CN1033181C - 二冲程内燃机 - Google Patents

Abstract

一种公知结构的多缸二冲程内燃机，在其曲轴箱12内为每个汽缸11设置单独的曲轴箱隔腔，所述的曲轴箱12包括一道将两个相邻的曲轴箱隔腔分开的内壁25、26。一根带有由轴颈29的曲轴13穿过内壁25、26支承在轴承组件30中，轴承组件有一个装在内壁25、26内不转动的外轴承环32。外轴承环32在轴向有大于内壁25、26的厚度的伸延，提供出一个与曲轴凸肩36共轴的内环形表面，以使外环形表面与轴承环32的内环形表面对置。从而在内、外环形表面之间建立起流体密封，以防止曲轴箱内腔之间的气体流动。

Description

二冲程内燃机

本发明涉及一种二冲程内燃机曲轴和汽缸体的结构，以此来防止发动机相邻汽缸处相应曲轴箱隔腔之间的气体串通。

传统的二冲程内燃机需要引入新鲜空气充填发动机的汽缸，并将空气压缩到大于大气压力，以便让空气填料在前一循环的废气被排出时流入发动机汽缸内。有两种基本模式为充填空气提供所需的压缩程度，一种是提供一台压缩机(增压器)；另一种是在排气冲程时借助于活塞向下的运动在曲轴箱内对充填空气进行有效地压缩。采用后一种模式压缩充填空气的发动机通常称为曲轴箱加压二冲程发动机，而且为了在排气冲程期间通过活塞的运动产生所需的空气压缩程度需要对曲轴箱进行有效地密封。因此，以曲轴箱加压***工作的多缸二冲程发动机需要给发动机的每个汽缸提供单独密封的曲轴箱隔腔。

英国专利GB2045393公开了一大致相似的二冲程内燃机。

以曲轴箱加压***工作的二冲程发动机的另一特点是曲轴箱不用作润滑油贮存器，而且来自压力循环润滑***的油液不允许直接供入曲轴箱内。因此，曲轴和连杆的轴承不能用传统的普通金属型轴承，而要用通常耐磨的诸如滚珠或滚柱轴承，并能够以微润滑方式有效地工作。而由于普通金属轴承不能在相邻曲轴箱隔腔之间形成密封，因而必须采取措施在汽缸体与曲轴轴颈之间构成有效地密封以防止充填空气穿过耐磨轴承从分隔壁的一侧流向另一侧，而曲轴则要穿过多缸二冲程发动机相邻曲轴箱隔腔的分隔壁。

在相邻的曲轴箱隔腔分隔壁内安装轴承和密封装置通常需要增大相邻汽缸间的中心距，使得分隔壁具有足够的宽度。以容纳滚珠或滚柱轴承连同适当密封结构的轴向长度。这与希望减小多缸发动机的轴向长度相反会导致相邻汽缸间中心距的增加，而减小多缸发动机的轴向长度是为了降低发动机的总重量，降低曲轴的扭转振动，并减少所占的车辆发动机隔腔的空间，从而促使车辆的总重减小以及车体的牵引效率提高。

上述问题导致人们提出了一种结构，它减小了汽缸间的中心距，并通过增加汽缸水平面下的壁宽来实现对轴承和密封装置的支撑。然而，这种结构增加了制造上的潜在问题，因为壁的增加了宽度的部分从该壁的一侧或两侧横向突入汽缸筒的下方。这种在汽缸下方壁的横向凸入会对汽缸筒的加工以及活塞向汽缸中的装入产生干扰。为了加工精确和方便起见，这两种操作最好是从汽缸的曲轴箱一端来进行。

本发明的目的是提供一种多缸二冲程发动机的结构，其相邻曲轴箱空腔之间的轴承和相邻的密封装置设置成能够使汽缸连同相应曲轴箱空腔所需的轴向空间被减至最小。

为了完成上述目的本发明提出了一种多缸二冲程往复式内燃机，该内燃机包括一个由一系列汽缸组成的汽缸体；一根曲轴，一个曲轴箱，可拆卸地与汽缸紧固在一起，限定出与每个气缸相连的单独的曲轴箱隔腔。所述曲轴箱隔腔由相应内壁来与另一个隔腔隔开，每个内壁支承着一个轴承组件，轴承组件可旋转地支承着曲轴，所述内壁沿过曲轴轴线的经向公共平面分开，因而每个内壁的第一部分与汽缸体成为一体，而第二部分则和曲轴箱成为一体，所述的每个轴承组件均包含一个外轴承环，不转动地安装在各自的内壁上并与曲轴轴线共轴，所述每个内壁的第一部分设置成让所述内壁的至少一侧不伸入由汽缸内表面假想延长部分所限定的区域的形状，而且安装其上的外轴承环沿轴向伸出，至少从所述内壁的一例突入上述区域内，内壁的第一部分构成这样的形状，即内壁的第一部分任何一侧均不延伸到由各汽缸假想延长部分所限定的区域内。

