CN208040546U - 气缸套总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气缸套总成，包括：气缸套，包括内缸套和嵌套在内缸套外的外缸套，内缸套与外缸套间形成有冷却腔，进而提供一对端盖，以在气缸套的两端封接冷却腔，并且一端盖上设有进液口，另一端盖上设有出液口；冷却液箱，通过循环管路与气缸套上的进液口和出液口配接，并且该冷却液箱上设有散热翅片；循环泵，配置在循环管路上；其中，内缸套上部内壁具有环形凹槽，进而提供嵌入环形凹槽的耐磨衬套，该耐磨衬套的内柱面与内缸套其余内柱面共面。依据本实用新型的气缸套总成中的气缸套使用寿命比较长。

Description

气缸套总成

技术领域

本实用新型涉及一种气缸套总成，其中的气缸套是发动机上的活塞缸套。

背景技术

随着高速化、大功率及增压技术的发展，发动机的强化程度不断提高势必引起发动机热负荷增加，从而使得气缸盖和气缸套的温度偏高，润滑条件恶化，气缸磨损加剧。因而，如何降低发动机气缸套的热应力，则是提高其整机性能的重要研究课题，气缸镜面的磨损有以下几种情况：正常磨损、磨料磨损、熔着磨损等。

正常磨损时活塞环与气缸镜面摩擦引起的，也称为摩擦磨损。气缸镜面的最大磨损位置是活塞在上止点时第一环附近的位置，往往形成一个明显的台阶。原因在于在此位置，活塞环对气缸镜面压力最大，加上气缸上端的温度较高，金属的抗磨性下降，同时，活塞在上止点时速度为零，油膜则不容易形成，所以气缸镜面下部的磨损也较大一些。

磨料磨损是由于吸入空气中含尘土较多，或者严重积碳而造成的。尘土是从上部吸入，积碳也是在上部形成，所以气缸镜面上部磨损比较大。机油是从下往上甩，硬微粒受重力影响作用，因而气缸下部磨损比较显著。磨料磨损的特征是从气缸镜面沿活塞运动方向均匀的平行直线状的拉伤痕迹。

熔着磨损的原因主要是在润滑不足的情况下而产生的。活塞和活塞环在气缸镜面中作高速往复运动。润滑不足。工作面之间不能形成油膜，两者摩擦面就有极其微小的部分金属直接接触，由于摩擦形成的局部高散热不走而蓄积到一定程度时就会使二者熔融粘接。此时，如果油膜及时恢复，使这些微小熔着部分脱落而不扩展；如果油膜恢复迟缓，微小的熔着会扩展，导致在很大范围内发生异常的熔着磨损，亦即通常所谓的拉缸。

熔着磨损一般发生在气缸镜面上部靠近第一环在上止点位置，局部的金属熔融粘着并带有不均匀不规则边缘的沟痕和褶皱。拉缸现象也容易发生在未经磨合的内燃机立即带负荷工作的情况下。因为未经磨合的内燃机气缸镜面较粗，油膜不易形成，气缸镜面与活塞表面凸起处往往发生微小的金属接触，由此造成熔着磨损，甚至发生咬死现象。

一般认为主要是由于气缸套的震动和变形引起的。因为在一个工作循环中，活塞作用在气缸的侧压力反复变化，这就促使气缸套发生剧烈震动和变形。根据对某柴油机的测量，气缸套振动频率约为1200次/S，振幅约为0.016~0.08mm。高频率振动的结果，使气缸套外壁的冷却水与气缸套不断发生分裂和撞击，冷却水一旦与气缸套分离，就会形成局部真空，接着溶解在冷却水中的空气就会析出，而产生气泡，同时冷却水在低压情况下也很容易蒸发形成气泡，附着在气缸套外壁上。当冷却水返回来的时候，这些气泡被挤入气缸套外壁微小的针孔中。当气泡受到高压冲击破裂时，就在破裂区附近产生压力冲击波，其值可达数十个大气压，并以极短促的时间冲击针孔周围的金属，致使金属剥落。在下一次冲击时，已露出的新金属表面又继续被剥掉。如此反复，针孔就发展成穴蚀。

