一种新型十字头式二冲程直流扫气活塞装置的装配方法

1.本发明涉及柴油发动机领域，特别是涉及十字头式二冲程柴油发动机的活塞的装配方法。


背景技术：

2.与四冲程柴油发动机相比，二冲程柴油发动机具有效率高、功率大、工作可靠、寿命长、可燃用劣质燃油等优点，但其也存在是燃烧不充分、热负荷严重等问题，而造成这一问题的重要原因是换气质量不良，这也是制约此类柴油发动机发展的瓶颈之一。现有的二冲程柴油发动机的换气形式有弯流扫气和直流扫气两种形式，其中弯流扫气方式存在换气质量较差、气缸受热不均匀易变形等问题，而直流扫气方式则克服了上述缺点，是现代船舶用大型柴油发动机的主要换气形式。
3.现有的直流扫气方式如图1所示，在气缸套的下部圆周面上开有扫气孔，扫气路径为：扫气箱—扫气口—气缸套内部—排气阀，空气以一定的仰角近似切向进入气缸，进气由水平方向改为竖直方向，有较大的速度损失，且旋转上升的空气在到达排气口(吹逐废气)之前有较长的路径，且各横截面上，空气形成漩流，在燃烧室中间形成旋流中心，与空气相比废气密度小、粘度大，易于聚积在旋流的中心区域，该区域上方是排气阀的阀冠，常规设计阀冠直径是缸套直径的0.32～0.5倍，阀冠阻碍了这些废气的顺利排出。有资料分析，中心区域大小取决于扫气的速度和空气密度，速度越高，密度越大，中心废气区域直径越大，影响排气质量，同时，扫气速度越高，进入气缸的空气越靠近气缸的内壁向上流动，从而冲刷气缸内壁，形成“室壁激冷效应”，导致气缸壁温度过低，影响燃烧效率，此外，由于扫气孔开在气缸套内壁上，活塞环随活塞运动时上下剐蹭扫气孔容易造成断环事故，且活塞顶部由于长期作用在高温高压环境中，也极易造成烧蚀龟裂，现有的直流扫气结构下，更换活塞环或活塞，需要将活塞、活塞杆和气封函等附件一并吊出，牵连工程大且容易污染曲柄箱，维修困难。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供的新型十字头式二冲程直流扫气活塞装置的装配方法，至少能够部分的解决现有技术中存在的问题，为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
5.一种新型十字头式二冲程直流扫气活塞装置的装配方法，其特征在于，所述扫气活塞装置包括气缸，扫气活塞组件，活塞杆，气封函和缓冲环，所述气缸包括气缸套和气缸头，所述扫气活塞组件包括扫气活塞和进气阀，所述扫气活塞由活塞头和活塞座圈构成，所述装配方法包括以下步骤：
6.s1：将气封函装入活塞杆；
7.s2：将活塞杆和气封函整体从气缸套上部吊入；
8.s3：将活塞杆的下端和曲柄箱内的十字头连接，将气封函安装到曲柄箱上壁的安装孔内，解开吊具；
9.s4：将活塞杆盘车至上止点，将缓冲环装复；
10.s5：将扫气活塞组件吊起，并沿气缸套将扫气活塞的活塞座圈缓缓穿过活塞杆，使进气阀落在活塞杆上；
11.s6：解开吊具，将进气阀旋紧到活塞杆的头部；
12.s7：气缸头及附件反序装复。
13.更进一步地，步骤s5中扫气活塞组件的装配包括以下步骤：
14.s51：将气阀拆装工具装入进气阀上部的螺纹安装孔，将进气阀放入活塞头，使气阀拆装工具自活塞头的扫气口处伸出；
15.s52：将活塞座圈通过螺钉在端面和活塞头紧固。
16.更进一步地，步骤s6中将进气阀旋紧到活塞杆的头部具体包括以下步骤：