最好是内壁的第一部分构成不能向其每侧相应汽缸假想延伸部分所限定的区域伸入的形式。更进一步说，在这种结构中轴承环最好是从两侧伸出内壁的第一部分。

轴承环最好在轴向上具有足够的长度，以便除了为曲轴提供轴承支撑之外还可使密封装置有效地***轴承环和曲轴之间。

应该意识到曲轴箱是一个与汽缸体相分离的构件，并且在加工汽缸体和装入活塞期间通常要被移去时，内壁的第二部分，即组成曲轴箱的那部分的宽度可以与轴承环的宽度相同。对内壁第二部分来说最好是和轴承环的宽度相同，以便为轴承组件提供附加支撑并对曲轴提供刚性支持。

根据本发明的另一技术内容，它提供了一种多缸二冲程内燃机，在曲轴箱上对应于每个汽缸构成有单独的曲轴箱隔腔。所述的曲轴箱包括：一道把曲轴箱分为相邻的两个隔腔的壁；一根穿过所述壁的曲轴，带有一个由安装在所述壁上的轴承组件支撑的轴颈，所述轴承组件具有一个不转动地安装在所述壁上的外轴承环，轴承环的外表面与所述壁呈密封关系，所述的外轴承环的轴向伸延量大于沿曲轴轴线于汽缸一侧的壁厚，以提供一个与所述曲轴轴颈共轴的内环形表面，另外在曲轴上有个凸肩，它设置成使得所述共轴的外环形表面与所述内环形表面对置的形式，并且在所述内、外环形表面之间构成密封装置，为相邻的曲轴箱隔腔提供密封。

为方便起见，密封装置最好是一种以基本上无转动的密封关系与外轴承环相接合的密封环，并且以极小的运转空隙突入到曲轴的周向槽中以公知的方式提供密封。运行中发动机的润滑油膜会在密封环与曲轴中槽的对置表面之间形成，以在其间建立流体压力润滑。

另一方面，在曲轴的相应环形表面与轴承外环之间也可以设置迷宫式密封结构。

上述这种结构允许密封装置伸入与曲轴箱隔腔相连的汽缸筒，而曲轴箱隔腔的实壁部分则不伸入汽缸筒，所述密封装置就位于隔腔中。因而汽缸体上相邻汽缸筒之间的轴向空间可以通过让密封装置伸入汽缸筒来减少，而又不带有干扰汽缸筒加工和/或活塞组装的突出物。

通过对一台三缸二冲程发动机的一种实际设置的下述说明结合如本发明所提出的密封装置的两个实施例便可很容易地理解本发明。

图1是沿发动机曲轴轴线的纵向剖视图；

图2是沿图1中2-2线的剖视图；

图3是图1中A区的局部放大图；

图4所示的是类似于图3的另一种密封装置的替代方案。

如图1所示，该发动机包括：一个汽缸体10，其中形成有三个轴线平行的汽缸筒11 ；一个可拆卸的曲轴箱12以及一根单件曲轴13。一个发动机汽缸盖，通常安装在汽缸体的顶面上，但在本说明书的附图中被省略。

曲轴箱12和汽缸体10之间有一个连接面，位于过曲轴13轴线的与汽缸筒轴线成直角的平面内，详见图2的标号14。曲轴的前、后轴颈15和16支承在相应轴承17、18中，还有传统结构的外侧油封19和20。

每根连杆21以传统方式与活塞22及曲轴13的相应偏心轴销23连接在一起。连杆与轴销之间，如同通常在二冲程发动机上使用的那样，装有传统的对开式滚柱轴承24。

曲轴箱12中形成有两个间隔的内部横向下壁25，它与汽缸体10下部所形成的横向上壁26相对应。下壁25和上壁26的接合将汽缸体10与曲轴箱12限定的空间分隔成三个曲轴箱隔腔，每个都连有相应的气缸筒。每对上、下壁的接合也限定出了轴承孔27，使曲轴的前、后轴承17、18排成一线，承受相应的滚柱轴承组件30。每个滚柱轴承组件30都是公知的对开式的，使得它们可以绕曲轴13的相应中间轴颈29安装。

对开式滚柱轴承组件30的两个部分通过曲轴箱的壁25与汽缸体的壁26之间的夹紧保持预期的组合关系，使得轴承组件30的外环不产生转动。再有，一个定位凸肩35用以伸入汽缸体和轴承组件外环32相应对正的孔中。

从图3和图4中可以清楚地看出，汽缸体的壁26大体上比对应的曲轴箱壁25窄一些。汽缸体壁26的厚度等于在汽缸体纵轴测得的汽缸筒11间的壁的厚度。因此，汽缸体壁26不能向汽缸筒11下方的任何位置延伸，这样就可使活塞从汽缸体10的下部或曲轴箱一侧无阻碍地进入汽缸筒中。而与此相反，曲轴箱壁25的厚度则比较大，并从壁的两侧延伸到每个汽缸筒的下方。

每个轴承组件30外环32的轴向长度大于汽缸体壁26的尺寸，进而突出于其两侧，并基本上等于曲轴箱壁25的宽度。

外环32的轴向长度也大于曲轴中间轴颈29以及轴承组件30的滚柱28的轴向长度，中间轴颈29本身的长度基本上是相等的。如图1和图3所示，滚柱28分别相对于外环32和壁25、26偏置，以使作为构成曲轴13一部分的定位凸肩35可沿轴向延伸到外环32内。这样一来轴承组件的滚柱28就沿轴向设置在曲轴的凸肩36和定位凸肩35的端面37之间。

从图3可以清楚地看到，每个定位凸肩35在其圆周表面上设有一组共轴的平行槽38，所述槽之间带纹脊39的圆周面以紧贴运转的关系与轴承组件的外环32的内表面相接触。这种外形构成了传统的迷宫式密封从而防止空气从一个曲轴箱隔腔流向邻近的隔腔。

应注意到，滚柱轴承30的外环32突出于相邻汽缸筒11的壁26，使得它位于活塞往复运动时的路线上。然而，由于在加工期间外环不在汽缸体内，而且组装时在将活塞装入汽缸筒的过程中，外环也不干扰各种工具自由通过汽缸筒，诸如在需要对汽缸筒进行加工和珩磨时。

这种结构能使汽缸筒间的中心距减小，而又不以组合轴承及支撑曲轴的中间轴承密封区域的轴向长度做相应减小为先决条件。

如上所述，本发明是让滚柱轴承支承曲轴转动，然而应当明自，其它形式的耐磨轴承也可使用，包括滚珠轴承。在一些内燃机中轴承也可以是发动机通常使用的那种普通滑动轴承。其它形式的密封结构也可以使用，做为迷宫式密封的替代物。一种形式的替代密封装置是类似于传统活塞环的开口膨胀环，如图4所示。

这种结构在装配时在曲轴13的定位凸肩35上开出周向环槽40，其位置位于外轴承环32内。密封环41是开口膨胀环，因此它必须从自由直径状态压缩，装入外轴承环32中，就向活塞环的安装方式一样。密封环41的轴向长度应使得其能够被置于周向环槽40中，并在环槽壁和密封环的径向面之间有一定的工作间隙，以便在曲轴运转和密封环41与外轴承环32固定时在其间产生流体动力润滑。

曲轴定位凸肩35和外轴承环32之间所用密封件的进一步形式是常用的柔性密封件，就象通常用来连接旋转轴或旋转件，如图1中标号19和20所示的那种密封件。

Claims (8)

1.一种多汽缸二冲程往复式内燃机有一个汽缸体，其中开有多个汽缸；一根曲轴；一个可拆卸地固定到气缸上的曲轴箱，与每一汽缸限定出一个单独的曲轴箱隔腔，所述的曲轴箱隔腔是由相应内壁与另一个隔腔隔开，每个内壁支承一个轴承组件，以便可转动地支撑曲轴，所述内壁是由曲轴线分开，因而，每个内壁的第一部分与气缸体成一整体而每个内壁第二部分与曲轴箱成一整体，每个所述轴组件包括一个外轴承环，不转动地安装在相应内壁中与曲轴共轴，其特征在于所述每个内壁的第一部分构成如下形状，即至少所述内壁的一侧不延伸到由汽缸内表面假想延伸部分限定的区域内，而外轴承环安装在其中并沿所述内壁的至少一侧轴向延伸突入所述区域内，内壁的第一部分构成这样的形状，即内壁的第一部分任何一例均不延伸到由各汽缸假想延长部分所限定的区域内。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于外轴承伸出内壁第一部分的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于内壁的第二部分基本上与外轴承环的宽度相同。

4.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于密封装置安插在外轴承环部分和曲轴之间，此外轴承环伸出内壁的第一部分之外，以便在相邻的内轴箱隔腔之间提供密封。

5.根据权利要求4所述的内燃机，其特征在于密封装置是一位于外轴承环内基本上以静止受压状态的弹性压缩环，上述密封环伸入曲轴向外开的凹槽内，并在曲轴转动时与其建立起相应的流体密封。

6.根据权利要求5所述的风燃机，其特征在于轴承组件包括一可操纵地插在外轴承环和曲轴之间的轴承装置，该轴承装置是相对于外轴承环来补偿以提供用于密封装置的间隙。

7.根据上述权利要求6所述的内燃机，其特征在于曲轴的轴颈支撑在轴承组件上，曲轴轴颈有一小于外轴承环的轴向延伸的轴向延伸。

8.根据权利要求7所述的内燃机，其特征在于曲轴轴颈是相对于外轴承环来补偿。

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