用于二冲程十字头式发动机的气缸衬套制造技术

一种用于内燃机特别是二冲程十字头式发动机的气缸衬套(1)，所述气缸衬套(1)具有：适合于与气缸盖(22)接合的第一端；在第二端附近位于所述气缸衬套(1)的壁(29)中的扫气口(18)；和在所述第一端附近位于所述气缸衬套(1)的壁(29)中的用于液体冷却剂的周向冷却凹部(31)，所述周向冷却凹部(31)具有位于所述气缸衬套(1)的壁(29)的外表面中的周向延伸开口。周向支撑构件(37)覆盖所述周向延伸开口，并且所述周向支撑构件(37)在所述第一端附近包围所述气缸衬套(1)的轴向范围中的部分(U)。

For the cylinder liner two stroke crosshead type engine

Especially for an internal combustion engine cylinder liner two stroke crosshead engine (1), the cylinder liner (1) is suitable for: and the cylinder cover (22) first end joint; located in the cylinder liner in the vicinity of a second end (1) of the wall (29) in the scavenging port (18) the cylinder liner; and is located between the first end (1) near the wall (29) in the circumferential direction for the liquid coolant cooling recess (31), the circumferential cooling recess (31) is positioned in the cylinder liner (1) of the wall (29) of the outer surface of the the circumferentially extending opening. The circumferential support member (37) covers the circumferential extended opening, and the circumferential support member (37) surrounds a portion of the axial range of the cylinder liner (1) near the first end (U).

