CN108561236B - 可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机，该可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套包括：气缸套上部；以及与气缸套上部同轴设置的气缸套下部，其上设置有扫气口；其中，扫气口随气缸套下部沿气缸套上部的轴线移动，改变扫气相位，且气缸套下部在移动过程中，其与气缸套上部保持气密性连接。本公开提供可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机将传统的直流扫气式二冲程发动机气缸套在靠近扫气口上端位置分为上下两部分，通过上下交错的齿形结构相互啮合，实现扫气口整体上下移动，以改变扫气相位，从而可以根据实际工况作出适当调整，使发动机达到满足要求的动力性、经济性和排放性。

Description

可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机

技术领域

本公开涉及直流扫气式二冲程发动机气缸套技术领域，尤其涉及一种可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机。

背景技术

二冲程发动机充入新鲜空气并排出废气的全过程叫扫气过程。没有良好的扫气过程，发动机不可能正常运转。所以，扫气过程既是发动机工作过程不可缺少的组成部分，又是决定发动机动性、经济性和排放性极为重要的环节。

直流扫气式二冲程发动机缸套下部沿周向开有若干扫气口，在活塞下行冲程中，排气阀打开进行自然排气，随着活塞的继续下行，当活塞上边缘，更具体说当第一道活塞环上边缘经过扫气口上端使扫气口与气缸内联通时，扫气口开启，此时刻为扫气正时时刻，新鲜空气进入气缸进行扫气、换气等过程。活塞继续下行，扫气口开启的面积逐渐增大，直到活塞将扫气口完全开启后达到下止点并上行，逐渐关闭扫气口。扫气相位直接影响换气质量的好坏和缸内新鲜充量的多少，进而影响发动机的动力性、经济性和排放性。

然而，在实现本公开的过程中，本申请发明人发现，现有技术中的发动机气缸套中扫气口的位置固定在缸套上，因此扫气相位也是固定的，无法根据实际工况作出适当调整，使发动机满足动力性、经济性和排放性的要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机，以缓解现有技术中的发动机扫气相位无法根据实际工况作出适当调整，使发动机满足动力性、经济性和排放性要求的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供一种可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套，包括：气缸套上部；以及气缸套下部，与所述气缸套上部同轴设置，包括：扫气口，设置在所述气缸套下部上，用于发动机扫气；其中，所述扫气口随所述气缸套下部沿所述气缸套上部的轴线移动，改变扫气相位，且所述气缸套下部在移动过程中，其与所述气缸套上部保持气密性连接。

在本公开的一些实施例中，其中：所述气缸套上部和所述气缸套下部在其二者的连接处均对应设置有：内圈，沿所述气缸套上部或所述气缸套下部的周向设置；凸齿，间隔设置在所述内圈的顶面上，且所述气缸套上部的所述凸齿与所述气缸套下部的所述凸齿交错设置并相互啮合；以及外圈，套设在所述内圈的外侧并凸出所述内圈的所述顶面，与所述凸齿的外侧壁贴合设置，且所述外圈的凸出高度介于所述内圈的顶面与所述凸齿的齿顶面之间；其中，所述气缸套下部移动过程中，所述气缸套上部的凸齿和所述气缸套下部中的凸齿相互啮合，并且所述外圈套设在啮合的所述凸齿外侧，维持所述气缸套上部与所述气缸套下部的气密性连接。

在本公开的一些实施例中，其中：所述气缸套上部与所述气缸套下部完全闭合时，所述气缸套上部的外圈和所述气缸套下部的外圈顶面贴合；所述气缸套上部和所述气缸套下部中，所述凸齿的高度均相等，且所述外圈的高度为所述凸齿的高度的二分之一。

在本公开的一些实施例中，每个所述凸齿的两侧分别设置有槽和脊，且所述气缸套上部和所述气缸套下部中相邻两所述凸齿啮合时，所述脊嵌入相邻的所述凸齿的所述槽中。

在本公开的一些实施例中，所述外圈贴合所述凸齿的一侧设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封圈，所述密封圈与所述凸齿贴合设置；和/或所述凸齿的内侧和所述内圈的内侧棱均设置有倒角；和/或所述外圈、所述内圈和所述凸齿的部分或全部一体设置。

