专利名称：可避免拉缸的油膜雾化燃烧式柴油机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种活塞式内燃机，特别涉及一种油膜雾化燃烧式柴油机的改进。
柴油机上的油膜雾化燃烧技术，在国外属于一种先进技术，国内在此方面起步甚晚，直到前几年，才开始在6E150C型直喷式柴油机的基础上研制了一种6E150C－ω7型油膜雾化燃烧式柴油机。这种柴油机主要由于采用了深型油膜雾化ω型燃烧室，使得燃油消耗率明显下降，由原来的175克／马力小时降至165克／马力小时，这对节能无疑是具有重大意义的。然而美中不足的是，由于燃烧室从气缸盖部位改装到活塞头部，从而使得本来温度就特别高的活塞头部的温度更高了，这种过高的温度，再加上柴油机本身结构方面存在的某些缺陷，使得本来就存在于一般柴油机上的拉缸问题，在这种新型的油膜雾化燃烧式柴油机上显得更加突出，活塞热膨胀加剧，气缸内壁与活塞(包括活塞气环)之间的非正常磨损十分严重，大大影响了这种柴油机的工作可靠性和工作寿命，妨碍了这种节能型柴油机的推广应用。
本实用新型的目的，在于针对产生拉缸现象的各种具体原因，提供一种解决上述拉缸问题的油膜雾化燃烧式柴油机，使得这种柴油机既节省燃油和机油，又能避免活塞(包括活塞气环)与气缸内壁之间不出现拉缸，从而提高柴油机的运行可靠性和工作寿命，有利于这种节能型柴油机的推广应用。
本实用新型是通过下述改进措施来实现的。要避免拉缸，首先要降低这种新型柴油机活塞头部的温度。为此，参见
图1，在活塞头部紧靠ω型燃烧室(1)的下部，设置给活塞头部散热的冷却腔，再通过一个循环的油路连续地供给冷却腔以常温的机油，通过活塞(8)的上下往复运动，机油在冷却腔里上下振荡，通过循环的机油不断将燃烧室(1)周围的热量带走，从而可将活塞头部的温度降低。上述循环油路的构成，可以利用原来机型上就有的机座油孔(20)、曲轴油孔(18)、连杆中心通孔(14)，连杆铜套外环槽(21)、连杆铜套环槽通孔(25)、连杆铜杆内环槽(6)形成一个连通的机油通路，再在此基础上将油路延续到冷却腔并形成循环即可。至于二冲程迥流扫气柴油机本身结构方面的缺陷所引起的拉缸，最突出的就是活塞气环的开口端的锐角与布置在气缸套中下部的进气口或排气口的锐边容易发生所谓“剪切”现象而造成的拉缸。这是因为位于活塞头部环槽中的活塞气环并未采取定位安装，随着活塞的上下运动，活塞气环可以在环槽内转动，当活塞气环的开口端与气缸套的进气口或排气口重合时，很容易发生“剪切”现象，不仅直接使活塞气环、活塞外壁及气缸内壁成片划伤，而且在环境高温，燃气窜入等各种因素共同作用下导致一系列恶性连锁反应使活塞热膨胀加剧而造成拉缸。为解决此问题，本实用新型将活塞气环实行定位安装，参见图2，即是将活塞气环(3)固定在活塞环槽中使得它不能在环槽中转动，并且还使得当活塞气环(3)随活塞(8)运行到进气口(9)或排气口(32)所在位置时，每个活塞气环(3)的开口端都避开进气口(9)和排气口(32)而对着进排气口之间的气缸内壁间隔，这样便可使得活塞气环(3)开口端的锐角与进气口(9)和排气口(32)的锐边避开接触从而无法形成“剪切”现象，于是消除由此而引起的拉缸。经分析研究证明，柴油机气缸套内的上窜机油也是导致拉缸的因素。本来气缸壁的润滑是依靠曲拐臂和连杆轴瓦两端大量的泄漏机油飞溅到缸壁上来维持的，但由此也造成括油环负担过重，括不干净，仍有一部分机油沿着缸壁窜进气环槽被炽热的燃气所碳化和窜进排气口被炽热的排气所碳化，并由此而造成引起拉缸的潜在因素。为此，本实用新型在紧靠气缸(11)的下端，装设一个用金属板做的挡油罩(15)(参见
