CN100523585C - 十字头式两冲程内燃发动机 - Google Patents

Abstract

一种带有底座(2)和焊接发动机机架(9)的十字头式二冲程涡轮内燃机。发动机机架具有汽缸套(12)被容纳在其中的顶板(11)。发动机机架包括横向加强构件(13)。对每一十字头(8)设置有四个导面(14)。其中两个导面(14)被安装在相关十字头(8)一侧的横向加强构件(13)上，及另外两个导面(4)被安装在相关十字头(8)纵向相对侧的横向加强构件(13)上。由纵向相对加强构件(13)支撑的导面(14)的上部(16)互相连接。

Description

十字头式两冲程内燃发动机

技术领域

本发明涉及一种带有焊接发动机机架的十字头式两冲程柴油机，尤其涉及一种紧凑且坚固的发动机机架结构。

背景技术

出版的丹麦专利申请1406/92公开了一种带有焊接的发动机机架的十字头式两冲程柴油机，所述发动机机架安装在底座上。发动机机架具有带有孔的顶板，所述孔容纳汽缸套和中间底板，所述中间底板将发动机机架分成上部汽缸架部分和下部曲轴箱机架部分。两个相对纵向外壁从发动机机架的底部向上延伸到顶板。在两纵向对侧或发动机机架上与每一十字头相邻接的横向加强构件在纵向外壁之间横向延伸并向上延伸到中间底板。用于每一十字头的四个导面向上延伸到中间底部。四个导面其中两个由相关十字头一侧上的横向加强构件来支撑，另外两导面由相关十字头另一侧的横向加强构件来支撑。该发动机机架结构优于具有焊接曲轴箱的常规结构，所述焊接的曲轴箱上夹紧有铸造的汽缸架。

发明内容

出于这样的背景，本发明的一个目的提供了一种紧凑、坚固、坚硬和易于制造的发动机机架的发动机，所述发动机参考了现有技术的发动机。该目的通过提供这种发动机来实现，所述发动机的横向加强构件和导面向上延伸到顶板，相关十字头一侧上的由横向加强构件支撑的导面的上部被连接到相关十字头的另一侧上的由另一横向加强构件支撑的导面的上部。

导面的上部互相连接明显提高了发动机机架的强度和硬度。由此所形成的纵向加强构件至今还不清楚。而且，通过使导面和横向加强构件向上延伸到顶板，发动机机架既容易装配又坚固。纵向加强构件明显提高了发动机机架的纵向硬度。

相邻导面的上部通过在其自平面内的导面延伸可被互相连接，以便相邻导面可由单板形成。对于在十字头相同侧上的所有导面可用上述方式完成，以便形成一个纵向延伸板结构。

在相邻导面之间的连接可为拱形，以减小切口效应。

互连的导面的纵向延伸板结构的上端可基本上跨整个发动机长度被连接到顶板上。

可为每一汽缸提供底板，所述底板在导面上部之间延伸。底板上设置有通孔以用于容纳活塞杆。由此而形成的室容纳带有排气口的汽缸套下部。

废气容器可位于发动机机架内。通过将废气容器与发动机机架合成一体，可使发动机的尺寸、尤其是发动机的高度和宽度明显地减小。而且，总体结构将更轻且坚硬。优选的是，废气容器在一侧由导面的互连上部而界定。优选的是，废气容器在另一侧由纵向侧壁其中之一来界定。在下部，优选的是，废气容器由容器底板来界定，所述容器底板在导面的互连上部和发动机机架的一个纵向外壁之间延伸。优选的是，容器底板尽可能设置得低一些，以便在不增加发动机高度或宽度的情况下而得到用于废气容器所需的容积。

形成废气容器一个壁的导面的互连上部可对每一汽缸设置有一个或若干孔，以使废气排出废气容器并进入室，带有排气口的汽缸套下部突出进所述室内。

横向加强构件的区域可设置有用于废气从一个汽缸到下一个汽缸通路的孔，所述横向加强构件穿过废气容器。

凸轮轴可设置在发动机机架内，及横向加强构件优选设置有孔和用于凸轮轴的支撑件。

将压缩力从汽缸套传递到顶板的支撑板可设置在汽缸套和顶板之间。

上述类型的两冲程内燃机还包括若干拉紧螺钉，其将底座和发动机机架/曲轴箱机架夹紧在一起，从而拉紧螺钉设置在横向加强构件的平面内，及在横向加强构件的平面内用于容纳拉紧螺钉的中空形状通过将横向加强构件分叉为两个分枝而形成，所述分枝连接到相关导面的后侧。

