CN100337014C - 往复活塞式发动机 - Google Patents

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CN100337014C CNB021560846A CN02156084A CN100337014C CN 100337014 C CN100337014 C CN 100337014C CN B021560846 A CNB021560846 A CN B021560846A CN 02156084 A CN02156084 A CN 02156084A CN 100337014 C CN100337014 C CN 100337014C
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Abstract

本发明涉及一种往复活塞式发动机，它包括至少一个气缸(1)，气缸的工作室(3)可借助至少一个气门(5)关闭，气门在一个安装在气缸盖(2)上含有一个与工作室(3)连接的通道(8)的气门室(9)内导引，并可借助一个装在气门室(9)上的液压操纵装置克服复位装置的力从配属的气门座抬起，按本发明可采取简单的措施在气门导引装置(10)的区域内实现可靠的阻隔和润滑作用，亦即可向气门导引装置(10)供液压油，液压油可按有控制地漏泄的形式进行润滑，以有控制地漏泄的形式的液压油可由液压操纵装置的高压区引出，并可借助一计量装置(28)按气门操纵的节奏计量以及供给导引装置(10)。

Description

往复活塞式发动机
技术领域
本发明涉及一种往复活塞式发动机，尤其二冲程大型柴油机，它包括至少一个气缸，气缸的工作室可借助至少一个气门关闭，气门在一个安装在气缸盖上含有一个与工作室连接的通道的气门室内导引，并可借助一个装在气门室上的液压操纵装置克服复位装置的力从配属的气门座抬起。
背景技术
在上述类型已知的二冲程大型柴油机中，在配属于排气门的导引装置上端部区域内设密封圈，它使位于排气门壳上方的腔相对于在气门杆与导引装置之间的间隙密封。为了防止废气进入密封圈上方的上述腔内并由于随废气一起流动的污垢颗粒破坏此腔，配属于排气门的导引装置在密封圈下方的区域内加入形式上为压缩空气的阻隔空气。但业已证实这样做可靠性不够。此外，阻隔空气对引导面没有润滑作用。
发明内容
因此，由此出发本发明的目的是借助简单和经济的措施改进前言所述类型的往复活塞式发动机，使得在气门导引装置的区域内获得可靠的阻隔和润滑作用。
按本发明为达到此目的采取的措施是，气门导引装置可用液压油润滑，液压油以有控制地漏泄的形式可由液压操纵装置的高压区引出，并可借助一计量装置按气门操纵的节奏计量以及供给气门导引装置。
可供给气门导引装置的液压油不仅有良好的润滑作用，而且还有利地产生杰出的阻隔作用。因为用作阻隔和润滑剂的液压油通过液压操纵装置制备，所以有利地不需要附加的准备装置。在这里，有控制地漏泄按有利的方式导致将油压有控制地减小到期望的对润滑剂而言合理的水平。因此，按本发明的措施可用比较少的结构方面的费用支出和节省空间地实现。由于液压油与供给气缸套的润滑油相比较是一种较廉价的油使此优点更加突出。此外，因为供给气门导引装置的液压油经过计量，所以节省油的消耗量。由此还导致缓慢地更新液压油储备量，这同样是人们期望的结果。因此，按本发明的措施具有杰出的可靠性和经济性。
在从属权利要求中说明上述主要措施的有利的设计和恰当的进一步发展。例如，计量装置的进口可恰当地与上游的缓冲室连接，缓冲室通过第一节流器与液压操纵装置的高压区连接，以及通过第二节流器与无压力的回流管路连接。缓冲室有利地含有足够的油储备量和有借助节流器降到期望的水平的压力。