图1及图5)，挡油罩(15)上端呈园筒形以固定在气缸(11)下端部，挡油罩(15)中心沿径向开设一直槽以让连杆(13)从中穿过并活动自如，挡油罩(15)下端两侧各伸出一根向下倾斜的集油管(35)，气缸(11)内壁上流下来的机油，沿挡油罩(15)内侧面流经集油管(35)，使机油集中成线地流至非运动件主轴瓦盖(16)上，再流回曲轴箱(19)，这样可减少机油飞溅进入气缸。从连杆(13)大头两端泄漏的飞溅油被挡油罩(15)挡住，不能进入气缸(11)内，使飞溅进入气缸(11)内的机油大大下降，既减轻了括油环(10)的负担，也使上窜机油量大大减少。实践证明，原机型柴油机的几个气缸外的水冷却系统所采用的单孔侧面进水方法，使得各缸水温温差太大，有时高达40℃，热负荷不均衡，散热不好温度过高的气缸无疑又给拉缸造成条件。因此，本实用新型对水冷却系统进行改造，即改原机单孔侧面进水冷却为双管纵向进水、横向分流的冷却方法，其具体作法可参见图6，在柴油机机体(12)内几个气缸(11)的两侧，各置入一根末端封闭的纵向进水管(37)，这两根纵向进水管(37)的首端都与总进水管(39)相连通，在这两根纵向进水管(37)靠几个气缸(11)的一侧，从进水端到末端均匀开设有若干个横向分流孔(38)，以将流进纵向进水管(37)的冷却水分流。
原机经以上改进，使得本实用新型的工作性能大为改观。改非冷活塞为循环机油振荡冷却活塞，降低了活塞顶部温度，活塞第一道环槽温度由原来247℃降为216℃，使活塞顶部温度场趋于合理；活塞气环采取定向安装后，不仅解决了气环口与进排气口发生“剪切”的问题，避免了活塞(包括活塞气环)与缸套之间相互划伤后引起的拉缸，而且气环定向磨合之后，其外园与缸套内园的几何形状吻合较好，有利于热的传导，增强了密封性，使燃油耗率进一步下降了2.5克／马力小时左右，同时由于气环外园与缸套贴合较好，也增强了气环的耐磨寿命；缸套下部安装挡油罩阻止了机油上窜，机油消耗率也明显下降；冷却水系统的改进，使柴油机各个气缸的温差由40℃左右减小到10℃以下。所有这些改进，使得本实用新型不仅保持了油膜雾化燃烧式柴油机的节能优点，而且消除了引起拉缸的各种因素，提高了柴油机的运行可靠性和工作寿命，因此值得推广应用。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型一个气缸内部的具体结构图；图2是本实用新型的冷却腔和循环油路的另一种开设结构图；图3是本实用新型活塞气环(3)定向安装的结构图；图4是本实用新型活塞销(22)与连杆(13)装配部分的放大结构图；图5是本实用新型挡油罩(15)的具体放大结构图6是本实用新型冷却水系统的结构示意图。
在
图1中活塞腔的开设，是在ω型燃烧室(1)的下部，开设一碗状的外冷却腔(2)，在这个外冷却腔(2)的中心实体部分，再开设一个园柱形的中间冷却腔(28)，外冷却腔(2)与中间冷却腔(28)之间开有数个相连通的冷却腔通孔(26)以流通冷却机油。在
图1中，与原机型机油通路相延续并通过冷却腔给活塞头部形成循环振荡冷却的油路是这样构成的，在活塞销(22)上部开设一个活塞销水平油孔(24)、一个活塞销中部垂直油孔(23)和两个活塞销端部垂直油孔(5)，其中活塞销中部垂直油孔(23)的上端与连杆铜套内环槽(6)相连通，另一端则与活塞销水平油孔(24)相连通，两个活塞销端部垂直油孔(5)的下端分别与活塞销水平油孔(24)的两端相连通；在活塞头部外冷却腔(2)的下方开有两个活塞头垂直油孔(4)，其上端分别与外冷却腔(2)相连通，另一端则分别与两个活塞销端部垂直油孔(5)的上端相连通；在中间冷却腔(28)的下方开设有回油孔(27)，其两端分别与中间冷却腔(28)及活塞(8)的内腔相连通。这样，从油泵压出的机油如果从机座油孔(20)注入，经原机型连通的油路到达连杆铜套内环槽(6)后，再经活塞销中部垂直油孔(23)、活塞销水平油孔(24)、活塞销端部垂直油孔(5)、活塞头垂直油孔(4)、外冷却腔(2)、冷却腔通孔(26)、中间冷却腔(28)、回油孔(27)及活塞(8)的内腔，最后流回曲轴箱(19)以形成循环。