CN204299740U - 柴油发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柴油发动机，其活塞环断开形成两端口，两端口再连接形成封闭的环状，两端口分别具有向前突出的用于相互搭接的突出部。输出轴和启动拉盘总成背向设置，其中输出轴位于柴油发动机工作状态的正前方，启动拉盘总成位于柴油发动机工作状态的正后方；气缸头位于机体上方前端，油箱和消声器位于机体上方后端两侧。空气滤清器位于油箱和消声器之间并与进气管连接。本柴油发动机可以在不脱离对机器的控制下实现再次启动，从而大大提高启动效率和工作的安全性。本柴油机通过对活塞环的改进也提高了发动机工作的可靠性，同时空气过滤效果更好。

Description

柴油发动机

技术领域

本实用新型涉及内燃机技术改进，具体指一种草坪机用风冷柴油发动机，属于通用动力技术领域。

背景技术

随着城市的发展，城市绿化的投入越来越大。在许多城市和小镇，往往修建了大量草坪，草坪生长到了一定的时候，需要进行修剪，以保持园林的美景。为了修理草坪，现有技术设计了专门的小型草坪修剪机（简称草坪机）。草坪机的动力为柴油机，通常为单缸风冷小型柴油机。由于草坪机往往为手推式，功率都比较小，在修剪草坪的时候，如果枝叶较长，枝叶容易缠绕在刀具上，从而导致熄火，一旦熄火就需要重新启动。现有草坪修剪机柴油机设计中，都是通过启动拉盘手拉启动的，而启动拉盘通常都位于草坪修剪机的侧面，需要操作者绕到机器侧面重新进行启动，非常不便。同时，如果机器停在倾斜的草坪上，或者草坪上的草较松软，因为人启动时双手已经离开扶手，失去对机器的控制，故可能出现机器倾翻的危险。为了避免这种危险，不得不将机器停在一个比较安全的地方，但这又会影响启动过程。同时，现有的草坪修剪机柴油机组成部件布置较为松散，不够紧凑，导致机器整体体积偏大。

另外，由于草坪机在除草的过程中，会产生大量的碎削，到处飞舞，而任何发动机都有进气机构，在进气前虽然通过空气滤清器对空气进行清洁过滤，但如果空气滤清器负担过重，同样会影响空气滤清器过滤效果，最终影响发动机寿命。而草坪机工作产生的夹带有草渣的灰尘就很容易影响空气滤清器的过滤，一方面导致滤芯更换频繁，另一方面也损伤发动机。

除了草坪机外，除雪机、农耕机等动力机械也存在上述空气过滤和布置启动等问题。

活塞环是发动机重要的部件，活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。

由于发动机燃烧室的高温高压决定了活塞环工作环境的恶劣，因此对活塞环的结构和材质要求较高。工作时活塞环不断地往复运动，与汽缸壁来回摩擦，再加上燃烧室产生的高温高压，因此活塞环自身往往具有很高的温度，在高温下，活塞环具有膨胀变形的趋势。由于活塞环尺寸设计与周围部件（汽缸壁及活塞）的配合往往十分精密，因此哪怕较小的热膨胀也可能对其运行带来负面影响，甚至影响整个系统，特别是目前发动机向着高转速方向发展，这方面的影响会更加明显。鉴于此，一方面在活塞环的材料选择上就需要考虑热变形的影响，同时设计对应的克服热变形的结构就很有必要。但是现有的活塞环结构在克服热变形上并不十分理想。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种柴油发动机，本柴油机通过对活塞环的改进也提高了发动机工作的可靠性，同时空气过滤效果更好。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：

柴油发动机，包括油箱、空气滤清器、消声器、气缸盖罩、气缸头、缸体、活塞、活塞环、输出轴、操作手柄支架、启动拉盘总成、机体和进气管，其中空气滤清器位于油箱和消声器之间并与进气管连接；所述活塞环断开形成两端口，两端口再连接形成封闭的环状，两端口分别具有向前突出的用于相互搭接的突出部，其中一突出部与所在端内壁平滑突出，另一突出部沿所在端外壁平滑突出，两突出部的厚度之和为活塞环的壁厚；其中一突出部朝向另一突出部的面上形成有T字型凸筋，另一突出部相对的面上形成有用于容纳T字型凸筋的T形槽，T字型凸筋的高度为T形槽的深度，T字型凸筋位于T形槽内，其中T形槽的轮廓尺寸大于T字型凸筋，以使两者形成自调节用伸缩缝；