中国专利文献CN205936864U公开了一种双层气缸套，其中内套采用高铬白口抗磨铸铁管，并与外套一体熔铸成型。一体熔铸工艺上比较简单，但因存在内套这一预先存在的固体件，后期浇入的钢液。因此，内套在砂型中的定位，以及内套作为金属件，热量传导速度比较快的问题不太容易解决。熔铸容易产生界面层，造成内套与外套间的结合力往往没有预期的好。此外，对于双层的气缸套，缸体壁厚增加，尽管金属的热传导能力比较强，但仍然会造成内层散热不良。

在一些实现中，在单层气缸套的表面设置磨合层和耐腐蚀层，对气缸套的壁厚增加有限，不过随着磨合层的脱落，气缸套的本体仍然需要直接与活塞接触。具体参见中国专利文献CN205744169U。

中国专利文献CN1558102A则采用双相不锈钢气缸套，并对气缸套做渗氮处理。如前所述，对于气缸套，其各处对耐腐蚀性的要求并不相同，整体提高耐腐蚀性可以显著提高其使用寿命，但也会存在比较大的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种气缸套使用寿命比较长的气缸套总成，其在双层气缸套的基础上配合冷却系统，以克服双层气缸套中内层套冷却不佳的问题。

依据本实用新型的实施例，提供一种气缸套总成，包括：

气缸套，包括内缸套和嵌套在内缸套外的外缸套，内缸套与外缸套间形成有冷却腔，进而提供一对端盖，以在气缸套的两端封接冷却腔，并且一端盖上设有进液口，另一端盖上设有出液口；

冷却液箱，通过循环管路与气缸套上的进液口和出液口配接，并且该冷却液箱上设有散热翅片；

循环泵，配置在循环管路上；

其中，内缸套上部内壁具有环形凹槽，进而提供嵌入环形凹槽的耐磨衬套，该耐磨衬套的内柱面与内缸套其余内柱面共面。

上述气缸套总成，可选地，端盖开有对内缸套和外缸套定位的定位槽。

可选地，每一端盖所开定位槽为一条，于气缸套的径向，该定位槽的外槽面用于对外缸套外壁定位，内槽面用于对内缸套内壁定位。

可选地，在定位槽内设有聚四氟乙烯密封圈。

可选地，端盖在轴向开有用于装配的螺钉孔；

螺钉孔环形阵列在端盖上，阵列单元是径向的一对螺钉孔，其一螺钉孔对位于内缸套，另一螺钉孔对位于外缸套。

可选地，进液口和出液口各有一对，并且两进液口连心线，以及两出液口连心线均过气缸套轴线。

可选地，两进液口连心线与两进液口连心线正交。

可选地，环形凹槽配置为：

自内缸套上端端面延续至一止口台；或

在内缸套上口具有一内凸环，自内凸环起向内缸套下口侧成型出环形凹槽。

可选地，环形凹槽的轴向长度为内缸套长度的十分之一~六分之一。

可选地，所述冷却液箱配有风扇。

依据本实用新型的实施例，气缸套采用内缸套与外缸套的双层缸套结构，并且内外缸套通过一对端盖装配为一个总成，内外缸套及端盖间封接成冷却腔，在缸套实体部分整体变厚的条件下，提高缸套内壁面（实质是内缸套内壁面）的冷却效果，不致在气缸体实体部分增厚的条件下，内壁面散热不良。内外缸套在实体部分厚度相同的条件下，因存在冷却腔，可以使其抗剪截面系数更高，整体刚度更高。对于内缸套，对其局部进行加强，即在内缸套上部内壁设置环形凹槽，用于嵌装耐磨衬套，整体成本低，并且整体使用寿命比较长。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中双层气缸套结构示意图。

图2为一实施例中一种端盖结构示意图。

图3为一实施例中一种液箱结构示意图。

图4为一种内缸套结构示意图。

图中：1.进液口，2.下端盖，3.外缸套，4.上端盖，5.出液口，6镶槽，7.内缸套，8.螺钉孔，9.定位槽，10.隔环凸起，11.液孔，12.进液口，13.箱体，14.出液口，15.散热翅片，16.止口台。

具体实施方式

在本领域，应当理解，气缸套在发动机上的安装一般是竖置或者斜置，斜置状态下，气缸套的轴线与竖直面间的夹角通常小于30度，无论对于竖置还是斜置，其都有明确的上和下。

气缸套惯常的结构是基于气缸套轴线的回转体，因此，其具有明确的轴向、径向和周向。

对于双层气缸套，明确的是，外缸套3的内径大于等于内缸套7的外径，而在本实用新型中，外缸套3的内径大于内缸套7的外径，从而两者在同轴线装配时，两者之间会留有空腔，进而通过下端盖2和上端盖4的封接形成冷却腔。