根据本公开的另一个方面，还提供一种可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套组件，包括：本公开提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套；以及扫气相位调节装置，与所述气缸套下部连接，用于支撑所述气缸套下部、驱动所述气缸套下部沿所述气缸套上部的轴线移动，调节扫气相位。

在本公开的一些实施例中，所述扫气相位调节装置包括：N个液压缸，沿所述气缸套下部的周向均匀分布并分别与所述气缸套下部连接；N个位移传感器，用于分别检测每个所述液压缸的位移大小；N个电磁比例换向阀，与N个所述液压缸连接，其根据所述位移传感器检测的位移大小控制相应的所述电磁比例换向阀的开度；以及供油装置，与N个所述电磁比例换向阀连接，用于供油；其中，N≥3。

在本公开的一些实施例中，所述供油装置包括：油箱，用于储存液压油；滤油器，与所述油箱连接，用于过滤液压油；单向阀，与所述滤油器连接，用于单向通过液压油；油泵，与单向阀连接，用于对液压油加压，其与电动机连接；泵后滤油器，与所述油泵连接，并与N个所述电磁比例换向阀连接，用于进一步过滤液压油；以及溢流阀，设置在所述油泵和所述泵后滤油器之间的支路上，用于在泵后油路出现堵塞的情况下排出液压油。

根据本公开的再一个方面，还提供一种可变扫气相位的直流扫气式发动机，其中：该直流扫气式发动机的气缸套为本公开提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套；且该直流扫气式发动机气缸套中的气缸套下部连接有扫气相位调节装置，该扫气相位调节装置用于支撑所述气缸套下部、驱动所述气缸套下部沿所述气缸套上部的轴线移动，调节扫气相位。

在本公开的一些实施例中，该可变扫气相位的直流扫气式发动机为船用二冲程柴油机。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)将传统的直流扫气式二冲程发动机气缸套在靠近扫气口上端位置分为上下两部分，通过上下交错的齿形结构相互啮合，实现扫气口整体上下移动，以改变扫气相位，从而可以根据实际工况作出适当调整，使发动机达到满足要求的动力性、经济性和排放性；

(2)通过设置高度相等的凸齿，且外圈的高度设置为凸齿高度的二分之一，从而使气缸套下部的运动幅度能够达到凸齿高度的二分之一，从而扩大扫气相位的调整范围；

(3)通过凸齿的脊结构与相邻的凸齿的槽结构相嵌入，组成类似导轨滑块的机构，为气缸套下部的移动提供导向，同时加强了对缸内气体的密封；

(4)通过设置密封圈，从而保证扫气相位改变时(即气缸套下部移动时)缸内气体的密封；

(5)沿内圈的顶面间隔设置凸齿，能够保证缸套的内表面不会沿周向出现完整的断带，进而避免活塞环发生卡阻；

(6)通过设置倒角，能够防止活塞环经过时出现卡阻而损坏活塞环。

附图说明

图1为本公开实施例提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的分解结构示意图。

图2为图1所示可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的结构主视图。

图3为图2所示可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的结构俯视图。

图4为图2中所示可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的A-A方向剖视图。

图5为图3中所示可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的B-B方向剖视图。

图6为本公开实施例提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机扫气相位调节装置的液压原理图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

10-气缸套上部；

20-气缸套下部；

21-扫气口；

30-内圈；

31-倒角；

40-凸齿；

41-槽；

42-脊；

43-倒角；

50-外圈

51-密封槽；

60-液压缸；

70-位移传感器；

80-电磁比例换向阀；

90-供油装置；

91-滤油器；

92-单向阀；

93-油泵；

94-泵后滤油器；

95-溢流阀。

具体实施方式

本公开实施例提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机将传统直流扫气式二冲程发动机气缸套在靠近扫气口上端位置分为上下两部分，通过上下交错的齿形结构相互啮合，从而实现扫气口整体上下移动，以改变扫气相位，进而可以根据实际工况作出适当调整，使发动机达到满足要求的动力性、经济性和排放性。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