因此，产生了带有稳定中空形状的坚硬、紧凑且易于装配的发动机机架，所述中空形状用于容纳拉紧螺钉。根据本发明的发动机机架具有的拉紧螺钉数目为用于在丹麦专利申请1406/92中公开的发动机机架中所需的拉紧螺钉的一半，从而相应节省了需要生产拉紧螺钉、在顶板上产生孔和在底座上产生螺纹孔的资源。而且，焊接到导面上的加强板的端部可被设置接近于横向加强构件的平面。这样做的好处在于：从丹麦专利申请1406/92所知的加强板由于凹陷而在发动机机架的底部需要复杂的焊接，所述凹陷用于容纳主轴承螺栓/螺钉。利用本发明可避免这些凹陷和由此所引起的复杂焊接。

横向加强构件可在拉紧螺钉前通过终止相关横向加强构件、通过将U形板的弯曲部分连接到所终止的横向加强构件上及通过将U形板的端部连接到相关导面的后侧而分叉。

换一种方案，横向加强构件还可在拉紧螺钉前通过终止相关横向加强构件、通过将两个弯曲或平的加强板的端部其中一端在分叉的方向上连接到横向加强构件上(优选的是，在横向加强构件所终止的端部)及通过将横向加强板的相对端连接到相关导面的后侧而分叉。

横向加强构件还可在拉紧螺钉前通过将相关横向加强构件弯曲出其自身平面、通过将弯曲或平的加强板的端部其中一端在分叉的方向上连接到横向加强构件的弯曲部分上、及通过将横向加强板的两相对端和横向加强构件的自由端连接到相关导面的后侧而分叉。

横向加强件的分叉部分的两分枝可由板形成，所述板绕相关拉紧螺钉弯曲，以便节省空间和便于导面和横向加强构件的焊接过程。

优选的是，拉紧螺钉的一部分长度延伸到中空形状中，所述中空形状由导面和横向加强构件的分叉部分的两个分枝构成。

根据本发明的发动机的目的、特征、优点和特性从下面的详细描述中可明显得知。

附图说明

在本发明下面的详细描述部分中，将参照图中所示的实施例对本发明进行更详细的说明，其中：

图1为根据本发明的发动机的优选实施例的部分横断剖面透视图；

图2为发动机的剖面图；

图3为沿图2的线III-III的发动机的剖视图；

图4为沿图2的线IV-IV的发动机的剖视图；

图5为根据本发明的发动机的第二优选实施例的与图3相似的剖视图；

图6为第二优选实施例的第一变形的与图5相似的剖视图；

图7为第二优选实施例的第二变形的与图6相似的剖视图；

图8为根据另一优选实施例的连接支撑板的侧视图；

图9为根据另一优选实施例的连接支撑板的侧视图；

图10为根据另一优选实施例的连接支撑板的侧视图；

图11为根据再另一优选实施例的连接支撑板的侧视图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，将通过优选的实施例对本发明进行描述。

图1和图2示出了大容量多缸两冲程涡轮式柴油发动机1，其由带有用于曲轴4的主轴承3的底座2装配而成。该种发动机汽缸的数目范围为4到12之间。考虑到实际情况，仅示出了汽缸其中之一的剖视图。底座2由高强度焊接的纵向梁和焊接的带有铸钢轴承支撑件的交叉梁组成。

发动机1的活塞5经活塞杆6被连接到曲轴4上，所述活塞杆6通过十字头8被链接到连接杆7上。

焊接的配置发动机机架9被安装在底座2上。发动机机架9包括纵向延伸的外壁10和支撑汽缸套12的顶板11。顶板11设置有一排数目上对应于发动机汽缸数目的通孔，在每一孔中容纳有汽缸套12。带有排气口汽缸套12的下部延伸到发动机机架9中。

发动机机架9在每一汽缸之间设置有横向加强构件13，其中横向加强构件13为横向板的形式，其与外壁10互连并从发动机机架9底部延伸到顶板11。横向加强构件13和外壁10在其整个接触长度上通过焊接连接到顶板11上。当加强构件13为一整体时，它们使发动机机架箱体具有很高的横向硬度。