上述冷却腔及与原机型机油通路相延续的油路的开设，还可以如图2的结构所示，即是将冷却腔通孔(26)扩大而使外冷却腔(2)和中间冷却腔(28)连成一腔，将回油孔(27)扩大而使中间冷却腔(28)与活塞(8)内腔直接连通，在连杆(13)的顶端中心开一个孔与连杆铜套外环槽(21)相连通，并在此连杆顶端中心开孔中装入一喷油嘴(40)，这样，从机座油孔(20)进入的机油经原机型连通的油路到达连杆铜套外环槽(21)后，直接经喷油嘴(40)喷入外冷却腔(2)和中间冷却腔(28)，再经活塞(8)内腔流回曲轴箱(19)。参见
图1及图4，在供给活塞头部冷却腔的循环油路中，流经连杆铜套内环槽(6)的机油很容易沿着连杆铜套(7)的内壁与相套接的活塞销(22)的外壁之间的间隙泄漏出来，为了减少这种泄漏，本实用新型还在连杆铜套(7)的两端内部各加工一深而窄的端部内环形槽，并在这两个端部内环形槽中分别装入用磷铜做成开口形的油封圈(34)，油封圈(34)的厚度小于端部内环形槽的宽度，油封圈(34)的外径小于端部内环形槽的外径，油封圈(34)的内圈与活塞销(22)外壁的配合为过渡配合。这样，由于油封圈(34)与连杆铜套(7)的端部内环形槽之间具有足够的间隙，故当机油充满此间隙后，即可产生一定的压力，将两个油封圈(34)推向连杆铜套(7)端部内环形槽的外端侧壁，阻止机油向外部泄漏，从而保证有足够的机油进入外冷却腔(2)和中间冷却腔(28)以形成循环振荡冷却。在图3所示的活塞气环(3)进行定向安装的一种实施例中，从活塞(8)上端往下按顺序排列的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，Ⅳ道活塞气环(3)的开口端定向安装位置，如剖后的俯视图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ位置所示，显然这四道活塞气环(3)的开口端位置都是处于进排气口之间的间隔而避开进气口(9)和排气口(32)的。至于活塞气环(3)在环槽中的固定，图3中的实施例是在活塞气环(3)的开口端沿活塞气环径向并深入到活塞(8)径向内部打一深度适够的销孔，使该销孔中心正对着活塞气环(3)开口端接缝处，并在此销孔中插入一个活塞气环固定销(33)，即可阻止活塞气环(3)沿着活塞的环槽转动。在图5挡油罩(15)的这种具体结构中，挡油罩(15)的呈园筒形的上部做成开口形，在开口上装一螺杆螺母紧固件(36)，以将挡油罩(15)通过其呈园筒形的上部紧箍在气缸(11)的下端部。在图6的冷却水系统中，两根纵向进水管(37)的截面可以做成任何形状，为了保证各个横向分流孔(38)的流量基本接近，以实现各个气缸散热平衡温差小，可以将横向分流孔(38)的孔径沿纵向进水管(37)的进水端到封闭端依次逐渐减小，也可以将纵向进水管(37)的横截面面积沿纵向进水管(37)的进水端到封闭端逐渐由大变小。
在上述说明中，在附
图1中未被述及的附图标记是(17)——曲轴；(29)——气缸盖；(30)——气缸盖螺丝；(31)——喷油器。
权利要求1.一种可避免拉缸的油膜雾化燃烧式柴油机，包括机体(12)、气缸(11)、布置在气缸(11)缸套中下部的进气口(9)和排气口(32)、活塞(8)、位于活塞(8)头部的ω型燃烧室(1)、装于活塞(8)环槽中的活塞气环(3)和括油环(10)、连杆(13)、连杆铜套(7)、活塞销(22)、主轴瓦盖(16)、曲轴箱(19)、总进水管(39)以及由机座油孔(20)、曲轴油孔(18)、连杆中心通孔(14)、连杆铜套外环槽(21)、连杆铜套环槽通孔(25)、连杆铜套内环槽(6)所构成的机油通路，本实用新型的特征是a、在所述ω型燃烧室(1)的下部，设置给活塞头部散