所述空气滤清器为油浴式空气滤清器，它主要包括空下盖、空上盖、金属滤芯、海绵滤芯、空外壳部件和中心气管，金属滤芯和海绵滤芯通过各自的安装座安装在空下盖内，空上盖与空下盖对接合拢形成一个封闭的圆筒结构并通过连接机构紧连接；在空上盖上端端面以及海绵滤芯和金属滤芯的中心位置分别设有一圆孔，中心气管依次通过上述圆孔伸入到空下盖内并位于空下盖底部的油浴池上方；

在空上盖上设有一进气圆筒，进气圆筒上设有若干进气孔；在进气圆筒内设有收口朝上的锥形筒，锥形筒与中心气管之间的环带上等角度设有若干粗滤叶片，所有粗滤叶片朝同一方向倾斜设置形成螺旋结构；进气圆筒和锥形筒之间通过环形连接板连接，进气圆筒上的进气孔位于环形连接板之下，在环形连接板上设有出尘口；空外壳部件与中心气管连接的同时由空外壳部件端面将进气圆筒压紧在空上盖上。

所述进气圆筒下端端面设有若干齿形缺口，该齿形缺口构成所述进气孔。

所述空上盖与空下盖合拢位置设有密封圈；在海绵滤芯和中心气管之间设有密封垫，密封圈和密封垫均为橡胶材料制成。

所述空外壳部件与中心气管的连接方式为：在中心气管上端面沿直径方向设有一横方，横方上设置一位于中心气管轴线的螺杆，空外壳部件套在螺杆上并通过螺母锁紧将空外壳部件端面压紧在进气圆筒上。

所述输出轴和启动拉盘总成背向设置，其中输出轴位于柴油发动机工作状态的正前方，启动拉盘总成位于柴油发动机工作状态的正后方；气缸头位于机体上方前端，油箱和消声器位于机体上方后端两侧；其中油箱位于机体左侧，消声器位于机体右侧，空气滤清器位于油箱和消声器之间并与进气管连接。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本柴油机活塞环两端搭接位置采用T字型凸筋位于T形槽内设计，两者形成自调节用伸缩缝，因此即使有较大热变形，该伸缩缝也能够很好的自适应。因此本活塞环能够从结构上避免热变形带来的影响，从而提高了柴油机的工作可靠性。

2、空气通过粗滤叶片和锥形筒的初步过滤，空气中80%以上的灰尘被离心力甩至进气圆筒和锥形筒之间的积尘槽中，再通过除尘口排出。通过该初步过滤，大大减轻了后续滤清段的滤清负担，提高了空滤器的整体滤清效果，延长了维护周期。

3、虽然进气和除尘都要通过进气圆筒上的进气口，但本产品对进气阻力无影响，与改进之前空气滤清器的进气阻力一致。

4、通过对空气滤清器进行上述改进后，本柴油发动机燃烧更充分，发动机工作更可靠。

5、本柴油机将输出轴位于柴油发动机工作状态的正前方，启动拉盘总成位于柴油发动机工作状态的正后方，一方面容易布置修剪刀具，另一方面启动拉盘总成位于机器后方，即使需要再次启动，也可以一只手控制住扶手，只需要腾出另一只手进行启动即可，不用象现有结构那样，需要绕到机器侧面，因此更方便，效率更高。同时由于操作者没有脱离对机器的控制，所以启动过程更加安全。

6、本柴油机油箱位于机体左侧，消声器位于机体右侧，空气滤清器位于油箱和消声器之间，这样既解决了加油时，由于消声器可能温度较高带来的安全隐患（因为两者离开较远，燃油不容易滴洒到消声器上），同时消声器工作时产生的高温也对旁边空气滤清器进入的空气有适当的预热作用，更利于再次启动，燃油燃烧更充分。

附图说明

图1-本实用新型柴油机整体布置示意图。

图2-图1后视图。

图3-本实用新型空气滤清器结构示意图。

图4-图3的B-B剖视图。

图5-本实用新型活塞环端口完全分开示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参见图1和图2，从图上可以看出，本实用新型柴油机，包括油箱31、空气滤清器32、消声器33、气缸盖罩34、气缸头35、输出轴36、操作手柄支架37、启动拉盘总成38、机体39和进气管40，其中空气滤清器32位于油箱31和消声器33之间并与进气管40连接。所述输出轴36和启动拉盘总成38背向设置，其中输出轴36位于柴油发动机工作状态的正前方，启动拉盘总成38位于柴油发动机工作状态的正后方；气缸头35位于机体39上方前端，油箱31和消声器33位于机体39上方后端两侧。具体地，所述油箱31位于机体39左侧，消声器33位于机体39右侧，空气滤清器32位于油箱31和消声器33之间并与进气管40连接。