恰当地，第二节流器有比第一节流器大的截面。以此方式可实现比较强烈的减压。
有利地，计量装置有一个借助油压克服排出装置的力可增大的和以止挡为界的计量室，计量室可按气门操纵的节奏先后与设在计量装置上游的缓冲室或与计量装置的出口连接，此出口与至少一个润滑部位连接。由此以有利的方式达到可靠的与油压和机器速度无关的计量。
另一项有利的措施在于，排出装置的行程可借助一可调的止挡调整。以此方式可调整计量室的容量，并因而可调整在气门每次操纵时可供给气门导引装置的油量以及与具体情况的需求量相适应。
按上述主要措施的进一步发展，计量装置可有一个可通过缓冲室内的压力克服复位装置的力移动的控制滑阀，计量室通过控制滑阀可交替地与缓冲室或计量装置的出口连接。这些措施有利地导致通过在缓冲室内的油在每次操纵气门时上下波动的压力自动控制计量装置。
恰当地，可设限制控制滑阀运动的终端止挡，其中，进口侧的终端止挡有一个由圆周侧的自由切痕构成的轴颈，它超过计量装置的进口伸出。在这里，此轴颈起反射面的作用，流入计量装置的液压油可在此反射面上回弹，由此阻尼控制滑阀的运动，从而保证是一种平稳的工作方式。
在其余的从属权利要求中说明了上述主要措施的其他有利的设计和恰当的进一步发展，并可由下面借助附图对实施例的说明中详细看出。
附图说明
在下面说明的附图中表示：
图1通过二冲程大型柴油机气缸的上部区和为气门导引装置配设的润滑装置的垂直剖面；
图2通过为所设的润滑装置配设的计量装置的垂直剖面；
图3沿图2中线III/III的剖面；以及
图4图3中计量装置处于与按图3的工作位置不同的工作位置。
具体实施方式
二冲程大型柴油机的结构和工作方式是已知的，因此在这里不再需要详细说明。这种发动机通常有多个图1中所示类型的气缸。气缸1由图中未进一步表示的气缸套和装在它上面的气缸盖2组成，并包括一个以图中未表示的活塞为界的燃烧室3，燃烧室设有在上部的同轴排气孔4，它可借助于配设的排气门5控制。
排气门5有一个与设在排气孔4区域内的气门座配合工作的气门顶6，气门顶安装在心轴状气门杆7的下端，气门杆在一个装在气缸盖2上的含有排气孔4和与之连接的排气通道8的气门室9内导引和支承。为此，气门室9有一个伸达排气通道8设在上部区内的导套10，导套被气门杆7穿过，气门杆在导套10上方插入装在气门室9上由两部分组成的外壳11a、b中，外壳上部11a内有气门操纵装置，以及在外壳下部11b有复位装置。
气门操纵装置设计为液压机组，它包括一个安装在气门杆7插入外壳上部11a内的上端部上的活塞12，以及一个设在在外壳上部11a内的活塞12上方和以活塞12为界的工作室13，工作室可借助图中未进一步表示的恰当地设计为可由发动机驱动的泵的压力源，按循环加入有高压的液压油。为此，工作室13连接在与压力源的高压侧连接的输入管14上。经过活塞12的漏油的回引借助于无压力的回流管15进行，回流管从设在外壳11a、b内活塞12下方的腔16引出。
在工作室13加压时活塞12向下运动，因此气门顶6从其气门座抬起并释放排气门4。为了关闭排气孔4设回引装置，在工作室13内压力下降时回引装置使气门5提升。在图示的举例中，回引装置设计为设在外壳11a、b下部11b内的气动机组，它有固定在气门杆7从导套10伸出并穿过外壳下部11b的区段上的一个作为腔16向下的部分边界的活塞17，和有一个以此活塞17作为向上的边界的设在外壳下部11b内的工作室18，工作室18可通过一从压缩空气源出发设有单向阀51的气压管52供给压缩空气。在这里，当活塞17向下运动时更进一步被压缩的压缩空气起空气弹簧的作用。附加地或作为替换形式，也可以设一个与活塞12下侧配合作用的复位弹簧。