图1为本公开实施例提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的分解结构示意图。图2为图1所示可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的结构主视图。图3为图2所示可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的结构俯视图。图4为图2中所示可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的A-A方向剖视图。图5为图3中所示可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套的B-B方向剖视图。

根据本公开的一个方面，提供一种可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套，如图1所示，包括：气缸套上部10；以及气缸套下部20，与气缸套上部10同轴设置，该气缸套下部20包括：扫气口21，设置在气缸套下部20上，用于发动机扫气；其中，扫气口21随气缸套下部20沿气缸套上部10的轴线往复移动，改变扫气相位，且气缸套下部20在移动过程中，其与气缸套上部10保持气密性连接，将传统的直流扫气式二冲程发动机气缸套在靠近扫气口上端位置分为上下两部分，通过上下交错的齿形结构相互啮合，实现扫气口整体上下移动，以改变扫气相位，从而可以根据实际工况作出适当调整，使发动机达到满足要求的动力性、经济性和排放性。

在本公开的一些实施例中，如图1至图5所示，其中：气缸套上部10和气缸套下部20在其二者的连接处均对应设置有：内圈30，沿气缸套上部10或气缸套下部20的周向设置；凸齿40，间隔设置在内圈30的顶面上，且气缸套上部10的凸齿40与气缸套下部20的凸齿40交错设置并相互啮合；以及外圈50，套设在内圈30的外侧并凸出内圈30的顶面，与凸齿40的外侧壁贴合设置，且外圈50的凸出高度介于内圈30的顶面与凸齿40的齿顶面之间；其中，气缸套下部20移动过程中，气缸套上部10的凸齿40和气缸套下部20中的凸齿40相互啮合，并且外圈50套设在啮合的凸齿40外侧，维持气缸套上部10与气缸套下部20的气密性连接。

在本公开的一些实施例中，气缸套下部20的运动幅度满足下式：

Z≤min[z₁，z₂]

其中，Z表示气缸套下部20的运动幅度；z₁为气缸套上部10与气缸套下部20完全闭合时，气缸套下部20中的凸齿40的齿顶面与气缸套上部10中的外圈50的顶面之间的距离；z₂为气缸套上部10与气缸套下部20完全闭合时，气缸套上部10中的凸齿40的齿顶面与气缸套下部20中的外圈50的顶面之间的距离，当气缸套下部20的运动幅度满足上式时，能够确保在运动过程中，气缸套上部10与所述气缸套下部20始终保持气密性连接。

在本公开的一些实施例中，其中：气缸套上部10与气缸套下部20完全闭合时，气缸套上部10的外圈50和气缸套下部20的外圈50顶面贴合；气缸套上部10和气缸套下部20中，凸齿40的高度均相等，且外圈50的高度为凸齿40的高度的二分之一，通过设置高度相等的凸齿40，且外圈50的高度设置为凸齿40高度的二分之一，从而使气缸套下部20的运动幅度能够达到凸齿40高度的二分之一，从而扩大扫气相位的调整范围。

在本公开的一些实施例中，如图1和图4所示，每个凸齿40的两侧分别设置有槽41和脊42，且气缸套上部10和气缸套下部20中相邻两凸齿40啮合时，脊42嵌入相邻的凸齿40的槽41中，通过凸齿40的脊42结构与相邻的凸齿40的槽41结构相嵌入，组成类似导轨滑块的机构，为气缸套下部20的移动提供导向，同时加强了对缸内气体的密封。