参照图3，用于接受横向力的垂直导面14如通过焊接被安装在横向加强构件13上，所述横向力通过其导块15作用在十字头8上。在横向加强构件13的两侧上，两个导面14被横向定位为互相面对，十字头导块15位于其间。在十字头8的每一侧有一横向加强构件13，因此，对于每一个十字头8有四个导面14。四个导面14中的两个导面被安装在相关十字头8一侧上的横向加强构件13上，及另外两个导面14被安装在十字头8另一侧上的横向加强构件13上。导面14向上延伸到顶板11。上部16设置用来在发动机机架的上部区域将导面14互相连接起来。因此，在十字头一侧的安装在横向加强构件13上的导面14的上部被连接到在十字头8另一侧上的安装在另一横向加强构件13上的导面14。根据本实施例，上部16为延伸至发动机整个长度的单一连通板。

如图所示，导面14的上部之间的连接可通过从单块板形成两块导面14来实现。然而，还有可能有将两块相对的导面14互连的其它方法。

如图4所示，所有汽缸的导面14上部16是互相连通的，因此，导面14的上部16形成了使发动机机架9具有高纵向硬度的连通板壁。

每一导面14的后侧受到垂直延伸加强壁17的支撑，所述垂直延伸加强壁17将导面14与横向加强构件13连在一起。如图所示，加强壁17可由平板件组成，所述平板件与横向加强构件13成锐角，然而，还可能由水平半圆环形或四分之一椭圆形板17′来替换加强壁17，即，加强壁17′大体上以直角延伸到横向加强构件13上。导面14、加强壁17和横向加强构件13形成高扭转硬度的中空形状18。

发动机机架9和底座2通过一对邻近设置的拉紧螺钉19被夹紧在一起。拉紧螺钉19的下端被固定在底座2上侧的螺纹孔中并在顶板11的顶部由螺母20拉紧。在顶板11和发动机机架9的底部之间，拉紧螺钉延伸到中空形状18的内部，因此，其功能为拉紧螺钉管。中空形状给发动机机架箱体提供所需的硬度，以便当发动机1处于工作时经受由活塞5传递到发动机机架箱体上的大而变化的力。

将来自汽缸套12的压缩力传递到顶板11上的支撑板21被设置在汽缸套和顶板之间，以便减小顶板11上的弯矩。支撑板21的使用使顶板11的尺寸较小。

大体上为方形的底板22被水平焊接在导面14的横向相对的互连上部16之间和两个相邻横向加强构件13之间。用来容纳密封垫(没有示出)的圆环形法兰23被焊接到底板22中心处的对应孔中，所述密封垫用于引导和密封活塞杆6。底板22可略有倾斜(没有示出)，以便于排出可能收集在底板上的流体。底板22还可为弯曲的(没有示出)，以便增加其硬度，并且所述底板22可利用螺栓连接替代焊接被安装到上部16上。带有排气孔的汽缸套12的下部突出到在底板22和顶板11之间产生的室中。

废气容器24位于发动机机架9内。界定废气容器的壁由外壁10其中之一和导面14的互连上部16其中之一来形成。废气容器的底部由容器底板25构成，所述容器底板25被焊接在导面14的互连上部16和纵向外壁10其中之一之间。容器底板25可设置为略微倾斜的(没有示出)，以便于排放可能收集在底板上的流体。废气容器的上部由弯曲上板26构成，所述弯曲上板26被焊接在外壁10和顶板11之间。导面14的互连上部16的区域设置有使废气排出废气容器24并进入汽缸套12下部所突入的室中的孔27，所述导面14形成废气容器24界限壁。横向加强构件13区域设置有孔28，所述孔28用于使废气从一个汽缸通往另一汽缸的通路，所述横向加强构件13穿过废气容器24。

在不增加发动机机架9的宽度和高度的情况下，尽可能将容器底板25设置低一些，以便得到用于废气容器24的所需容积。如图2中的虚线10′所示，外壁10可在废气容器24的区域上突出，以便增加容器的容积。

凸轮轴29设置在废气容器24对侧的发动机机架9内。横向加强构件13在发动机机架9一侧设置有用于凸轮轴29的孔和支撑件。

图5示出了本发明的第二实施例的局部剖面图，其中，具有容纳拉紧螺钉的外形的不同的结构。在本实施例中，发动机机架还可为带有各个汽缸架(没有示出)和废气容器的曲轴箱，且凸轮轴不必位于发动机机架/曲轴箱机架内。