热的冷却腔；b、具有一个与所述机油通路相延续并通过所述冷却腔给活塞头部形成循环振荡油冷却的油路；c、将所述活塞气环(3)固定在活塞环槽中使得它不能在环槽中转动，且使得当活塞气环(3)随活塞(8)运行到进气口(9)或排气口(32)所在位置时，每个活塞气环(3)的开口端都避开进气口(9)和排气口(32)而对着进排气口之间的气缸内壁间隔；d、在紧靠所述气缸(11)的下端，装设一个用金属板做的挡油罩(15)，挡油罩(15)上端呈园筒形并固定在气缸(11)下端部，挡油罩(15)中心沿径向开设一直槽以让连杆(13)从中穿过并活动自如，挡油罩(15)下端两侧各伸出一根向下倾斜的集油管(35)；e、在所述机体(12)内几个气缸(11)的两侧，各置入一根末端封闭的纵向进水管(37)，这两根纵向进水管(37)的首端都与所述总进水管(39)相连通，在这两根纵向进水管(37)靠几个气缸(11)的一侧，从进水端到末端均匀开设有若干个横向分流孔(38)。
2.按照权利要求1规定的柴油机，其特征在于所述ω型燃烧室(1)下部的冷却腔，包括一个碗状的外冷却腔(2)和园柱形的中间冷却腔(28)，与所述机油通路相延续并通过冷却腔给活塞头部形成循环振荡油冷却的油路包括依次相连通的活塞销中部垂直油孔(23)、活塞销水平油孔(24)、活塞销端部垂直油孔(5)、活塞头垂直油孔(4)、外冷却腔(2)、冷却腔通孔(26)、中间冷却腔(28)、回油孔(27)及活塞(8)的内腔。
3.按照权利要求1规定的柴油机，其特征在于所述ω型燃烧室(1)下部的冷却腔，是碗状的外冷却腔(2)和中间冷却腔(28)连为一腔，且中间冷却腔(28)与活塞(8)的内腔直接连通，与所述机油通路相延续并通通过冷却腔给活塞头部形成循环振荡油冷却的油路，包括依次相连通的喷油嘴(40)、冷却腔(2，28)及活塞(8)的内腔。
4.按照权利要求1、2、3规定的柴油机，其特征在于，在所述连杆铜套(7)的两端各加工一深而窄的端部内环形槽，并在这两个端部内环形槽中分别装上用磷铜做成开口形的油封圈(34)，其厚度小于端部内环形槽的宽度，其外径小于端部内环形槽的外径，其内圈与活塞销(22)的配合为过渡配合。
5.按照权利要求1、2、3规定的柴油机，其特征在于，所述活塞气环(3)在环槽中的固定，是在活塞气环(3)的开口端沿活塞气环径向并深入到活塞(8)径向内部打一深度适够的销孔，使该销孔中心正对着活塞气环(3)开口端接缝处，然后在此销孔中插入一个活塞气环固定销(33)。
6.按照权利要求1、2、3规定的柴油机，其特征在于所述挡油罩(15)的呈园筒形的上部做成开口形，在开口上装一螺杆螺母紧固件(36)，以将挡油罩(15)紧箍在气缸(11)的下端部。
7.按照权利要求1、2、3规定的柴油机，其特征在于所述两根纵向进水管(37)的横截面可以做成任何形状，所述横向分流孔(38)的孔径沿纵向进水管(37)的进水端到封闭端依次逐渐减小。
8.按照权利要求1、2、3规定的柴油机，其特征在于所述两根纵向进水管(37)的横截面可以做成任何形状，并且横截面面积沿纵向进水管(37)的进水端到封闭端逐渐由大变小。
专利摘要本实用新型属于一种油膜雾化燃烧式柴油机的改进，其特点是在活塞头部燃烧室(1)的下部增设给活塞头部散热的冷却腔，并且构设循环的油路给冷却腔通以振荡的机油将活塞头部进行冷却；将活塞气环(3)的开口端实行方向固定的定位安装；在气缸(11)的下端装设一个挡油罩(15)；还将原型机的水冷却系统改为双管纵向进水、横向分流的冷却方式。通过以上改进，使得本实用新型既保持了原机型节省燃油和机油的特点，又具有避免拉缸的优良性能。
文档编号F02F1/12GK2036210SQ8821824
公开日1989年4月19日 申请日期1988年8月5日 优先权日1988年8月5日
发明者吴志干 申请人:湖南省长沙船舶厂