CN1082138C - 压缩点火往复活塞式内燃机 - Google Patents

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Abstract

压缩点火往复活塞式内燃机有直线排列的13个气缸，气缸1～7的发火顺序按顺序或二个缸或三个缸为一组地一起进行，同时气缸的编号从发动机气缸排的一端开始按顺序进行。

Description

压缩点火往复活塞式内燃机
本发明涉及压缩点火的往复活塞式内燃机，特别是低速二冲程柴油发动机。低速柴油机通常是具有高达每缸几千马力的大型柴油机。这些发动机例如用于船上及用作驱动产生电力的发电机的所谓静止发动机。这类低速发动机的旋转速度为50～250转/每分钟。
在目前这种柴油发动机中，将由发动机产生的力及扭矩而引致的振动保持在某种限度内是很重要的。这可降低发动机本身的机械负荷并增加其寿命。另外，由发动机产生的振动及扭矩对发电站及船可能非常有害。主要的扰动参数有：
质量平衡，即源自发动机摆动质量和转动质量的内、外自由力和扭矩；发动机中质量未足以平衡会导致绕发动机的横轴及竖轴的令人不能接受的振动，而该振动又会导致建筑物或船的令人不能接受的振动。
横向力及横向扭矩，即由燃气力和质量力沿横向作用在十字头上而产生的沿横向(或绕竖轴)的力及扭矩；横向力及横向扭矩会导致发动机绕其纵轴线的振动及导致发动机缸体在其前后两端之间的扭转振动。
由作用在曲轴上的谐波切向燃气力和质量力而产生的在曲轴上的或在曲轴和与其偶合的轴上的扭轴振动；扭转振动主要产生在曲轴的曲拐并会导致曲轴和整个传动装置的转动振动并会招致传动装置和传动轴系统的不可允许的扭转振动和扭转应变。
由作用在曲轴的曲柄上的谐波径向燃气力和质量力而产生的在曲轴和与曲轴偶合的轴中的轴向振动。对于某些发火顺序，这些可导致曲轴的不允许的轴向振动，因此导致在建筑物或船上的发动机的有害振动。
实际上，人们企图将柴油发动机设计得可在最重要的干扰源和力，振动及扭矩成因之间找到可被接受的折衷方案。
成本因素已在限制为防止上述这类扰动所采纳的结构措施。而选择发动机的最佳发火顺序已证明是改善发动机振动性能的另一措施。
本发明的目的在于提供一种可降低由发动机产生的力及扭矩而引致的振动、成本低、有最佳发火顺序的压缩点火往复活塞式内燃机。
根据本发明，压缩点火二冲程往复活塞内燃机，特别是低速二冲程柴油发动13个缸直线排列，其中，发动机的曲轴这样设计，即使得气缸1～7的发火顺序以二个缸和三个缸为一组按顺序或一起或部分一起而部分按顺序进行，其中，气缸的编号从发动机气缸排的二端中的一端开始按顺序进行。
在上述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机中，当气缸从传动装置侧按顺序编号时，从反时针方向看从传动装置侧开始的该13个缸的发火顺序是下列之一：
1/8/13/7/2/5/12/9/4/3/10/11/6(图1a)或
1/7/12/9/2/5/10/11/4/3/8/13/6(图1c)或
1/7/13/8/2/5/11/10/4/3/9/12/6(图1e)或
1/8/11/9/2/4/12/10/3/5/7/13/6(图1g)或
1/8/12/7/3/4/13/9/2/5/10/11/6(图1i)或
1/9/12/7/2/6/10/11/3/4/8/13/5(图1k)或
