专利名称：十字头型二冲程内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及十字头型二冲程内燃机，包括带有用于装曲轴的主轴承的底座;装在底座上的A-形曲轴箱，并且具有用于支承十字头的导向平面的横向加强板;及借助于拉杆螺栓与底座紧固在一起的气缸部分，该拉杆螺栓的部分长度在空心结构中延伸，该空心结构由导向平面和将导向平面后端与A-形曲轴箱的横向加强板连接的加强件构成。
这种类型之发动机从丹麦专利No.147383中可得知，其中，A-形曲轴箱的每个横向加强板由两个不规则四边形框架构成，该框架由向上延伸的一外法兰和一内法兰构成。这些法兰由两平行壁板如此地连接，即在框架内形成一空间。在每个框架上在尾端设置有导向平面，并带有与相关的壁板成锐角延伸的平板形的加强板。两壁板由垂直延伸的内板件进一步加强，该内板件与导向平面的加强件焊接到壁板上的地方对齐。与相邻的导向平面及所述两横向壁一起，内板件形成了一个只在高度方向在A-形曲轴箱的上部延伸的空心结构。一单个拉杆螺栓朝下延伸通过每个空心结构。在横向加强板的两壁板之间的内加强板上进行焊接是复杂的并且昂贵的，此外，横向加强板在发动机的纵向方向占据相当大的空间，这就使发动机具有大的总长度。如果该发动机用作船舶的推进发动机，由于较大的发动机装配长度使机舱加长，从而占据本可以用于装载货物的空间。
在公知的带A-形曲轴箱的十字头型二冲程发动机中，拉杆螺栓的下端紧固在发动机底座的底部中。拉杆螺栓之这种紧固对保证发动机曲轴箱在发动机运行期间能吸收由拉杆螺栓传递的很大的力，从而防止气缸部分，A-形曲轴箱与底座之间的水平面分开。
在一种已知的带A-形曲轴箱的两冲程十字头型发动机中，曲轴箱的横向加强板每个都设计作为位于一平面中并由圆柱形管截断的壁板，每个圆柱形管道装有一拉杆螺栓并基本上沿A形曲轴箱和底座的整个高度延伸。此外，该导向平面和拉杆螺栓管道设计为两个不相互加强的分离元件。这种曲轴箱的横向加强板的设计的另一个不合适的地方在于，拉杆螺栓管道在横向方向约占加强件柔性的90%，因此其大大地降低了加强件的横向刚性。此外，由于尺寸很大，因此拉杆螺栓管道制造成本高。
带有四边形部分的曲轴箱的小型二冲程十字头型发动机也是公知的。在这种发动机中，由横向壁，导向平面，曲轴箱的拉杆螺栓吸收的力比带A-形曲轴箱的大型二冲程发动机产生的力要小。此时，十字头由垂直滑动的扇形表面控制，该扇形表面由水平延伸的加强件与单层壁形式的横向加强件连接。该拉杆螺栓是相对小的双杆，拧入底座上端的螺孔中。
本发明的目的是为了减少或弥补带A形曲轴箱的大型十字头发动机中的上述不足之处，尤其是为了提供结构紧凑，设计简单的A-形曲轴箱，其中A-形曲轴箱的单个元件结合起来，从而使曲轴箱具有高的刚性，因此减少发动机运行期间传递给A-形曲轴箱相连接的元件的负荷。
为达到上述目的，根据本发明一方面之内容，对前序部分中提到的内燃机的改进的特征在于导向平面加强件朝下延伸至A-形曲轴箱的横向加强件的底部，并且拉杆螺栓的下端可固定于主轴承之上的水平高度的区域内的底座上。
A-形曲轴箱吸收出自拉杆螺栓应力的能力是由朝下延伸至曲轴箱底部的导向平面加强件改善，因封闭的空心结构之缘故，这还增加拉杆螺栓周围区域的A-形曲轴箱的扭曲刚性。因为A-形曲轴箱的高的局部刚性允许大的负荷作用于曲轴箱，即不再需要让底座承担从在曲轴箱相当大部分范围内固定的拉杆螺栓来的反作用力。因此底座正上方区域内A-形曲轴箱的合适的高压缩和扭曲刚性使得可以将拉杆螺栓固定在底座之一端，尽管存在大的拉杆螺栓力。因此其优点在于底座基本上不受由拉杆螺栓力的应力作用，尤其在于当拉杆螺栓拧紧时，底座中的主轴承孔不产生变形。
在底座上及拉杆螺栓周围区域A-形曲同箱的下部上的局部载荷可由制成单层壁板的A-形曲轴箱的横向加强件进一步得到适当的减少。该单层壁板的至少一个壁板位于A形曲轴箱内，在该壁板的两侧都带有一十字头平面，两十字头平面与相关的加强件及壁板一起构成两空心的结构，并且在这两个空心结构的每一个内有一拉杆螺栓延伸。位于壁板两侧成对使用的拉杆螺栓可以使单个拉杆螺栓上的力减少约一半，并且同时在十字头的两侧，在每个横向内加强件处，有两个空心结构用于承受压缩力及力矩。