在本公开的一些实施例中，如图1和图5所示，外圈50贴合凸齿40的一侧设置有密封槽51，密封槽51内设置有密封圈，密封圈嵌入密封槽51中与凸齿40贴合设置，其中，气缸套上部10中的密封圈在气缸套上部10中的凸齿40和气缸套下部20中的凸齿40啮合时，与气缸套下部20中的凸齿40外表面贴合；气缸套下部20中的密封圈在气缸套上部10中的凸齿40和气缸套下部20中的凸齿40闭合时，与气缸套上部10中的凸齿40外表面贴合，通过设置密封圈，从而保证扫气相位改变时(即气缸套下部20移动时)缸内气体的密封。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，凸齿40的内侧棱和内圈30的内侧棱均设置有倒角31(或43)，通过设置倒角，能够防止活塞环经过时出现卡阻而损坏活塞环。

在本公开的一些实施例中，如图5所示，外圈50、内圈30和凸齿40的部分或全部一体设置，实际应用中，可分别铸造气缸套上部10和气缸套下部20，再使用铣床等加工工具加工出内圈30、凸齿40、外圈50和密封槽51等结构，从而使内圈30、凸齿40和外圈50一体设置；或，使用多个组件拼合，例如：内圈30和凸齿40一体加工，外圈50采用独立组件。

在本公开的一些实施例中，如图4所示，槽41和脊42的横截面为矩形等任何能够实现气缸套下部20导向、气缸套上部10和气缸套下部20密封以及气缸套上部10和气缸套下部20啮合的形状均可。

图6为本公开实施例提供的直流扫气式发动机扫气相位调节装置的液压原理图。

根据本公开的另一个方面，还提供一种可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套组件，包括：本公开实施例提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套；以及扫气相位调节装置，与气缸套下部20连接，用于支撑气缸套下部20、驱动气缸套下部20沿气缸套上部10的轴线往复运动。

在本公开的一些实施例中，如图6所示，扫气相位调节装置包括：N个液压缸60，沿气缸套下部20的周向均匀分布并分别与气缸套下部20连接；N个位移传感器70，用于分别检测每个液压缸60的位移大小；N个电磁比例换向阀80，与N个液压缸60连接，其根据位移传感器70检测的位移大小控制相应的电磁比例换向阀80的开度；以及供油装置90，与N个电磁比例换向阀80连接，用于供油；其中，N≥3，当气缸套下部20需要调整位置时，供油装置90向电磁比例换向阀80中供油，电磁比例换向阀80向液压缸60内注油，从而控制液压缸60升起或降下，同时位移传感器70检测液压缸60的位移量，并控制相应的电磁比例换向阀80的开度，从而控制该液压缸60的位移速度，进而使N个液压缸60保持相同速度升降，实现气缸套下部20的平稳升降。

在本公开的一些实施例中，如图6所示，供油装置90包括：油箱，用于储存液压油；滤油器91，与油箱连接，用于过滤液压油；单向阀92，与滤油器91连接，用于单向通过液压油；油泵93，与单向阀92连接，用于对液压油加压，其与电动机连接，由电动机提供动力；泵后滤油器94，与油泵93连接，并与N个电磁比例换向阀80连接，用于进一步过滤液压油；以及溢流阀95，设置在油泵93和泵后滤油器94之间的支路上，用于在泵后油路出现堵塞的情况下排出液压油，降低危险。

根据本公开的另一个方面，还提供一种可变扫气相位的直流扫气式发动机，其中：该直流扫气式发动机的气缸套为本公开实施例提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套；且该直流扫气式发动机气缸套中的气缸套下部20连接有扫气相位调节装置，该扫气相位调节装置用于支撑气缸套下部20、驱动气缸套下部20沿气缸套上部10的轴线移动，调节扫气相位。

在本公开的一些实施例中，该直流扫气式发动机为船用二冲程柴油机。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套、组件及发动机将传统直流扫气式二冲程发动机气缸套在靠近扫气口上端位置分为上下两部分，通过调整气缸套下部的位置，实现扫气口整体上下移动，以改变扫气相位，进而可以根据实际工况作出适当调整，使发动机达到满足要求的动力性、经济性和排放性。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如前面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套，包括：