1/7/12/8/3/4/11/10/5/2/9/13/6(图1m)或
1/7/12/8/3/5/10/11/4/2/9/13/6(图1o)
当气缸从远离传动装置侧的那一端按顺序编号时，从反时针方向看从传动装置侧开始时该13个缸的发火顺序是下列之一：
1/7/12/9/2/5/10/11/4/3/8/13/6(图1b)或
1/8/13/7/2/5/12/9/4/3/10/11/6(图1d)或
1/6/12/9/3/4/10/11/5/2/8/13/7(图1f)或
1/8/13/6/3/5/12/10/2/4/11/9/7(图1h)或
1/5/12/9/4/3/8/13/6/2/7/11/10(图1j)或
1/9/13/5/2/7/12/8/4/3/11/10/6(图1l)或
1/8/13/7/2/6/11/10/3/4/9/12/5(图1n)或
1/8/13/7/2/6/11/9/4/3/10/12/5(图1p)。
在上述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机中，连续发火各缸的曲轴曲拐的转角度差至少约为360°/13。
在上述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机中，连续发火各缸的曲轴曲拐的转角差在0°至2×360°/13范围内。
明智地选择各气缸的发火顺序可对发动机的重要改进提供许多可能性，而其操作并无额外的复杂性。例如，根据发动机用途，可在发动机的重要扰动参数之间找到最佳点，而在该最佳点处特定扰动参数可以在较大或较小的程度上得到补偿。
对于依据本发明带有13个气缸的二冲程柴油发动机的切合实际的要求例如可如下：质量平衡，即外质量力和扭矩与相同类型和尺寸的带有9缸的直列二冲程柴油发动机的一样好或更好；第三至第八级横向力和横向扭矩与相同类型和尺寸的12缸的直列二冲程柴油发动机的一样或更小；内质量扭矩比带有9缸的发动机的小或至少与其一样低，扭转振动是那么小，以致于，如果可能的话，发动机可以运转而无需附加的扭转缓冲设备；带有在自由端小于1毫米至约2毫米之小幅度的轴向振动；另外，在发动机传动侧的止推轴承上的力是有限的。根据爱好或用途，可由发动机设计者选择一种或其它的气缸发火顺序。
假如曲轴曲拐沿360°均布，则在本发明的带有13缸的二冲程柴油发动机中理论上会有479,001,600个可能的发火顺序。若将所有对称的略去，仍有47,174,400个可能的发火顺序。另外，当曲拐不均布时，还有无限数量的不同的曲拐的角度布置。
总之，应指出的是，当编排气缸的发火顺序号时，气缸的顺序总是逆转动方向编号，即对于顺时针转动的发动机来说，气缸的编号反时针地进行，相反，对于反时针转动时的发动机，则对其顺时针编号。
在图1a至1P中，示意性示出了本发明的特别优越的发火顺序曲柄星形图，图1a，1c，1e，1g，1i，1k，1m，1o，涉及带有13个缸的二冲程柴油发动机，其中，气缸按顺序编号，标有1的缸位于传动装置侧。
图1b，1d，1f，1h，1j，1l，1n，1p涉及带有13个缸的二冲程柴油发动机，其中，气缸按顺序编号，标有1的气缸位于远离传动装置侧的那一端。
该自然式活塞一气缸内燃机有13个缸成一直列布置，当气缸的编号从发动机气缸排的一端开始按顺序进行时，气缸1～7的发火顺序按顺序或二个缸或三个缸按组一起进行。