焊接的发动机机架/曲轴箱机架具有两个相对的纵向外壁10、及在两个纵向相对侧上与每一十字头8相邻接的横向加强构件13。横向加强构件13在纵向外壁10之间横向延伸并向上延伸到顶板(没有示出)。横向加强构件13由它们支撑的导面14横截。每一个十字头8受到四个导面14的支撑。导面14从发动机机架/曲轴箱机架9的底部延伸到顶板。四个导面14的其中两个导面受到相关十字头8的一侧上的横向加强构件13的支撑，及另外两个导面14受到相关十字头8的另一侧上的横向加强构件13支撑。

发动机机架/曲轴箱机架9和底座2由拉紧螺钉19被夹紧在一起。拉紧螺钉19设置在横向加强构件13的平面上。用于容纳拉紧螺钉19的中空形状18′在拉紧螺钉19前面通过横向加强构件13分叉成两个分枝而形成。U形板的弯曲部分如通过焊接连接到终端横向加强构件的端部。U形板的分枝的自由端被焊接到相关导面14的后部。这样，就产生了稳定的中空形状18′，其中拉紧螺钉19被容纳在其中。与对应的现有技术加强板相比，分叉部分的两个分枝可设置得较靠近横向加强构件13的平面一些。因此，避免了用于给定主轴承螺栓/螺钉空间的加强板最下部的凹陷。

图6示出了本发明的第二实施例的第一变形。横向加强构件13在拉紧螺钉19前面通过弯曲横向加强构件13至其自身平面以外而分枝。在加强构件13平面上相对的分叉方向上，加强板17′的一端被焊接到横向加强构件13的弯曲部分上。加强板17′的相对端和横向加强构件13的自由端被焊接到相关导面14的后部。拉紧螺钉19被插入因此形成的中空形状18′中。

图7示出了本发明的第二实施例的第二变形。横向加强构件13在拉紧螺钉19前面通过终止使它们分叉。在分叉方向上，优选在横向加强构件13的终端上，两个加强板17′的端部其中一端被焊接到横向加强构件13上。加强板17′的相对端被焊接到相关导面14的后部。拉紧螺钉19被插入因此形成的中空形状18′中。

横向加强构件13的分叉部分的两个分枝可由绕相关拉紧螺钉19弯曲的板(没有示出，但在形状上与图5相似)形成。

图8示出了根据本发明另一实施例的导面14及其互连上部16的侧视图。上部16和导面14可由单块钢板形成。与先前拱形实施例相比，在导面14和上部16之间的过渡区给出了低的下部总体成型高度。在导面和互连的上部16之间的圆形过渡区降低了切口效应，并因此减小了过渡区上的峰值应力。

图9示出了根据本发明另一实施例的导面14及其互连上部16的侧视图。在本实施例中，导面14和互连上部由不同块钢板形成，所述不同块钢板由焊接装配而成。

图10示出了根据本发明另一实施例的导面14及其互连上部16的侧视图。在本实施例中，导面14和互连的上部由不同块钢板形成，所述不同块钢板由焊接装配而成。在上部16中的拱形凹陷在导面14和互连上部16之间给出了圆形过渡区，从而降低了上述的应力。

图11示出了根据本发明另一实施例的导面14及其互连上部16的侧视图。在本实施例中，导面14和各个上部16由不同块钢板形成，所述不同块钢板由焊接装配而成。

尽管出于示意目的对本发明进行了详细的描述，应该理解，这种详细说明仅是出于示意目的，在不偏离本发明的范围的情况下，本领域所属技术人员可对这些说明进行改变。

因此，在参考他们开发的环境对设备和方法的优选实施例进行描述的同时，他们仅示出了本发明的原则。在不偏离权利要求范围的情况下，可设计出其它的实施例和配置。

Claims (23)

1.一种十字头式两冲程内燃发动机，所述发动机包括：

底座(2)，其带有用于凸轮轴(4)的主轴承(3)；

安装在底座(2)上的焊接发动机机架(9)；所述焊接发动机机架(9)包括

顶板(11)，其设置有一排在数目上与发动机汽缸数目相对应的通孔，每一孔中容纳一汽缸套(12)，汽缸套(12)的下部延伸到发动机机架(9)中；

两个相对的纵向外壁(10)；和

横向加强构件(13)，其在两个纵向相对侧上与每一十字头(8)相邻，横向加强构件(13)在纵向外壁(10)之间横向延伸；

用于每一十字头(8)的四个导面(14)，其中两个导面(14)被安装在位于相关十字头(8)一侧的横向加强构件(13)上，另外两导面(14)被安装在位于相关十字头(8)的另一侧的横向加强构件(13)上；