17.s61：用手搬动气阀拆装工具，通过反复试探将进气阀螺纹与活塞杆螺纹入扣；
18.s62：判定入扣无误后，用钢管插入气阀拆装工具，顺时针转动进气阀直至紧固；
19.s63：卸掉气阀拆装工具，将丝堵装入进气阀上部的螺纹安装孔。
20.本发明的装配方法相比现有技术具有以下明显的优点：安装维修方便，活塞杆和扫气活塞组件分开安装，且可以先把扫气活塞组件装配好，然后再整体吊装入气缸内进行装配，更换活塞环或者进气阀时，只需将进气阀从活塞杆上拧下，即可将扫气活塞组件从气缸套内吊出，不需要拆卸活塞杆和气封函等附件，也不需要打开曲柄箱，大大改善了工作强度。
附图说明
21.图1为现有的直流扫气方式结构示意图；
22.图2为本发明的直流扫气活塞装置结构示意图(进气阀关闭，并省略了导风叶片)；
23.图3为本发明的直流扫气活塞装置结构示意图(进气阀打开，并省略了导风叶片)；
24.图4为活塞头的结构示意图；
25.图5为活塞座圈的结构示意图；
26.图6为活塞头和活塞座圈装配后的结构示意图；
27.图7为进气阀的剖视图；
28.图8为气阀拆装工具的结构示意图；
29.图9为本发明的直流扫气活塞装置的装配方法流程图。
30.附图标记：1、气缸，1.1、气缸套，2、扫气活塞，2.1、活塞头，2.1.1、扫气口，2.1.2、第一导风叶片，2.2、活塞座圈，2.2.1、外圈，2.2.2、内圈，2.2.3、第二导风叶片，3、进气阀，3.1、细牙螺纹孔，3.2、通气孔、3.3、螺纹孔，4、活塞杆，5、气封函，6、缓冲环，7、气阀拆装工具(共2个)。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
32.如图2～图7所示，一种新型十字头式二冲程直流扫气活塞装置，包括气缸1，扫气
活塞组件2、3，和活塞杆4，所述气缸1包括气缸套1.1和气缸头，所述扫气活塞组件2、3包括扫气活塞2和进气阀3，所述扫气活塞2由活塞头2.1和活塞座圈2.2构成，进气阀3位于扫气活塞2内部并与活塞杆4的一端可拆连接，活塞杆4依次穿过活塞座圈2.2和气封函5并在另一端与曲柄箱内的十字头连接，气封函5安装在曲柄箱上壁的隔板中，所述活塞头2.1的顶部中央设有扫气口2.1.1，所述进气阀3与扫气口2.1.1相配合并通过活塞杆4的运动实现进气阀3的打开与关闭。
33.所述活塞座圈2.2包括外圈2.2.1和内圈2.2.2，内圈2.2.2在轴向长度上比外圈2.2.1长，使活塞座圈2.2在通过轴线的截面上整体呈圆台形，内圈2.2.2的轴向长度设置较长的目的是便于对活塞杆4进行导向，活塞座圈2.2和活塞头2.1通过端面螺钉紧固，活塞头2.1和活塞座圈2.2构成的整体和气缸套1.1相配合。
34.所述活塞头2.1内腔设有第一导风叶片2.1.2，所述活塞座圈2.2的外圈2.2.1和内圈2.2.2之间还设有第二导风叶片2.2.3，活塞头2.1和活塞座圈2.2紧固时第一导风叶片2.1.2和第二导风叶片2.2.3的对应叶片共面。
35.所述第二导风叶片2.2.3从外圈2.2.1延伸到内圈2.2.2并沿着圆周均布，且第二导风叶片2.2.3与内圈的外壁相切。
36.第一导风叶片2.1.2在径向方向延伸的距离比第二导风叶片2.2.3小，以保证其和进气阀3之间具有一定的径向间隙，间隙在1.5
‑