本柴油机结构将输出轴36位于柴油发动机工作状态的正前方，启动拉盘总成38位于柴油发动机工作状态的正后方，一方面输出轴通过比较简单的结构即可容易布置修剪刀具，另一方面启动拉盘总成38位于机器后方，即使需要再次启动，也可以一只手控制住扶手，只需要腾出另一只手进行启动即可，不用象现有结构那样，需要绕到机器侧面，因此更方便，效率更高。同时由于操作者没有脱离对机器的控制，所以启动过程更加安全。

为了实现更合理的布置，本柴油机油箱31位于机体39左侧，消声器33位于机体39右侧，空气滤清器32位于油箱31和消声器33之间，这样既解决了加油时，由于消声器可能温度较高带来的安全隐患（因为两者离开较远，燃油不容易滴洒到消声器上），同时消声器工作时产生的高温也对旁边空气滤清器进入的空气有适当的预热作用，更利于再次启动，燃油燃烧更充分。

所述空气滤清器32为油浴式空气滤清器，为了减轻空气滤清器32的负担，本柴油机同时对其进行了改进。具体见图3和图4，从图上可以看出，其主要包括空下盖1、空上盖2、金属滤芯3、海绵滤芯4、空外壳部件5和中心气管6，金属滤芯3和海绵滤芯4通过各自的安装座安装在空下盖1内，空上盖2与空下盖1对接合拢形成一个封闭的圆筒结构并通过连接机构紧（卡箍7）连接。在空上盖上端端面以及海绵滤芯和金属滤芯的中心位置分别设有一圆孔，中心气管6依次通过上述圆孔伸入到空下盖1内并位于空下盖底部的油浴池8上方。空下盖底部形成油浴池用于盛装机油，在底部中心设有一环状的加油标尺9，用以表明机油不能超过环状加油标尺的高度。加油标尺9壁上设有若干通孔10，以使加油标尺内外机油相通，目的是保证机器倾斜时油浴池中心还有机油，不至于全部流到一边。

在空气进入油浴池之前设置一道粗滤环节以减轻后续滤清负担，具体结构为：在空上盖1上设有一进气圆筒11，进气圆筒11上设有若干进气孔12。在进气圆筒11内设有收口朝上的锥形筒13，锥形筒13与中心气管6之间的环带上等角度设有若干粗滤叶片14，所有粗滤叶片朝同一方向倾斜设置形成螺旋结构。进气圆筒11和锥形筒13之间通过环形连接板15连接，进气圆筒上的进气孔12位于环形连接板15之下，在环形连接板15上设有出尘口16。空外壳部件5与中心气管6连接的同时由空外壳部件5端面将进气圆筒11压紧在空上盖1上。在实际加工时，进气圆筒11、锥形筒13和环形连接板15采用透明的塑料材质一体成型。

所述进气圆筒11下端端面设有若干齿形缺口，该齿形缺口构成所述进气孔12。灰尘可以顺着空上盖上表面直接滑出进气口，这样更利于灰尘的彻底排出。

所述空上盖2与空下盖1合拢位置设有密封圈17，以避免空气在合拢位置产生泄漏。在海绵滤芯4和中心气管6之间设有密封垫18，以确保空气能全部通过海绵滤芯进行过滤。密封圈和密封垫均为橡胶材料制成。

作为一种连接方式，空外壳部件与中心气管的具体连接为：在中心气管6上端面沿直径方向设有一横方19，横方19上设置一位于中心气管轴线的螺杆20，空外壳部件5套在螺杆20上并通过螺母21锁紧将空外壳部件5端面压紧在进气圆筒11上。

本实用新型空气进入进气圆筒11后，由于粗滤叶片14的螺旋结构使空气通过粗滤叶片进入锥形筒时产生涡流，再加上锥形筒13的锥形结构，从而产生离心力使空气和空气中的大部分灰尘分离，灰尘因为离心力被甩出到进气圆筒和锥形筒之间的积尘槽中，并通过环形连接板上的出尘口16和进气圆筒上的进气口12从本空气滤清器排出。而空气则返向进入中心气管6并进入油浴池8将残留的部分灰尘吸附，再依次通过金属滤芯3和海绵滤芯4将空气中残留的灰尘过滤，从而通过多次处理后使从法兰22出去的空气是比较洁净的空气。