其特征在于：

横向加强构件(13)和导面(14)向上延伸到顶板(11)上；

在相关十字头(8)一侧上的由横向加强构件(13)支撑的导面(14)的上部(16)被连接到在相关十字头(8)另一侧上的由另一横向加强构件(13)支撑的导面(14)的上部(16)。

2.根据权利要求1所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，相邻导面(14)的上部(16)通过导面在自身平面上延伸而互相连接。

3.根据权利要求2所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，在十字头同一侧上的导面上部(16)互相连接成一纵向延伸的板结构。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，导面(14)之间的连接为拱形。

5.根据权利要求1所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，横向加强构件(13)从纵向外壁(10)到相对的另一纵向外壁(10)为连通的。

6.根据权利要求1所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，导面(14)的上部由单一连通板形成，形成导面(14)的下部的板通过将形成导面下部的板的顶部焊接到形成上部(16)的板的下侧而连接到所述连通板上。

7.根据权利要求1所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，互连导面(14)的纵向延伸板结构的上端在整个发动机长度上连接到顶板(11)上。

8.根据权利要求1所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，发动机机架(9)包括用于每一汽缸的底板(22)，所述底板(22)被焊接在导面的上部(16)和两横向加强构件(13)之间，底板(22)设置有用于容纳活塞杆(6)的通孔。

9.根据权利要求1至3或5至8中任一项所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，废气容器(24)位于发动机机架(9)内。

10.根据权利要求9所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，废气容器(24)一侧由导面(14)的互连上部(16)界定。

11.根据权利要求10所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，废气容器(24)另一侧由纵向外壁(10)其中之一界定。

12.根据权利要求11所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，外壁(10)在废气容器(24)的区域处凸出，在不增加发动机机架(9)高度的情况下得到废气容器(24)所需容积。

13.根据权利要求11所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，废气容器(24)的底部由容器底板(25)构成，所述容器底板(25)在导面(14)的互连上部(16)和一个纵向外壁(10)之间延伸。

14.根据权利要求10所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，形成废气容器(24)的壁的导面的互连上部(16)设置有用于每一汽缸的一个或若干孔(27)，所述孔(27)使得废气能够排出废气容器并且进入位于顶板(11)和底板(22)之间的室。

15.根据权利要求10所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，延伸过废气容器(24)的横向加强构件(13)的区域设置有用于废气通过的孔(28)。

16.根据权利要求10所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，凸轮轴(29)设置在发动机机架(9)内，横向加强构件(13)设置有用于凸轮轴的孔和支撑件。

17.根据权利要求10所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，将力从汽缸套(12)传递到顶板(11)上的支撑板(21)设置在汽缸套(12)和顶板(11)之间。

18.根据权利要求1所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，进一步包括若干拉紧螺钉(19)，其将底座(2)和发动机机架(9)或曲轴箱机架(9)夹紧在一起；

其中，拉紧螺钉(19)设置在横向加强构件(13)的平面内，用于容纳拉紧螺钉的中空形状(18′)在横向加强构件(13)的平面内由横向加强构件(13)分叉为两个分枝而产生，所述两个分枝连接到相关导面(14)的后侧。

19.根据权利要求18所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，横向加强构件(13)如此地分叉：在拉紧螺钉(19)前终止相关横向加强构件、U形板的弯曲部分连接到所终止的横向加强构件上、及U形板的端部连接到相关导面(14)的后侧。

20.根据权利要求18所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，横向加强构件(13)如此地分叉：在拉紧螺钉(19)前终止相关横向加强构件、两个弯曲的或平的加强板(17′)的一端沿分叉的方向连接到横向加强构件(13)上、及加强板(17′)的相对端连接到相关导面(14)的后侧。

21.根据权利要求18所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，横向加强构件(13)如此地分叉：相关横向加强构件(13)在拉紧螺钉(19)前弯曲出自身平面、弯曲或平的加强板的一端沿与加强构件(13)的平面分叉的方向连接到横向加强构件(13)的弯曲部分上、及加强板(17′)的相对端和横向加强构件(13)的自由端连接到相关导面(14)的后侧。

22.根据权利要求18所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，横向加强件(13)的分叉部分的两分枝由板形成，所述板为绕相关拉紧螺钉(19)弯曲。

23.根据权利要求18至21中任一项所述的两冲程内燃发动机，其特征在于，拉紧螺钉(19)的一部分长度延伸到中空形状(18′)中，所述中空形状(18′)由导面(14)和横向加强构件(13)的分叉部分的两个分枝构成。

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