区别于传统的气缸套，在本实用新型的实施例中整合为气缸套总成，其包含气缸套和辅助气缸套冷却的部分，可以理解的是，两层缸套之间冷却腔的存在并不排除发动机中水套的使用，水套仍然是要存在的，冷却腔只用于在气缸套整体厚度偏大的情况下进行初级的内缸套7的强制冷却，以降低内缸套7的温度。

在图1所示的结构中，是气缸套总成的主体部分，即气缸套，其包括内缸套7和嵌套在内缸套7外的外缸套3，内缸套7与外缸套3间共轴线，不过并不要求有非常严格的同轴度。基于前述的内容可知，外缸套3的内径大于内缸套7的外径，从而内缸套7与外缸套3间形成有冷却腔。

提供一对端盖，如图1中所示的下端盖2和上端盖4，两个端盖一方面用于冷却腔两端的封接，另一方面用于内缸套7与外缸套3在两端的固定连接，图1中显示，内缸套7和外缸套3均通过螺钉与相应端的端盖固定连接。

在图1和图2所示的结构中，螺钉孔8环形阵列在端盖上，阵列单元是径向的一对螺钉孔，其一螺钉孔8对位于内缸套7，另一螺钉孔8对位于外缸套3。

在一些实施例中，外缸套3与端盖之间之间采用螺纹连接，其中外缸套3具有外螺纹，端盖具有内螺纹，两者之间螺纹连接。对于端盖与内缸套7之间则采用端盖轴向的螺钉连接。

图1所示为较佳实施例，图中可见，上端盖4设有出液口5，下端盖2上设有进液口1，而在另一些实施例中，上端盖4设置进液口1，下端盖2设置出液口5。优选上端盖4设有出液口5，下端盖2上设有进液口1的方案，可以让冷却液有更好的分散性，实质在靠近下端盖2处，有一部分冷却液会处于相对静稳的状态，原则上进液口1越多，处于静稳状态的冷却液就会越少，不过进液口1较多时，管路配置相对比较麻烦，一般进液口1数量不宜多于四个，最多不宜超过八个，当进液口1数量较多时，可以采用配液盘进行配液，配液盘提供一个环形的液腔，液腔朝向所配端盖的面开有与进液口1相适配的液孔，液腔容积相对较大，从而各处压力相对均衡。

在图3中示出了一种冷却液箱结构，其整体上是板式结构，可以采用板式换热器结构，具有比较大的散热面积。同时，在图3中可见，冷却液箱的箱体13的板面阵列有散热翅片15，以提高散热能力。

在图3中，箱体13上开有进液口12、出液口14，通过循环管路与气缸套上的进液口1和出液口5配接，对此，可以理解的是，进液口12与出液口5配接，出液口14与进液口1配接，其中，将循环泵设置在用于进液口12与出液口5配接的循环管路上。

在一些实施例中，循环泵也可以设置在用于出液口14与进液口1配接的循环管路上。

对于所使用的冷却液，优选沸点相对较高的丙二醇。

图1中可见，内缸套7上部内壁具有环形凹槽，如图1中所示的镶槽6，在图4中为一实施例中所示环形凹槽构造，自内缸套7的上端镗削一段，然后从该端嵌入耐磨衬套。

在一些实施例中，镗削的起点不是内缸套7的上端端面，而是靠内一点，留出2mm，由于耐磨衬套并不需要太厚，例如采用锡青铜套，可以基于热油浸内缸套7，进而把冷的锡青铜套放入环形凹槽，内缸套7冷却后可实现耐磨衬套与环形凹槽的可靠配合。

可以理解的是，耐磨衬套与未被镗削的内缸套7的内柱面共同构建用于与活塞配合的内柱面，因此，要求耐磨衬套与内缸套7的内柱面间具有比较高的同轴度，一般而言，可以在镶嵌了耐磨衬套后，再进行镗缸，这要求内缸套7留有加工余量，从而可以在镶嵌了耐磨衬套后再镗内孔，使复合的内缸套7具有整体上相对光洁的内柱面。