工作室18通过密封圈20相对于气门杆7与导套10之间的间隙密封，密封圈20设在气门操纵装置外壳11a、b的下部11b贴靠在气门室9盖上的底部被气门杆7穿过的凸缘19区域内。为了使密封圈20能可靠地防止进入污垢颗粒，在气门杆7与被气门杆穿过的导套10之间的间隙为获得可靠的阻隔和润滑作用在至少一个润滑部位53加入润滑剂。在本例中润滑部位53由设在含有密封圈20的凸缘19下面的径向孔构成，它通过润滑剂管21与润滑剂源连接。
作为润滑剂使用从设计为液压机组的气门操纵装置高压区引出的液压油，液压油能经济地提供使用。工作室13有一轴向孔，其中插入从活塞12向上伸出的在关闭运动时起阻尼气门5的阻尼活塞54作用的活塞延伸段，以及从此轴向孔出发引出一径向孔，输入管14连接在此径向孔上。从与工作室13连通的此钻孔系统55分出用于供应润滑部位53形式上的故意漏泄的液压油，这种漏泄导致有控制的压力减小。
为此，由图2可最清楚地看到的节流装置设两个前后布置的节流器22、23，它们被安排在一个与钻孔系统55并因而与工作室13连通的缓冲室24的进口或出口处。其中在进口侧的节流器22有一个比出口侧的节流器23小的内部净截面。在二冲程大型柴油机中，进口侧节流器22的内部净截面的恰当值为0.7mm，出口侧节流器23的内部净截面为1.2mm。由此可以达到将在工作室13内用于气门5通风所需的压力约160-200ba减小到在缓冲室24内对润滑剂而言为合理的压力约11-15ba。
缓冲室24设计为外壳11上端部区连接在从钻孔系统55出发的分路上的台阶孔。进口侧节流器22成形在一个插入缓冲室24的钻有孔的销子25上，销子通过其孔与上述从钻孔系统55出发的分路连接。出口侧节流器23成形在一个钻有孔的销子27上，销子27装在构成缓冲室24圆周侧边界的壁上的一个相对于回流管26为径向延伸的孔中。如图1所示，回流管26可通向设在活塞12下方由气动装置的活塞17部分构成向下的边界的腔16，腔16可通过回引管15卸荷。
图2还表示在外壳11a、b上安装了计量装置28，它的进口29与缓冲室24连通。借助此计量装置28按气门操纵的节奏确定供给润滑部位53的液压油剂量。每个气门行程供给润滑部位53的油量在这里与油压和发动机转速无关。
计量装置28有一个装在气门操纵装置分成两部分的外壳11a、b上的同样由两部分组成的外壳30a、b，外壳下部设计为壳体。外壳下部制有一个沿横向于缓冲室24的轴线延伸的轴线布置的孔31，孔中装一控制滑阀32，控制滑阀可在两个封闭孔31的终端止挡33、34之间往复运动。两个终端止挡33、34的止动面彼此之间的距离比控制滑阀32的长度大一个控制滑阀32可能的行程。计量装置28上面已提及的进口29设计为在终端止挡(在这里为终端止挡33)的区域内通入孔31中的径向孔，它通过一个制在外壳30下侧上的槽35与缓冲室24连通。进口侧终端止挡33制有一个由圆周侧的自由切痕构成的伸入孔31内的轴颈36，它与进口29重叠，当控制滑阀32贴靠在其端侧上时构成一个与进口29连通的环形腔的边界。
控制滑阀32以其远离进口的端部与弹性回引装置配合作用。为此设一个穿过远离进口的那个终端止挡34并贴靠在控制滑阀32上的销子37，销子上制有一个弹簧盘，此弹簧盘处于终端止挡34所属的孔的扩张段内，并以其背对控制滑阀32的一侧与一个装在上述扩张段内的弹簧38相靠。
此外，由图3和4可以看出，计量装置28的外壳30设有两个横向于安装控制滑阀32的孔31布置的从孔31出发有较小截面的横向孔39、40。其中，远离进口侧的横向孔40构成计量装置28的出口，在此横向孔上连接润滑剂管21。另一个在进口附近的横向孔39设有一个由图4可最清楚地看出的构成计量室41边界的排出装置。