根据本发明的A形曲轴箱，比先有的A-形曲轴箱大大地简化了制造，并且在发动机的纵向方向占据最小的空间，同时横向加强件具有高的横向刚性。
根据本发明另一方面之内容，在前序部分中提到的具A-形曲轴箱的十字头发动机之特征在于该A-形曲轴箱的横向加强件制成单层壁板，其至少一个壁板位于A-形曲轴箱内，在该壁板的两侧都带有一十字头平面，两十字头平面与相关的加强件及壁板一起构成两空心结构，并且在这两个空心结构的每一个内有一拉杆螺栓延伸。如上所述，这种设计一方面使拉杆螺栓力分布在双倍的拉杆螺栓上，且双倍的空心结构改善了横向加强件的压缩和扭曲刚性，同时也使横向加强件制造简单并在发动机纵向方向只占据极小的空间。
如上所述，底座上的拉杆螺栓的载荷可由朝下延伸至A形曲轴箱的横向加强板的底部的导向平面加强件得到适当的减小，并且借助于将拉杆螺栓的下端固定在位于主轴承上方区域的底座中也得以适当的减小。这种结构进一步改善了A-形曲轴箱抵抗拉杆螺栓周围区域大的局部应力的能力。
上述A-形曲轴箱由将拉杆螺栓管道与导向平面的加强件结合成一整体部分而得到更进一步之简化。
A形曲轴箱在拉杆螺栓周围区域的高的局部刚性可通过使每个带相关的加强件的导向平面的下端和/或上端分别与在A-形曲轴箱的相关横向加强件上的底部法兰和/或顶部法兰刚性相连而增加。本发明的实施例将参照示意附图更详细说明如下，其中
图1是发动机的横剖视图，图2和3是分别沿图1所示的发动机的Ⅱ-Ⅱ线和Ⅲ-Ⅲ剖开的局部放大剖视图;
图4是图1中发动机的曲轴箱之放大局部纵剖视图。
图1示出一大型二冲程透平增压内燃机，具有剖面形状为A-形的曲轴箱。在所示实施例中，该A-形曲轴箱还包括以标号3标明的气缸部分，该气缸部分位于中层底板4和装载发动机气缸套6的顶板5之间。但也可能将气缸部分3做成一个或多个单独的单元，其可具有垂直的外壁并装于A形曲轴箱的顶板上，在这种情况下，该顶板构成了中层底板4。A形曲轴箱装于发动机底座7的顶部，并且用于曲轴的主轴承8装于该底座7中。
图3中清楚地示出，A-形曲轴箱在每个缸之间由一连接纵向延伸的曲轴箱外壁10的贯通板9加强并且该壁板9沿高度方向从中层底板4延伸至两水平设置的法兰部分11，借助于该法兰部分11及底座上侧的相应法兰部分12，该A-形曲轴箱由螺栓紧固在一起。由于壁板9是连贯的，因此它给A-形曲轴箱带来了高的刚性。
用于承受作用于十字头上的横向力的垂直导向平面13装于壁板9上，例如由焊接固装。在内壁板9的两侧，两导向平面13相互横向地对置。每个导向平面的后侧由一垂直延伸的连接该导向平面与该壁板9的加强板14支承。如图示，该加强板14可由一与壁板成锐角布置的平板件构成，但也可用具有在水平面为四分之一圆形或四分之一椭圆形的加强板，这就意味着该加强板基本上沿与壁板9成直角的方向延伸。该导向平面13，加强板14及壁板9构成具高抗扭刚性的空心结构15。
气缸部分3和底座7借助于拉杆螺栓16紧固在一起，该拉杆螺栓16在空心结构15内在中层底板4和A-形曲轴箱的底部之间延伸。因此，该空心结构15的作用是作为拉杆螺栓的管道，从而当发动机工作时，给A-形曲轴箱带来所需要的抵抗由拉杆螺栓传递至曲轴箱的大的、变化的压缩力之压缩刚性。借助于将拉杆螺栓布置于每个空心结构中，每个气缸的燃烧爆发力在四个拉杆螺栓上均布，从而相对于在每个内壁板处只用两个拉杆螺杆的实施例的情况，减少了单个拉杆螺杆的预紧力。A-形曲轴箱的横向加强板作为单层壁板之设计与导板加强件及拉杆螺栓管道结合成一单独之单元，一方面保证了在发动机纵向方向A-形曲轴箱的横向加强板不会占据不必要的空间;另一方面由于只有少数几个元件需全部由外部焊接来组装，保证了横向加强板可由简单的方式制造出来。