本实用新型同时对活塞环进行了改进，参见图5，活塞环断开形成两端口，两端口再连接形成封闭的环状，两端口分别具有向前突出的用于相互搭接的突出部51，其中一突出部51与所在端内壁平滑突出，另一突出部51沿所在端外壁平滑突出，两突出部的厚度之和为活塞环的壁厚。其中一突出部朝向另一突出部的面上形成有T字型凸筋，另一突出部相对的面上形成有用于容纳T字型凸筋的T形槽52，T字型凸筋的高度为T形槽52的深度，T字型凸筋位于T形槽52内，其中T形槽52的轮廓尺寸大于T字型凸筋，以使两者形成自调节用伸缩缝。

所述T形槽52与活塞环轴线平行的那段的宽度为T字型凸筋对应段宽度的1.5-2.0倍。相当于伸缩缝的宽度为突出的T字型结构对应段宽度的0.5-1倍尺寸，这样可以保证两者结合后有足够的热变形空间。

所述T形槽的深度为所在端突出部厚度的1/3-2/3。这样的厚度设计，既保证了壁面厚度，又保证了连接强度。

所述活塞环的材质为马氏体不锈钢，硬度HRC为38-44，弹性模量为18000-20000㎏/mm²。通过材料进一步保证了活塞环的热稳定性、机械强度和耐磨性。

本实用新型由于活塞环两端搭接位置采用T字型凸筋位于T形槽内设计，两者形成自调节用伸缩缝，因此即使有较大热变形，该伸缩缝也能够很好的自适应。如果热变形较大时，两端口部分搭接，部分搭接时，活塞环内外壁上均有搭接缝，但由于搭接缝较小，所以不影响活塞环的功能。完全搭接时，活塞环内外壁上搭接部位平滑连接。因此本活塞环能够从结构设计上避免热变形带来的影响，从而提高了柴油机的工作可靠性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.柴油发动机，包括油箱、空气滤清器、消声器、气缸盖罩、气缸头、缸体、活塞、活塞环、输出轴、操作手柄支架、启动拉盘总成、机体和进气管，其中空气滤清器位于油箱和消声器之间并与进气管连接；其特征在于：所述活塞环断开形成两端口，两端口再连接形成封闭的环状，两端口分别具有向前突出的用于相互搭接的突出部，其中一突出部与所在端内壁平滑突出，另一突出部沿所在端外壁平滑突出，两突出部的厚度之和为活塞环的壁厚；其中一突出部朝向另一突出部的面上形成有T字型凸筋，另一突出部相对的面上形成有用于容纳T字型凸筋的T形槽，T字型凸筋的高度为T形槽的深度，T字型凸筋位于T形槽内，其中T形槽的轮廓尺寸大于T字型凸筋，以使两者形成自调节用伸缩缝；

所述空气滤清器为油浴式空气滤清器，它主要包括空下盖、空上盖、金属滤芯、海绵滤芯、空外壳部件和中心气管，金属滤芯和海绵滤芯通过各自的安装座安装在空下盖内，空上盖与空下盖对接合拢形成一个封闭的圆筒结构并通过连接机构紧连接；在空上盖上端端面以及海绵滤芯和金属滤芯的中心位置分别设有一圆孔，中心气管依次通过上述圆孔伸入到空下盖内并位于空下盖底部的油浴池上方；

在空上盖上设有一进气圆筒，进气圆筒上设有若干进气孔；在进气圆筒内设有收口朝上的锥形筒，锥形筒与中心气管之间的环带上等角度设有若干粗滤叶片，所有粗滤叶片朝同一方向倾斜设置形成螺旋结构；进气圆筒和锥形筒之间通过环形连接板连接，进气圆筒上的进气孔位于环形连接板之下，在环形连接板上设有出尘口；空外壳部件与中心气管连接的同时由空外壳部件端面将进气圆筒压紧在空上盖上。

2.根据权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于：所述进气圆筒下端端面设有若干齿形缺口，该齿形缺口构成所述进气孔。

3.根据权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于：所述空上盖与空下盖合拢位置设有密封圈；在海绵滤芯和中心气管之间设有密封垫，密封圈和密封垫均为橡胶材料制成。

4.根据权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于：所述空外壳部件与中心气管的连接方式为：在中心气管上端面沿直径方向设有一横方，横方上设置一位于中心气管轴线的螺杆，空外壳部件套在螺杆上并通过螺母锁紧将空外壳部件端面压紧在进气圆筒上。

5.根据权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于：所述输出轴和启动拉盘总成背向设置，其中输出轴位于柴油发动机工作状态的正前方，启动拉盘总成位于柴油发动机工作状态的正后方；气缸头位于机体上方前端，油箱和消声器位于机体上方后端两侧；其中油箱位于机体左侧，消声器位于机体右侧，空气滤清器位于油箱和消声器之间并与进气管连接。