排出装置由一个按排出活塞的类型插入相关的横向孔内的活塞装置42组成，活塞装置从其背对计量室41的背侧与在这里形式上为复位弹簧43的复位装置配合工作。横向孔39设计为台阶孔，活塞装置42设计为台阶活塞装置，因此自动构成一个限制活塞装置42排出运动的前部止挡。在图3中构成排出装置的台阶活塞装置42以径向止动面支靠在外壳侧配属的对应止动面上，在图4中径向止动面从对应止动面抬起。排出装置的行程s受在后面的配属于活塞装置42的止挡45限制。止挡45并因而行程s恰当地是可调的。
进口侧配属于计量室41的横向孔39离远离进口的那个终端止挡34止动面的距离至少等于控制滑阀32的长度，所以，由图4可以看出，在控制滑阀32贴靠在远离进口的终端止挡34上时，计量室41面对孔31与缓冲室24连通的进口侧区域是打开的。控制滑阀32在圆周侧制有一个以控制滑阀32的端侧凸缘为界的槽44。两个横向孔39、40彼此的距离最多等于槽44的长度，所以进口侧的横向孔39如图3所示当控制滑阀32贴靠在进口侧的终端止挡33上时与另一个横向孔40连通，由此，计量室41的内容物可供给润滑剂管21。
在工作中缓冲室24中的压力按气门操纵的节奏升和降。在压力较低时控制滑阀32被复位弹簧38移靠到进口附近的终端止挡33上。图3表示了这一位置。在这种情况下，孔31以控制滑阀32进口附近的端部为界的与缓冲室24连通的区域限于围绕轴颈36的环形腔。为了气门5的通风，在工作室13内造成压力为160-200ba。如上面已说明的那样，这导致在缓冲室24内压力上升到约11-15ba。在此压力下，控制滑阀32克服复位弹簧38的力在这里为向左运动并移靠到远离进口的那个终端止挡34上。图4表示了这一状态。
在控制滑阀32到达按图4所示的位置前，控制滑阀在进口附近的边缘移过在进口附近配属计量室41的横向孔39的进口，因此计量室41与缓冲室24连接。在这里具有压力11-15ba的液压油因而可侵入计量室41，此时，构成计量室41边界的活塞装置42克服复位弹簧43的力从其在前部的止挡抬起并移靠在后面的止挡45上。在图3和4中表示的行程S在这里与油压无关而只取决于止挡45的调整。计量室41以此方式提供的容量等于行程s乘以横向孔39在配属于计量室41的区域内的横截面积。
复位弹簧38的尺寸按这样的方式确定：一旦缓冲室24内的压力略有下降便将控制滑阀32移回图3所示的位置。排出装置的复位弹簧43的尺寸按这样的方式确定，即排出装置此时尚未被操纵。只有在缓冲室24内处于一个比能被复位弹簧38克服的压力低的压力时排出装置才活化。在控制滑阀32的上述回移运动时，计量室41的进口被控制滑阀32进口侧凸缘越过并因此与缓冲室24隔开。在达到按图3的终端位置时，控制滑阀32进口侧凸缘的内边界也越过计量室41的口，因此计量室的口与圆周侧的槽44并通过槽44与构成计量装置28出口并与润滑剂管21连接的横向孔40连通。一旦计量室41与缓冲室24隔开，实际上由油压造成的对抗排出装置复位弹簧43作用的力便消失。因此在图3所示的控制滑阀32的终端位置，计量室41的内容物通过由复位弹簧43加载的排出装置从计量室41排出，并经控制滑阀32圆周侧的槽44到达与润滑剂管21连接的构成计量装置28出口的横向孔40，并从这里经润滑剂管21到相关的润滑部位53。
因为控制滑阀32通过在缓冲室24内滞留的规定用于供应润滑部位53的液压油自动操纵，所以按有利的方式不需要另外的滑阀操纵装置。在这里基于按气门操纵节奏的滑阀运动进行的要供给润滑部位53的液压油的计量，与油压和与发动机转速无关。每个气门行程供给润滑部位53的油量等于计量室41的容量。这一容量可通过适当调整止挡45来调节。

Claims (11)

1.往复活塞式发动机，包括至少一个具有一个气缸盖(2)的气缸(1)，它的工作室(3)可借助至少一个气门(5)关闭，气门(5)在一个安装到气缸盖(2)上的、含有一个与工作室(3)连接的通道(8)的、设有一个配属于气门(5)的导引装置(10)的气门室(9)内导引并且借助一个装在气门室(9)上的、具有一个高压区的液压操纵装置可克服一个复位装置的力从一个配属的气门座抬起，其中，配属于气门(5)在气门室一侧的导引装置(10)可用液压油润滑，液压油以有控制地漏泄的形式可由液压操纵装置的高压区引出，其特征为：可将借助一个计量装置(28)按气门操纵的节奏进行计量的液压油供给导引装置(10)，其中，计量装置(28)具有一个克服一个在止挡之间可运动的排出装置的力可增大的计量室(41)，计量室可按气门操纵的节奏先后与一个设在计量装置(28)上游的缓冲室(24)或与计量装置(28)的一个出口连接，此出口与至少一个配属于导引装置(10)的润滑部位(53)连接。
2.按照权利要求1所述的往复活塞式发动机，其特征为：与计量装置(28)的一个进口(29)连接的缓冲室(24)通过一个进口侧的节流器(22)与液压操纵装置的高压区连接并且通过一个出口侧的节流器(23)与一个回流管路(26)连接。
3.按照权利要求2所述的往复活塞式发动机，其特征为：出口侧的节流器(23)具有一个比位于上游的进口侧的节流器(22)大的内部净截面。
4.按照权利要求1所述的往复活塞式发动机，其特征为：排出装置具有一个与一个复位弹簧(43)配合作用并插入一个含有计量室(41)的孔内的活塞装置(42)。
5.按照权利要求1至4之一所述的往复活塞式发动机，其特征为：排出装置的行程(s)可借助一个可调的止挡(45)进行调整。
6.按照权利要求2所述的往复活塞式发动机，其特征为：计量装置(28)具有一个通过缓冲室(24)内的压力克服一个复位装置的力可移动的控制滑阀(32)，计量室(41)通过控制滑阀(32)可交替地与计量装置(28)的和缓冲室(24)连通的进口(29)或出口连接。
7.按照前列诸权利要求6所述的往复活塞式发动机，其特征为：计量装置(28)具有一个外壳(30a、b)，外壳(30a、b)具有一个安装控制滑阀(32)的，以两个为控制滑阀(32)配设的终端止挡(33、34)为界的、在与复位装置处于相对位置的那个终端止挡(33)的区域内与缓冲室(24)连接的孔(31)，以及计量装置(28)具有两个从孔(31)出发可通过控制滑阀(32)控制开和闭的横向孔(39、40)，其中，在进口附近的横向孔(39)包含计量室(41)和排出装置，而另一个横向孔(40)构成计量装置(28)的出口，在这里，横向孔(39、40)彼此的距离最多等于控制滑阀(32)圆周侧槽(44)的长度，以及进口侧横向孔(39)离远离进口的那个终端止挡(34)的距离至少等于控制滑阀(32)的长度。
8.按照权利要求7所述的往复活塞式发动机，其特征为：进口侧的终端止挡(33)具有一个由圆周侧的自由切痕构成的轴颈(36)，它超过计量装置(28)的进口(29)伸出。
9.按照权利要求7或8所述的往复活塞式发动机，其特征为：为控制滑阀(32)配设的复位装置具有一个穿过远离进口的那个终端止挡(34)的销子(37)，它以一个背对控制滑阀(32)的支承面支承在一个装在远离进口的终端止挡(34)内的复位弹簧(38)上。
10.按照权利要求1所述的往复活塞式发动机，其特征为：所述往复活塞式发动机是二冲程大型柴油机。
11.按照权利要求5所述的往复活塞式发动机，其特征为：所述止挡(45)与活塞装置(42)配合作用。
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