Claims (12)

1.压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，特别是低速二冲程柴油发动机，其特征在于，十三个缸直线排列，其中，发动机的曲轴这样设计，即使得气缸1～7的发火顺序以二个缸和三个缸为一组按顺序进行，其中，气缸的编号从发动机气缸排的二端中的一端开始按顺序进行。
2.如权利要求1所述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，其特征在于，其中，当气缸从传动装置侧按顺序编号时，从反时针方向看从传动装置侧开始的该13个缸的发火顺序是下列之一：
1/8/13/7/2/5/12/9/4/3/10/11/6(图1a)或
1/7/12/9/2/5/10/11/4/3/8/13/6(图1c)或
1/7/13/8/2/5/11/10/4/3/9/12/6(图1e)或
1/8/11/9/2/4/12/10/3/5/7/13/6(图1g)或
1/8/12/7/3/4/13/9/2/5/10/11/6(图li)或
1/9/12/7/2/6/10/11/3/4/8/13/5(图1k)或
1/7/12/8/3/4/11/10/5/2/9/13/6(图1m)或
1/7/12/8/3/5/10/11/4/2/9/13/6(图1o)
当气缸从远离传动装置侧的那一端按顺序编号时，从反时针方向看从传动装置侧开始时该13个缸的发火顺序是下列之一：
1/7/12/9/2/5/10/11/4/3/8/13/6(图1b)或
1/8/13/7/2/5/12/9/4/3/10/11/6(图1d)或
1/6/12/9/3/4/10/11/5/2/8/13/7(图1f)或
1/8/13/6/3/5/12/10/2/4/11/9/7(图1h)或
1/5/12/9/4/3/8/13/6/2/7/11/10(图1j)或
1/9/13/5/2/7/12/8/4/3/11/10/6(图1l)或
1/8/13/7/2/6/11/10/3/4/9/12/5(图1n)或
1/8/13/7/2/6/11/9/4/3/10/12/5(图1p)。
3.如权利要求1或2所述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，其特征在于，其中，连续发火各缸的曲轴曲拐的转角度差至少约为360°/13。
4.如权利要求1或2所述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，其特征在于，其中，连续发火各缸的曲轴曲拐的转角差在0°至2×360°/13范围内。
5.压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，特别是低速二冲程柴油发动机，其特征在于，十三个缸直线排列，其中，发动机的曲轴这样设计，即使得气缸1～7的发火顺序以二个缸和三个缸为一组按部分一起而部分顺序进行，其中，气缸的编号从发动机气缸排的二端中的一端开始按顺序进行。
6.如权利要求5所述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，其特征在于，其中，当气缸从传动装置侧按顺序编号时，从反时针方向看从传动装置侧开始的该13个缸的发火顺序是下列之一：
1/8/13/7/2/5/12/9/4/3/10/11/6(图1a)或
1/7/12/9/2/5/10/11/4/3/8/13/6(图1c)或
1/7/13/8/2/5/11/10/4/3/9/12/6(图1e)或
1/8/11/9/2/4/12/10/3/5/7/13/6(图1g)或
1/8/12/7/3/4/13/9/2/5/10/11/6(图1i)或
1/9/12/7/2/6/10/11/3/4/8/13/5(图1k)或
1/7/12/8/3/4/11/10/5/2/9/13/6(图1m)或
1/7/12/8/3/5/10/11/4/2/9/13/6(图1o)
当气缸从远离传动装置侧的那一端按顺序编号时，从反时针方向看从传动装置侧开始时该13个缸的发火顺序是下列之一：
1/7/12/9/2/5/10/11/4/3/8/13/6(图1b)或
1/8/13/7/2/5/12/9/4/3/10/11/6(图1d)或
1/6/12/9/3/4/10/11/5/2/8/13/7(图1f)或
1/8/13/6/3/5/12/10/2/4/11/9/7(图1h)或
1/5/12/9/4/3/8/13/6/2/7/11/10(图1j)或
1/9/13/5/2/7/12/8/4/3/11/10/6(图1l)或
1/8/13/7/2/6/11/10/3/4/9/12/5(图1n)或
1/8/13/7/2/6/11/9/4/3/10/12/5(图1p)。
7.如权利要求5或6所述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，其特征在于，其中，连续发火各缸的曲轴曲拐的转角度差至少约为360°/13。
8.如权利要求5或6所述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，其特征在于，其中，连续发火各缸的曲轴曲拐的转角差在0°至2×360°/13范围内。
9.压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，特别是低速二冲程柴油发动机，其特征在于，十三个缸直线排列，其中，发动机的曲轴这样设计，即使得气缸1～7的发火顺序以二个缸或三个缸为一组一起进行，其中，气缸的编号从发动机气缸排的二端中的一端开始按顺序进行。
10.如权利要求9所述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，其特征在于，其中，当气缸从传动装置侧按顺序编号时，从反时针方向看从传动装置侧开始的该13个缸的发火顺序是下列之一：
1/8/13/7/2/5/12/9/4/3/10/11/6(图1a)或
1/7/12/9/2/5/10/11/4/3/8/13/6(图1c)或
1/7/13/8/2/5/11/10/4/3/9/12/6(图1e)或
1/8/11/9/2/4/12/10/3/5/7/13/6(图1g)或
1/8/12/7/3/4/13/9/2/5/10/11/6(图1i)或
1/9/12/7/2/6/10/11/3/4/8/13/5(图1k)或
1/7/12/8/3/4/11/10/5/2/9/13/6(图1m)或
1/7/12/8/3/5/10/11/4/2/9/13/6(图1o)
当气缸从远离传动装置侧的那一端按顺序编号时，从反时针方向看从传动装置侧开始时该13个缸的发火顺序是下列之一：
1/7/12/9/2/5/10/11/4/3/8/13/6(图1b)或
1/8/13/7/2/5/12/9/4/3/10/11/6(图1d)或
1/6/12/9/3/4/10/11/5/2/8/13/7(图1f)或
1/8/13/6/3/5/12/10/2/4/11/9/7(图1h)或
1/5/12/9/4/3/8/13/6/2/7/11/10(图1j)或
1/9/13/5/2/7/12/8/4/3/11/10/6(图1l)或
1/8/13/7/2/6/11/10/3/4/9/12/5(图1n)或
1/8/13/7/2/6/11/9/4/3/10/12/5(图1p)。
11.如权利要求9或10所述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，其特征在于，其中，连续发火各缸的曲轴曲拐的转角度差至少约为360°/13。
12.如权利要求9或10所述的压缩点火二冲程往复活塞式内燃机，其特征在于，其中，连续发火各缸的曲轴曲拐的转角差在0°至2×360°/13范围内。
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