在图2所示的结构中，是一种端盖装配面侧结构示意图，图中可见，该端盖开有对内缸套7和外缸套3定位的定位槽9。即内缸套7和外缸套3的装配精度，主要由定位槽9来确定。

可以理解的是，缸套的横断面是环形，那么所对应的定位槽9也是环形结构，并且在端盖上，定位槽9适配于内缸套7和外缸套3个设有一条定位槽9，也可以两者共用一个定位槽9的结构。对于后者，即每一端盖所开定位槽9为一条的情形，从而在气缸套的径向，该定位槽6的外槽面用于对外缸套3外壁定位，内槽面用于对内缸套3内壁定位，结构比较简单，并且也易于密封。对于前者，即适配于内外缸套，均设有一条定位槽9，定位精度相对更高。

当每一端盖具有两条定位槽9时，如图示2所示，液孔11的开设影响相对较大，主要是两条定位槽9之间会存在一个环形的凸起，如图2中所示的隔环凸起10。

另外，为了提高端盖与内缸套7和外缸套3间装配的密封性能，在定位槽9内设有聚四氟乙烯密封圈，聚四氟乙烯密封圈属于高温密封圈，其工作温度可以达到250摄氏度。

另外，聚四氟乙烯自身属于防腐蚀材料，几乎不溶于所有的溶剂，包括汽油和柴油在内，因此，应用于发动机中，不容易产生溶剂腐蚀，也不容易产生热损坏。

在图1所示的结构中，进液口1和出液口5各有一对，并且两进液口1连心线，以及两出液口5连心线均过气缸套轴线，该种结构有利于冷却液在冷却腔内有较好的分散度。

另外，如图1所示，两进液口1连心线与两进液口5连心线正交，可以进一步提高冷却腔内冷却液的分散度，减少处于相对静稳状态的冷却液的量。

一般而言，如背景技术部分所述，气缸套易于失效的部分集中在内缸套7的上部，为此，对该部分进行加强，加以对应的，环形凹槽的轴向长度为内缸套7长度的十分之一~六分之一。环形凹槽不宜过长，否则会较大的增加成本。

另外，关于如图3所示的冷却液箱，可以进一步为其提供配有风扇，以提高强制冷却能力。

Claims (10)

1.一种气缸套总成，其特征在于，包括：

气缸套，包括内缸套和嵌套在内缸套外的外缸套，内缸套与外缸套间形成有冷却腔，进而提供一对端盖，以在气缸套的两端封接冷却腔，并且一端盖上设有进液口，另一端盖上设有出液口；

冷却液箱，通过循环管路与气缸套上的进液口和出液口配接，并且该冷却液箱上设有散热翅片；

循环泵，配置在循环管路上；

其中，内缸套上部内壁具有环形凹槽，进而提供嵌入环形凹槽的耐磨衬套，该耐磨衬套的内柱面与内缸套其余内柱面共面。

2.根据权利要求1所述的气缸套总成，其特征在于，端盖开有对内缸套和外缸套定位的定位槽。

3.根据权利要求2所述的气缸套总成，其特征在于，每一端盖所开定位槽为一条，于气缸套的径向，该定位槽的外槽面用于对外缸套外壁定位，内槽面用于对内缸套内壁定位。

4.根据权利要求2或3所述的气缸套总成，其特征在于，在定位槽内设有聚四氟乙烯密封圈。

5.根据权利要求1~3任一所述的气缸套总成，其特征在于，端盖在轴向开有用于装配的螺钉孔；

螺钉孔环形阵列在端盖上，阵列单元是径向的一对螺钉孔，其一螺钉孔对位于内缸套，另一螺钉孔对位于外缸套。

6.根据权利要求1所述的气缸套总成，其特征在于，进液口和出液口各有一对，并且两进液口连心线，以及两出液口连心线均过气缸套轴线。

7.根据权利要求6所述的气缸套总成，其特征在于，两进液口连心线与两进液口连心线正交。

8.根据权利要求1所述的气缸套总成，其特征在于，环形凹槽配置为：

自内缸套上端端面延续至一止口台；或

在内缸套上口具有一内凸环，自内凸环起向内缸套下口侧成型出环形凹槽。

9.根据权利要求8所述的气缸套总成，其特征在于，环形凹槽的轴向长度为内缸套长度的十分之一~六分之一。

10.根据权利要求1所述的气缸套总成，其特征在于，所述冷却液箱配有风扇。