气缸套上部；以及

气缸套下部，与所述气缸套上部同轴设置，包括：

扫气口，设置在所述气缸套下部上，用于发动机扫气；

其中，所述扫气口随所述气缸套下部沿所述气缸套上部的轴线移动，改变扫气相位，且所述气缸套下部在移动过程中，其与所述气缸套上部保持气密性连接；

所述气缸套上部和所述气缸套下部在其二者的连接处均对应设置有：

内圈，沿所述气缸套上部或所述气缸套下部的周向设置；

凸齿，间隔设置在所述内圈的顶面上，且所述气缸套上部的所述凸齿与所述气缸套下部的所述凸齿交错设置并相互啮合；以及

外圈，套设在所述内圈的外侧并凸出所述内圈的所述顶面，与所述凸齿的外侧壁贴合设置，且所述外圈的凸出高度介于所述内圈的顶面与所述凸齿的齿顶面之间；

其中，所述气缸套下部移动过程中，所述气缸套上部的凸齿和所述气缸套下部中的凸齿相互啮合，并且所述外圈套设在啮合的所述凸齿外侧，维持所述气缸套上部与所述气缸套下部的气密性连接；

每个所述凸齿的两侧分别设置有槽和脊，且所述气缸套上部和所述气缸套下部中相邻两所述凸齿啮合时，所述脊嵌入相邻的所述凸齿的所述槽中；所述凸齿的内侧和所述内圈的内侧棱均设置有倒角。

2.根据权利要求1所述的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套，其中：

所述气缸套上部与所述气缸套下部完全闭合时，所述气缸套上部的外圈和所述气缸套下部的外圈顶面贴合；

所述气缸套上部和所述气缸套下部中，所述凸齿的高度均相等，且所述外圈的高度为所述凸齿的高度的二分之一。

3.根据权利要求1所述的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套，所述外圈贴合所述凸齿的一侧设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封圈，所述密封圈与所述凸齿贴合设置；和/或

所述外圈、所述内圈和所述凸齿的部分或全部一体设置。

4.一种可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套组件，包括：

如上述权利要求1至3中任一项所述的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套；以及

扫气相位调节装置，与所述气缸套下部连接，用于支撑所述气缸套下部、驱动所述气缸套下部沿所述气缸套上部的轴线移动，调节扫气相位。

5.根据权利要求4所述的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套组件，所述扫气相位调节装置包括：

N个液压缸，沿所述气缸套下部的周向均匀分布并分别与所述气缸套下部连接；

N个位移传感器，用于分别检测每个所述液压缸的位移大小；

N个电磁比例换向阀，与N个所述液压缸连接，其根据所述位移传感器检测的位移大小控制相应的所述电磁比例换向阀的开度；以及

供油装置，与N个所述电磁比例换向阀连接，用于供油；

其中，N≥3。

6.根据权利要求5所述的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套组件，所述供油装置包括：

油箱，用于储存液压油；

滤油器，与所述油箱连接，用于过滤液压油；

单向阀，与所述滤油器连接，用于单向通过液压油；

油泵，与单向阀连接，用于对液压油加压，其与电动机连接；

泵后滤油器，与所述油泵连接，并与N个所述电磁比例换向阀连接，用于进一步过滤液压油；以及

溢流阀，设置在所述油泵和所述泵后滤油器之间的支路上，用于在泵后油路出现堵塞的情况下排出液压油。

7.一种可变扫气相位的直流扫气式发动机，其中：

该直流扫气式发动机的气缸套为如上述权利要求1至3中任一项所述的可变扫气相位的直流扫气式发动机气缸套；且

该直流扫气式发动机气缸套中的气缸套下部连接有扫气相位调节装置，该扫气相位调节装置用于支撑所述气缸套下部、驱动所述气缸套下部沿所述气缸套上部的轴线移动，调节扫气相位。

8.根据权利要求7所述的可变扫气相位的直流扫气式发动机，该直流扫气式发动机为船用二冲程柴油机。