撐環(huán)208之間的聯(lián)接螺紋，從曲軸箱一側(cè)很容易夠得著。該聯(lián)接可以被松開以進行維修工作，從而避免了將活塞桿拆去。因而活塞的拆卸高度可減小約活塞桿的長度。
省去了內(nèi)部的潤滑油溢流管還簡化了活塞桿23的結(jié)構(gòu)，該桿也可以由許多零件構(gòu)成，零件之間有凸緣聯(lián)接。
最后，可以直接用不同的材料制造汽缸套21和滑板24。因而，例如，滑板24可以用特別的抗化學腐蝕性酸腐蝕的材料制成，諸如從下部較冷部分溢出的硫酸。盡管汽缸套21是作為一個分立部件進行描述的，但汽缸套自然也可以是發(fā)動機組的一部分。當提及與汽缸套21或活塞20相連的上部和下部時，活塞20的上死點是指位于上部的沖程死點，活塞20的下死點是指位于下部的沖程死點，這與發(fā)動機的結(jié)構(gòu)習慣相一致，與汽缸的實際方向是相互獨立的。本發(fā)明適用于發(fā)動機與汽缸數(shù)量無關(guān)的情況。
在所示的實施例中，所示的環(huán)形開口，即環(huán)形間隙210在滑板24和汽缸套21上有平面邊界表面。然而，汽缸套21和滑板24之間的分隔表面在邊界上也可以，例如為波紋狀或鋸齒狀。同樣地可以想象，分隔表面在徑向上可以設(shè)計成如階梯狀或波紋狀。
權(quán)利要求
1.柴油機，特別是兩沖程大型柴油機，包括一個其中有活塞(20)運動的汽缸套(21)，其特征在于一個滑板(24)與汽缸套(21)的下端毗連，它與汽缸套(21)一起構(gòu)成一個滑閥，而滑板(24)則隨著活塞(20)的運動而遠離汽缸套(21)運動，而且在此過程中，在汽缸套(21)和滑板(24)之間形成了一環(huán)形開口(210)，用于將掃氣空氣輸送到汽缸空間(22)內(nèi)，該開口在活塞(20)向上死點運動的過程中再一次關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機，其中活塞(20)驅(qū)動滑板(24)進行往復(fù)運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柴油機，其中在活塞(20)和滑板(24)之間有一第一彈簧和/或阻尼裝置(206)，而且還具有另外的彈簧和/或阻尼裝置(207)，它們彈性地促進或制止和/或阻礙滑板(24)的往復(fù)運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柴油機，其中的彈簧和/或阻尼裝置(206)至少是部分地用氣動和/或液壓進行操作的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的柴油機，其中至少有一個，最好有多個彈簧和/或阻尼裝置(207)承受發(fā)動機掃氣空氣的載荷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的柴油機，其中滑板(24)由導向零件(2124)引導相對于汽缸套(21)運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的柴油機，其中位于滑板(24)和汽缸套(21)之間的分隔表面做成環(huán)形或波紋形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的柴油機，其中滑板(24)和汽缸套(21)由不同材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的柴油機，包括導向葉片(212)，最好是位于掃氣空氣輸送管道(211)中的可調(diào)整導向葉片，該管道通向汽缸空間和燃燒室(22)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的柴油機，包括一個油冷活塞(20)以及活塞(20)中的回流通道(204)，該通道分別將油直接引入汽缸空間，即引入位于活塞(20)以下的曲軸箱中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的柴油機，包括一個用于驅(qū)動滑板(24)做往復(fù)運動的機械的(20)和/或氣動的(209)，一個液壓的和/或液壓氣動的而且最好是氣動的驅(qū)動裝置(209；207)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的低速兩沖程大型柴油機，包括一個十字頭和一個對汽缸空間(22)或燃燒空間(22)進行縱向掃氣的掃氣裝置，并具有大于1米，優(yōu)選地大于3米的活塞沖程，活塞桿(23)由位于十字頭和活塞(20)之間的多個部分構(gòu)成。
全文摘要
柴油機,它包括一個其中有活塞(20)移動的汽缸套(21),一個與汽缸套(21)下端毗連并與汽缸套(21)一起形成一個滑閥的滑板(24)。滑板(24)隨著活塞(20)在下死點區(qū)域的運動而遠離汽缸套(21)運動,在汽缸套(21)和滑板(24)之間形成了一個環(huán)形開口,即掃氣間隙(210),用于向汽缸空間(22)輸送掃氣空氣。當活塞(20)向上死點運動時,掃氣間隙(210)再次封閉。柴油機的這種新型結(jié)構(gòu)特別適用于具有長沖程的低速二沖程柴油機,如輪船和用于發(fā)電的發(fā)電場所使用的柴油機。在新型結(jié)構(gòu)中,曲軸箱空間的密封件(12)可以省略,這樣就使得發(fā)動機可以設(shè)計得比較矮。
文檔編號F01L5/20GK1186156SQ9712558
公開日1998年7月1日 申請日期1997年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月24日
發(fā)明者H·澤恩德爾, C·朱斯特 申請人:瓦特西拉Nsd施韋茲公司