【技术实现步骤摘要】
用于二冲程十字头式发动机的气缸衬套
该公开涉及一种用于内燃发动机、尤其是二冲程十字头式发动机的气缸衬套，该发动机具有在气缸衬套内在其纵向(轴向)方向上在下止点和上止点之间可运动的活塞，其中在该下止点时，位于气缸衬套的壁中的扫气口暴露于活塞顶表面上方，而在该上止点时，活塞在气缸衬套中位于其顶部位置。
技术介绍
在大型二冲程十字头式压缩点火内燃发动机中，通常从气缸座向上突出并且通过气缸盖夹紧在该气缸座上的气缸衬套的上部被燃烧过程产生的热和压力施加以非常沉重的热负荷和机械负荷。气缸衬套的用于活塞的内部运行表面上的温度水平对于气缸衬套的使用寿命来说具有具有决定性意义，因而对于发动机的操作经济性也具有决定性意义。如果该运行表面的温度太高，可能会在气缸衬套中产生热裂纹，而如果温度过低，则来自燃烧产物的硫酸可能凝结在该运行表面上，这由于对衬套材料的腐蚀性侵蚀而导致磨损增加，并且致使运行表面上的气缸油的润滑油膜分解而导致(昂贵的)气缸油消耗增加。运行表面温度通常随着发动机负荷而变化，并且由于发动机必须既能够在高负荷下又能够在低负荷下长期运行，传统上将衬套制造成使得在发动机的最大负荷时运行表面温度接近最高容许温度。高温度水平使得在部分负荷时可以维持足够高的温度以防止酸凝结在运行表面上。气缸润滑油和气缸衬套材料受到发动机全负荷时的高温影响，并且该温度增加可能导致润滑剂分解而对气缸衬套材料造成热裂纹形式的持续损坏。用于大缸孔发动机例如缸孔直径大于50cm的发动机的已知气缸衬套设置有包括冷却缸孔的冷却装置，由于大型二冲程十字头式发动机中的气缸衬套总是以直立位置放置，因此该冷却缸孔位于气缸衬套的轴向范围中最接近于气缸盖的部分中(即位于轴向范围的上部中)。该气缸衬套的轴向范围中最接近于气缸盖的上部包围燃烧室的其中压缩比最高并且开始燃烧的部分，因此气缸衬套的该上部在与气缸衬套的轴向范围中的其余部分相比时暴露于最高温度和压力。因而，气缸衬套的上部必须应对最高压力和温度，而气缸衬套的轴向范围中的其余下部仅暴露于较低温度和较低压力。因此，气缸衬套的上部的壁厚特别高并且需要最多冷却。在远离气缸盖的轴向方向上的温度和压力的下降是逐渐的，但是考虑到实践上的原因，典型地将气缸衬套的壁厚大致分成两个或三个等级，其中最薄壁厚设置在气缸衬套最接近于扫气口的轴向端处，而最大壁厚设置在气缸衬套的与气缸盖具有接口的轴向端处。气缸衬套的轴向范围中的正好位于与气缸盖的接口下面的上部设置有从外部凹部钻到气缸衬套的相对较厚的壁内的多个相对紧密间隔的冷却孔，从而使得笔直冷却孔的纵向轴线关于衬套的纵向轴线具有倾斜或歪斜路线。在每个冷却孔中插入管或导板以将流入的液体冷却剂从凹部引导到缸孔的上止点端，液体冷却剂从此处向下流出到一腔室内，液体冷却剂从该腔室借助于管向上传送到气缸盖内。倾斜冷却孔均匀地分布在气缸衬套的上部的周向范围上。尽管如此，衬套材料的温度也不会同等地分布在气缸衬套的上部的周向范围上，这是因为最接近于冷却孔的气缸衬套材料不如两个冷却孔之间的材料热。因而，当在周向上看时，气缸衬套的上部中的材料温度将波动。气缸衬套的上部中的这种不均匀的圆周温度分布由于气缸衬套材料的不均匀温度膨胀而在气缸衬套材料中导致应力，这又导致气缸衬套和活塞环的不均匀磨损，这是因为气缸衬套的上部的运行表面将不是完整的圆形。在气缸衬套试运转之后其将变得略微更圆，但是由于任何新负荷下的新的变形而使得在已知气缸衬套中将永远不是完整的圆形。气缸衬套的正好位于上部下面的部分设置有一个或多个冷却套管，这些冷却套管完全包围气缸衬套的外表面并且为液体冷却剂提供了周向地延展空间。典型地，冷却套管从气缸衬套具有冷却孔的上部向下朝向气缸座延伸相当长度，有时完全延伸到气缸座。从WO97/42406已知以上描述类型的气缸衬套。
技术实现思路
专利技术人已经认识到，在气缸衬套的上部下面对气缸衬套进行强制冷却导致气缸衬套的就位于该上部下面的部分的运行表面温度低于考虑到酸性燃烧产物在气缸衬套的该具体部分的运行表面上的凝结而期望的温度。图18示出了代表90cm缸孔发动机全负荷(其最大连续额定功率的100％)运行时运行表面的温度的曲线图。相对于从与缸盖的配合表面的轴向距离绘制温度。中断线表示在气缸衬套的上部下面具有冷却套管的现有技术发动机的温度分布。在距离与气缸盖的配合表面约0.m到1.3m之间的距离处，该气缸衬套的运行表面具有约150℃到160℃之间的温度，并且测试已经表明在运行表面的该区域中的该温度水平致使酸性燃烧产品的凝结水平比考虑到衬套材料腐蚀和保护运行表面的气缸油层的分解而期望的水平高。运行表面能够承受大大高于200°的温度而不会有裂纹形成的风险。本专利技术的目的是克服或至少减少以上提到的缺陷。根据第一方面，该目的通过提供一种用于二冲程十字头式内燃发动机的气缸衬套来实现，所述气缸衬套包括：适合于接合气缸盖的第一端；在所述气缸衬套的轴向范围的中间附近在所述气缸衬套的壁厚上的尖锐过渡，用作允许将所述气缸衬套安置在所述二冲程十字头式发动机的气缸座上的台肩；扫气口；在所述气缸衬套的轴向范围中的最接近于所述第一端的部分中位于所述气缸衬套的壁中的用于液体冷却剂的周向冷却凹部，所述周向冷却凹部具有位于所述气缸衬套的壁的外表面中的周向延伸开口；覆盖所述周向延伸开口的周向支撑构件，所述周向支撑构件在所述第一端附近包围所述气缸衬套的轴向范围中的所述部分；所述周向支撑构件被构造成通过如下设置对所述气缸衬套最接近于所述第一端的所述部分进行加强并提供径向支撑：所述周向支撑构件被预张紧在所述气缸衬套周围；并且通过所述周向支撑构件，将所述气缸衬套的轴向范围中的所述部分周向地接合在所述周向冷却凹部上方和所述周向冷却凹部下方。通过使用周向延伸冷却凹部，使得液体冷却剂基本完全均匀地在周向上分布，并且基本消除了不均匀温度分布以及带来的应力和不均匀磨损的问题。在周向延伸冷却凹部的周向开口内设置轴向支撑构件可使冷却凹部较深并较大，并且可以获得能够处理施加至气缸衬套顶部的巨大压缩力的坚固构造。将在气缸衬套的位于上部正下面的部分中的运行表面保持更高温度，以便避免酸性燃烧产物凝结。在第一方面的第一可能实现形式中，所述周向支撑构件收缩配合在所述气缸衬套周围。松动安装该坚固支承件(Strongback)也是可行的。气缸衬套的热膨胀将产生与所述周向支撑构件(坚固支承件)的接触。在第一方面的第二可能实现形式中，所述周向支撑构件是一体式环状体。在第一方面的第三可能实现形式中，所述周向支撑构件设置有朝内周向凹部。在第一方面的第四可能实现形式中，所述周向支撑构件设置有用于接收液体冷却剂的入口孔。在第一方面的第五可能实现形式中，所述周向支撑构件设置有用于排出液体冷却剂的出口孔。在第一方面的第六可能实现形式中，轴向支撑构件至少部分地插入在所述周向凹部中，所述轴向支撑构件将所述周向延伸开口桥接。在第一方面的第七可能实现形式中，所述轴向支撑构件被构造成给所述周向冷却凹部提供轴向支撑。在第一方面的第八可能实现形式中，所述轴向支撑构件填充所述开口的轴向相对朝向的表面之间的轴向空间。在第一方面的第九可能实现形式中，在所述气缸衬套的未加载状态下，所述开口的所述轴向相对朝向的表面之间的所述轴向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于二冲程十字头式内燃发动机的气缸衬套(1)，所述气缸衬套(1)包括：适合于与气缸盖(22)接合的第一端；在所述气缸衬套(1)的轴向范围的中间附近在所述气缸衬套(1)的壁厚上的尖锐过渡，用作允许将所述气缸衬套(1)安置在所述二冲程十字头式发动机的气缸座(23)上的台肩，扫气口(18)；在所述气缸衬套(1)的轴向范围中最接近于所述第一端的部分(U)中位于所述气缸衬套(1)的壁中的用于液体冷却剂的周向冷却凹部(31)，所述周向冷却凹部(31)具有位于所述气缸衬套(1)的壁的外表面中的周向延伸开口；覆盖所述周向延伸开口的周向支撑构件(37)，所述周向支撑构件(37)在所述第一端附近包围所述气缸衬套(1)的轴向范围中的所述部分(U)；所述周向支撑构件(37)被构造成通过如下设置对所述气缸衬套(1)的最接近于所述第一端的所述部分(U)进行加强并提供径向支撑：‑所述周向支撑构件(37)被预张紧在所述气缸衬套(1)周围；并且‑通过所述周向支撑构件(37)，将所述气缸衬套(1)的轴向范围中的所述部分(U)周向地接合在所述周向冷却凹部(31)上方和所述周向冷却凹部(31)下方。