拉杆螺栓的下端适于固定在底座上侧的螺孔中。这就带来了这样的优点，即在底座中由拉杆螺栓产生的拉伸力直接传至A形曲轴箱，所以带有主轴承的较低的底座部分不受这些拉伸力之影响。作为对螺孔的替代措施，在每个拉杆螺栓下部区域的底座可设计成一与向上延伸的出砂孔连接的凹腔，拉杆螺栓通过其中。拉杆螺栓的下端17此时通过将螺杆插入该凹腔中而固定。如果拉杆螺栓在底座7的上侧紧固，则A-形曲轴箱在底座之正上方区域可以由完全向下伸入法兰部分11中的加强板14带来合适的高的刚性。该加强板14可焊接到该法兰部分11上成由螺栓与其紧固在一起，因此该两元件是刚性地连接的。相应地，在其上端，加强件14可刚性地连接至中层底板4上或至A-形曲轴箱上的顶部法兰上。
由于气缸部分3远小于A形曲轴箱底部的宽度，因此，相对于拉杆螺栓力所需要的压缩刚性可由沿高度方向从中层底板4延伸至顶板5的横向壁18得到合适的提供。气缸部分3的压缩刚性也可通过将在气缸部分中的螺栓管道围住拉杆螺栓而取得。
如果拉杆螺栓按常规地固定于底座7的底部，那么按本发明，它仍可以具有简单的A-形曲轴箱的横向加强板的设计的优点，即使该加强板14不完全朝下延伸到A形曲轴箱的底部也是如此，然而将拉杆螺栓固定于底座上端最优。
权利要求
1.一种十字头型二种程内燃机，包括一带有用于装曲轴的主轴承的底座(7)，一个装于底座上的A-形曲轴箱并具有用于支承十字头导向平面(13)的横向加强件(9)，及由拉杆螺栓(16)将其与底座紧固的气缸部分(3)，该拉杆螺栓的部分长度在由导向平面和由加强件(14)将导向平面的后侧与A-形曲轴箱的横向加强件连接而形成的空心结构(15)内延伸，其特征在于该导向平面加强件(14)朝下延伸至A-形曲轴箱(2)的横向加强件(9)的底部，并且该拉杆螺栓(2)的下端(17)可固定于主轴承(8)上方区域的底座(7)上。
2.如权利要求1所述二冲程内燃机，其特征在于A-形曲轴箱的横向加强件制成单层壁板(9)形式，它的至少一个位于A-形曲轴箱内的壁板在其两端带有十字头平面(13)，两十字头平面及相关的加强件(14)与壁板(9)一起形成两空心结构(15)，并且在这两个空心结构的每个内有一拉杆螺栓(16)延伸。
3.一种十字头型二冲程内燃机，其包括一个带有用于装曲轴的主轴承(8)的底座(7)，一装于底座上的A形曲轴箱(2)并具有用于支承十字头导向平面(13)的横向加强件(9)，及由拉杆螺栓(16)将其与底座紧固的气缸部分(3)，该拉杆螺栓的部分长度在由导向平面和由加强件(14)将导向平面的后侧与A-形曲轴箱的横向加强件连接而成的空心结构(15)内延伸，其特征在于A形曲轴箱的横向加强件制成单层壁板(9)，其至少一个位于A形曲轴箱内的壁板在该壁板的两侧带有十字头平面，两十字头平面与相关的加强板(14)及壁板(9)一起形成两空心结构，并在该两空心结构的每个有一拉杆螺栓(16)在其中延伸。
4.如权利要求3所述的二冲程内燃机，其特征在于导向平面加强件(14)朝下伸展至A形曲轴箱的横向加强件(9)的底部，且拉杆螺栓的下端(17)可固定于主轴承(8)上方区域的底座(7)上。
5.如权利要求1，2或4中任一项所述二冲程内燃机，其特征在于每个导向平面(13)的下端同相关的加强件一起刚性地连接到相关的A-形曲轴箱的横向加强件上的底部法兰(11)。
6.如前述任一权利要求所述二冲程内燃机，其特征在于每个导向平面(13)的上端同相关的加强件一起刚性地连接到相关的A形曲轴箱的横向加强件上的顶部法兰(4)。
全文摘要
十字头型二冲程内燃机包括装于底座上的A形曲轴箱(2)及由拉杆螺栓(16)与底座紧固在一起的汽缸部分(3)。A形曲轴箱的横向加强件由单层壁板(9)构成，其两侧带有对置的导向平面(13)，后者的后侧由与壁板焊接在一起的垂直延伸的加强件(14)支承，壁板与导向平面及加强板一起形成一空心结构(15)。一拉杆螺栓(16)朝下延伸通过每个空心结构至固定于位于主轴承上方的底座中的螺栓下端(17)。加强板(14)朝下伸到A形曲轴箱的底部。
文档编号F16M1/08GK1093144SQ9311493
公开日1994年10月5日 申请日期1993年11月23日 优先权日1992年11月24日
发明者O·索伦森 申请人:曼.B及W柴油机公司