3mm，防止进气阀3上下运动时与第一导风叶片2.1.2发生干涉。
37.活塞座圈2.2和气封函5之间还设有缓冲环6，缓冲环6的下表面与气封函5的上表面相接触，所述活塞杆4穿过缓冲环6的中部通孔，缓冲环除缓解活塞下行冲击力之外，在结构上上下圈可相对转动(脉动)，可使活塞落座时小幅偏转研磨阀口接触面，起到研阀器的作用。
38.所述进气阀3的上表面设置为上凸的曲面，且通过下表面设有的细牙螺纹孔3.1与活塞杆4头部紧固，进气阀3的侧面设有与细牙螺纹孔3.1连通的通气孔3.2，便于和活塞杆4安装时排气以使连接更加紧固，进气阀3的上表面还设有便于安装的螺纹孔3.3。
39.如图2和图8～9所示，本发明的新型十字头式二冲程直流扫气活塞装置的装配方法，包括以下步骤：
40.s1：将气封函5装入活塞杆4；
41.s2：将活塞杆4和气封函5整体从气缸套1.1上部吊入；
42.s3：将活塞杆4的下端和曲柄箱内的十字头连接，将气封函5安装到曲柄箱上壁的安装孔内，解开吊具；
43.s4：将活塞杆4盘车至上止点，将缓冲环6装复；
44.s5：将扫气活塞组件2、3吊起，并沿气缸套1.1将扫气活塞2的活塞座圈2.2缓缓穿过活塞杆4，使进气阀3落在活塞杆4上；
45.s6：解开吊具，将进气阀3旋紧到活塞杆4的头部；
46.s7：气缸头及附件反序装复。
47.更进一步地，步骤s5中扫气活塞组件2、3的装配包括以下步骤：
48.s51：安装气阀拆装工具7装入进气阀3上部的螺纹安装孔3.3，将进气阀3放入活塞头2.1，使气阀拆装工具7自活塞头2.1的扫气口2.1.1处伸出；
49.s52：将活塞座圈2.2通过螺钉在端面和活塞头2.1紧固。
50.更进一步地，步骤s6中将进气阀3旋紧到活塞杆4的头部具体包括以下步骤：
51.s61：用手搬动气阀拆装工具7，通过反复试探将进气阀3螺纹与活塞杆4螺纹入扣；
52.s62：判定入扣无误后，用钢管插入气阀拆装工具7，顺时针转动进气阀3直至紧固；
53.s63：卸掉气阀拆装工具7，将丝堵装入进气阀3上部的螺纹安装孔3.3。
54.如需拆卸该扫气活塞装置，只需与上述步骤相反进行操作即可。
55.本发明的扫气活塞装置的具体工作原理如下：
56.首先，活塞杆4和进气阀3向上运动，进气阀3逐渐关闭，当进气阀3与活塞头2.1接触后进气阀3完全关闭，活塞杆4和进气阀3以及扫气活塞2整体继续向上运动，压缩空气，直到上止点位置喷油点火燃烧，高温高压燃气推动扫气活塞2以及进气阀3和活塞杆4整体沿气缸套1.1向下运动，开始做功，此时进气阀3处于关闭状态，直到扫气活塞2与缓冲环6接触停止，进气阀3和活塞杆4继续向下运动，打开进气阀3，空气通过导风叶片穿过扫气口2.1.1进入气缸，开始扫气，直到下至点位置进气阀3开到最大，此时在惯性力的作用下活塞杆4带动进气阀3开始上行，开始下一个循环。
57.本发明的装配方法相比现有技术具有以下明显的优点：安装维修方便，活塞杆和扫气活塞组件分开安装，且可以先把扫气活塞组件装配好，然后再整体吊装入气缸内进行装配，更换活塞环或者进气阀时，只需将进气阀从活塞杆上拧下，即可将扫气活塞组件从气缸套内吊出，不需要拆卸活塞杆和气封函等附件，也不需要打开曲柄箱，大大改善了工作强度。
58.虽然本发明所阐述的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。