【技术特征摘要】
2015.11.02 DK PA2015707081.一种用于二冲程十字头式内燃发动机的气缸衬套(1)，所述气缸衬套(1)包括：适合于与气缸盖(22)接合的第一端；在所述气缸衬套(1)的轴向范围的中间附近在所述气缸衬套(1)的壁厚上的尖锐过渡，用作允许将所述气缸衬套(1)安置在所述二冲程十字头式发动机的气缸座(23)上的台肩，扫气口(18)；在所述气缸衬套(1)的轴向范围中最接近于所述第一端的部分(U)中位于所述气缸衬套(1)的壁中的用于液体冷却剂的周向冷却凹部(31)，所述周向冷却凹部(31)具有位于所述气缸衬套(1)的壁的外表面中的周向延伸开口；覆盖所述周向延伸开口的周向支撑构件(37)，所述周向支撑构件(37)在所述第一端附近包围所述气缸衬套(1)的轴向范围中的所述部分(U)；所述周向支撑构件(37)被构造成通过如下设置对所述气缸衬套(1)的最接近于所述第一端的所述部分(U)进行加强并提供径向支撑：-所述周向支撑构件(37)被预张紧在所述气缸衬套(1)周围；并且-通过所述周向支撑构件(37)，将所述气缸衬套(1)的轴向范围中的所述部分(U)周向地接合在所述周向冷却凹部(31)上方和所述周向冷却凹部(31)下方。2.根据权利要求1所述的气缸衬套(1)，其中所述周向支撑构件(37)收缩配合在所述气缸衬套(1)周围。3.根据权利要求1或2所述的气缸衬套(1)，其中所述周向支撑构件(37)是一体式环状体。4.根据权利要求1至3中任一项所述的气缸衬套(1)，其中所述周向支撑构件(37)在所述周向冷却凹部(31)上方预张紧在所述气缸衬套(1)的所述周向范围周围，并且在所述周向冷却凹部(31)下方预张紧在所述气缸衬套(1)的所述轴向范围周围。5.根据权利要求1至4中任一项所述的气缸衬套(1)，其中所述周向支撑构件(37)设置有朝内周向凹部(47)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的气缸衬套(1)，其中所述周向支撑构件(37)设置有用于接收液体冷却剂的入口孔(46)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的气缸衬套(1)，其中所述周向支撑构件(37)设置有用于排出液体冷却剂的出口孔(45)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的气缸衬套(1)，其中轴向支撑构件(36)至少部分地插入在所述周向凹部中，所述轴向支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·格贝尔，C·阿德里安森，
申请(专利权)人：曼柴油机欧洲股份公司曼柴油机德国分公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK