一种用于曲柄圆滑块内燃机的缸套、缸套组及其内燃机

摘要

本发明提供用于曲柄圆滑块内燃机的缸套，该缸套为一薄壁筒体，其轴向长度足以容纳曲柄圆滑块机构的整个活塞的运动，在其设定位置上开有轴线与薄壁筒体的中心轴线垂直相交的曲轴通过孔；该曲轴通过孔在该缸套的薄壁筒体上形成两个截圆。优选的，所述缸套的一段侧壁被截去，形成避让缺口；该避让缺口所在位置满足下述要求：所述缸套上的两个截圆中的一个被该避让缺口截去；在该避让缺口所在的缸套轴向段两侧的宽度满足为安装在该缸套中的活塞导向部提供导轨面的要求。本发明提供的缸套，具有较曲柄连杆机构的缸套更长的轴向长度，以适应曲柄圆滑块机构的活塞长度。本发明的优选实施例为具有V形布置的内燃机提供了缸套。

权利要求

1.一种用于曲柄圆滑块内燃机的缸套，其特征在于，该缸套为一个薄壁筒体，其轴向长度足以容纳曲柄圆滑块机构的整个活塞的运动，在其设定位置上开有轴线与薄壁筒体的中心轴线垂直相交的通孔，该通孔用于穿过曲轴曲柄销，称为曲轴通过孔；该曲轴通过孔在该缸套的薄壁筒体上形成两个截圆。

2.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块内燃机的缸套，其特征在于，该缸套顶部端面的外周设置有支撑肩。

3.根据权利要求1或者2所述的用于曲柄圆滑块内燃机的缸套，其特征在于，所述缸套的一段侧壁被截去，形成避让缺口；该避让缺口所在位置满足下述要求：所述缸套上的两个截圆中的一个被该避让缺口截去，另一个截圆正对该避让缺口；在该避让缺口所在的缸套轴向段上，所述缸套被避让缺口和截圆截取后，其两侧留下的宽度满足为安装在该缸套中的活塞导向部提供导轨面的要求；所述避让缺口在缸套轴向上的位置范围使缸套在轴向上分成三段；第一段从缸套的第一端面到避让缺口的第一侧边所在平面，这段缸套的长度满足活塞冠部轴向运动所需要的长度；第二段为避让缺口所覆盖的轴向范围；第三段为避让缺口的第二侧边所在平面到缸套的另一端面的轴向范围。

4.根据权利要求3所述的用于曲柄圆滑块内燃机的缸套，其特征在于，所述避让缺口采用平行于缸套轴线并垂直于所述曲轴通过孔轴线的平面截取获得。

5.根据权利要求4所述的用于曲柄圆滑块内燃机的缸套，其特征在于，所述避让缺口为缸套轴向中部的凹陷部位，未达到缸套的端头。

6.根据权利要求5所述的用于曲柄圆滑块内燃机的缸套，其特征在于，所述缸套轴向上的第三段一部分被分割成为独立的弧形圈部分，具体分割位置从避让缺口第二侧边与避让缺口底边的交界线开始，沿轴线方向分割。

7.根据权利要求5所述的用于曲柄圆滑块内燃机的缸套，其特征在于，所述缸套轴向上的第三段一部分被分割成为独立的弧形圈部分，具体分割位置从避让缺口第二侧边与避让缺口底边的交界线开始，以向缸套轴线接近的倾斜方向延伸到缸套底部端面。

8.一种缸套组，包括两个缸套，其特征在于，其中第一个为权利要求3-5任意一项所述的曲柄圆滑块内燃机缸套，并且其第三段没有被分割；第二个为权利要求6或者权利要求7所述的曲柄圆滑块内燃机缸套；组装时，首先装入所述第一个缸套并且其避让缺口朝向第二个缸套的安装位置；然后，再分别安装所述第二缸套的主体部分和弧形圈部分；安装后，第一缸套和第二缸套的避让缺口部分相贴。

9.根据权利要求8所述的缸套组，其特征在于，安装第二缸套时，首先将所述第二个缸套的被分离的弧形圈部分安装到位，再将第二缸套的主体部分装入。

10.根据权利要求8所述的缸套组，其特征在于，安装第二缸套时，首先将第二缸套的主体部分安装到位，然后安装所述第二缸套的弧形圈部分。

11.一种内燃机，其特征在于，采用所述权利要求1-7任意一项所述的缸套。

12.一种内燃机，其特征在于，采用所述权利要求8-10任意一项所述的缸套组。

说明书

一种用于曲柄圆滑块内燃机的缸套、缸套组及其内燃机

技术领域

[0001] 本发明涉及曲柄圆滑块内燃机，特别是一种用于曲柄圆滑块内燃机的缸套、缸套组。本发明还提供一种使用上述缸套或者缸套组的内燃机。

背景技术

[0002] 往复式内燃机需要将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。目前的通用技术下，上述转换过程均需要使用曲柄连杆机构。由于曲柄连杆机构中连杆的存在，使机器庞大、笨重，无法完全平衡。

[0003] 为了解决上述问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1067741C公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1144880A公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。上述内燃机的共同特点是对通用技术下内燃机的曲柄连杆机构进行了彻底改进，采用具有偏心圆孔的圆滑块代替连杆。所述偏心圆滑块呈圆柱形，并且开有平行于圆柱体轴线的偏心圆孔，该偏心圆孔用于穿过曲轴的曲柄销。该内燃机的活塞包括两端的冠部和连接两冠部的导向部，其中导向部上开有圆孔，该圆孔的内径面和上述圆滑块的外径面相配合，所述圆滑块即安置在活塞导向部上与其外周相配合的圆孔中。当所述活塞受到气缸中燃烧气体的推动而在气缸中往复运动时，所述偏心圆滑块绕其自身的圆心转动，并进而带动曲轴反向转动，从而将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，再通过与曲轴连接的旋转部件向外传递功率。上述专利的思想也可以方便的转用到压缩机或者抽真空机中，获得曲柄圆滑块压缩机或者曲柄圆滑块抽真空机。

[0004] 上述专利提供的曲柄圆滑块机构中，其活塞的功能较目前广泛使用的曲柄连杆机构内燃机活塞有明显的差异。在该机构中，活塞不仅起到承受可燃混合气的爆发压力并将其转化为直线运动的作用，还为圆滑块提供圆滑块容置孔，而曲轴又穿过圆滑块的偏心孔，因此，曲柄圆滑块机构中的活塞通过安置在其圆滑块容置孔中的圆滑块间接对曲轴进行支撑。

[0005] 为适应活塞的功能变化，曲柄圆滑块机构的活塞结构也做了相应的改变。 请参看图1，该图为中国专利文献CN85100358B说明书图4绘制的用于曲柄圆滑块机构的活塞立体图，如图所示，曲柄圆滑块机构的活塞包括冠部11和导向部12，所述冠部11与传统内燃机的活塞头作用相同，其顶部称为活塞顶，为燃烧室的一部分；冠部周边则设置有若干活塞环槽，用于安置气环、油环，实现对气缸的密封。图中，在冠部下部，设置所述导向部12，该导向部12主体部分为薄块状，该薄块的两个侧边能够与机体的滑道配合，称为导向侧面；其平面的中心线上则开有内径和圆滑块外径配合的圆孔，该圆孔即为所述圆滑块容置孔。 [0006] 与上述活塞结构的变化相适应，用于曲柄圆滑块机构的机体也需要与活塞结构相适应，需要为活塞的导向部提供滑道。

[0007] 通常的曲柄连杆机构的内燃机在采用铝制机体或者结构相对复杂时，一般需要在机体中装入缸套。缸套为薄壁筒体，贴紧气缸内壁压入，活塞即安装在缸套中。通过使用缸套，可以有效降低机体结构复杂度，从而降低机体制造难度；缸套可以采用更合适为活塞运动提供摩擦配副的材料制造，降低活塞往复运动中的摩擦阻力；在使用过程中，缸套内壁作为燃烧室的内壁，损坏后可以比较方便的更换。另外缸套和气缸壁之间还可以设置间隙，用于通过冷却液，以可靠的降低燃烧室的温度。

[0008] 采用曲柄圆滑块机构的内燃机也同样经常需要设置缸套，其所起的作用和普通的内燃机缸套相同。但由于曲柄圆滑块机构的活塞以及机体与曲柄连杆机构不同，其缸套结构自然也和曲柄连杆机构下使用的缸套存在显著不同。具体来说，曲柄圆滑块内燃机的缸套需要考虑为活塞导向部提供摩擦轨道，另外，还需要考虑圆滑块的安装和曲轴穿过活塞等结构问题。现有技术提供的各种缸套显然无法满足上述要求。

[0009] 进一步考虑曲柄圆滑块机构下缸套的结构，还能够发现下述问题：当采用V形布置内燃机时，由于减少体积的需要，相邻活塞需要彼此非常靠近；当设置有缸套时，缸套占据的空间会增加缸间距，增大内燃机机体体积，造成材料浪费，为了避免这一问题，需要考虑如何避免缸套造成的缸间距增加。

发明内容

[0010] 针对上述问题，本发明提供用于曲柄圆滑块内燃机缸套，该缸套充分考虑了曲柄圆滑块内燃机中活塞和机体配合的情况，能够满足活塞与机体配合的需求。 [0011] 本发明还进一步提供一种缸套，该缸套适合用于V形机体，这种缸套能够避免由于缸套引起的气缸缸间距的增加，尽可能减少内燃机机体的体积。

[0012] 本发明同时提供一种缸套组，该缸套组能够方便的装入V形内燃机机体的相邻气缸中。

[0013] 本发明同时提供使用上述缸套或者缸套组的内燃机。

[0014] 本发明提供一种用于曲柄圆滑块内燃机的缸套，该缸套为一个薄壁筒体，其轴向长度足以容纳曲柄圆滑块机构的整个活塞的运动，在其设定位置上开有轴线与薄壁筒体的中心轴线垂直相交的通孔，该通孔用于穿过曲轴曲柄销，称为曲轴通过孔；该曲轴通过孔在该缸套的薄壁筒体上形成两个截圆。

[0015] 优选的，该缸套顶部端面的外周设置有支撑肩。

[0016] 优选的，所述缸套的一段侧壁被截去，形成避让缺口；该避让缺口所在位置满足下述要求：所述缸套上的两个截圆中的一个被该避让缺口截去，另一个截圆正对该避让缺口；在该避让缺口所在的缸套轴向段上，所述缸套被避让缺口和截圆截取后，其两侧留下的宽度满足为安装在该缸套中的活塞导向部提供导轨面的要求；所述避让缺口在缸套轴向上的位置范围使缸套在轴向上分成三段；第一段从缸套的第一端面到避让缺口的第一侧边所在平面，这段缸套的长度满足活塞冠部轴向运动所需要的长度；第二段为避让缺口所覆盖的轴向范围；第三段为避让缺口的第二侧边所在平面到缸套的另一端面的轴向范围；。 [0017] 优选的，所述避让缺口采用平行于缸套轴线并垂直于所述曲轴通过孔轴线的平面截取获得。

[0018] 优选的，所述避让缺口为缸套轴向中部的凹陷部位，未达到缸套的端头。 [0019] 优选的，所述缸套轴向上的第三段一部分被分割成为独立的弧形圈部分，具体分割位置从避让缺口第二侧边与避让缺口底边的交界线开始，沿轴线方向分割。 [0020] 优选的，所述缸套轴向上的第三段一部分被分割成为独立的弧形圈部分， 具体分割位置从避让缺口第二侧边与避让缺口底边的交界线开始，以向缸套轴线接近的倾斜方向延伸到缸套底部端面。

[0021] 本发明提供一种缸套组，包括两个缸套，其中第一个为其第三段没有被分割的曲柄圆滑块内燃机缸套，第二个为第三段被分割出独立部分的曲柄圆滑块内燃机缸套；组装时，首先装入所述第一个缸套并且其避让缺口朝向第二个缸套的安装位置；然后，再分别安装所述第二缸套的主体部分和弧形圈部分；安装后，第一缸套和第二缸套的避让缺口部分相贴。

[0022] 优选的，安装第二缸套时，首先将所述第二个缸套的被分离的弧形圈部分安装到位，再将第二缸套的主体部分装入。

[0023] 另一种优选方式是，安装第二缸套时，首先将第二缸套的主体部分安装到位，然后安装所述第二缸套的弧形圈部分。

[0024] 本发明同时提供一种内燃机，该内燃机采用上述技术方案提供的缸套。 [0025] 本发明提供一种内燃机，该内燃机采用上述技术方案提供的缸套组。 [0026] 本发明提供的曲柄圆滑块内燃机缸套，具有较曲柄连杆机构的缸套更长的轴向长度，以适应曲柄圆滑块机构的活塞长度；该缸套上还在适当位置设置了曲轴通过孔，该曲轴通过孔供曲轴曲柄销穿过。因此，该缸套能够为活塞提供完整可靠的摩擦配副，并满足曲柄圆滑块机构中曲柄销需要横穿活塞的特殊安装要求。

[0027] 在本发明的优选实施例中，为具有V形布置的内燃机提供了一种缸套。为了尽量减小曲柄圆滑块机构的整体尺寸，该缸套设置了避让缺口，该避让缺口能够使两个相邻的缸套彼此之间的相交错部位通过避让缺口靠近，从而可以使安装在缸套中的圆滑块彼此相邻，避免了缸套造成的尺寸增加。

[0028] 在本发明的进一步的优选实施例中，考虑到上述设置避让缺口的缸套的安装问题，特别设计了位于缸套一端的独立的弧形圈，该弧形圈是缸套的一部分，但是与缸套分离；该弧形圈去除后，可以使该缸套以避让缺口与另一个缸套的避让缺口相贴合的方式插入机体的气缸中，解决了缸套底部的整圆部分与先装入相邻气缸中的缸套的避让缺口发生干涉的问题，使缸套的安装更为简易方便。在进一步的优选实施例中，将弧形圈与缸套主体之间的分割位置设置为倾斜分割线，该倾斜分割线具有导向作用，使安装更为顺畅。 附图说明

[0029] 图1是现有技术公开的曲柄圆滑块机构的活塞立体图；

[0030] 图2是本发明第一实施例提供的用于采用曲柄圆滑块机构的单缸内燃机的缸套； [0031] 图3是本发明第二实施例提供的用于采用曲柄圆滑块机构的V形内燃机的缸套； [0032] 图4是本发明第三实施例提供的用于采用曲柄圆滑块机构的V形内燃机的缸套。 具体实施方式

[0033] 请参看图2，该图为本发明第一实施例提供的缸套。该缸套适用于采用曲柄圆滑块机构的单缸和直列多缸内燃机。

[0034] 如图2所示，该缸套I为一个薄壁筒体，与曲柄圆滑块机构的较长的活塞相配合，该缸套I的轴向长度比采用曲柄连杆机构内燃机的缸套明显长许多，该长度足以容纳曲柄圆滑块机构的整个活塞的轴向运动。在该缸套I的薄壁筒体1一端的外周面上，设置有凸圈，当缸套I装入内燃机气缸后，该凸圈将被机体的气缸上部端面挡住，这样就可以为缸套I提供轴向定位，该凸圈称为支撑肩2。该设置了支撑肩2的端面为缸套的顶部端面，与其相对的另一端面称为缸套的底部端面。在薄壁筒体侧壁与缸套I的底部端面相交接的棱部位置，设置有导向倒角3，该导向倒角3使该缸套I便于插入气缸内。该缸套I在设定位置上开有轴线与该缸套I的薄壁筒体1的中心轴线垂直相交的通孔，该通孔用于穿过曲轴曲柄销，称为曲轴通过孔4；该曲轴通过孔4与所述薄壁筒体相交位置形成两个截圆。该曲轴通过孔4在轴向上的具体位置根据机体设计而定，该位置正好是需要安装圆滑块以及供曲柄销穿过的位置。从顶部端面到截圆最高点的轴向长度需要覆盖活塞冠部的整个运动长度。两个截圆占据薄壁筒体侧壁表面一定面积后，在两个截圆之间的薄壁筒体侧壁上留有足够的宽度，该宽度等于或者略宽于活塞导向侧面宽度，使这一段缸套I能够为活塞导向侧面提供摩擦配副。

[0035] 上述缸套I可以直接插进单缸内燃机气缸中，依靠所述支撑肩2使其定位在气缸中，同时，需要旋转缸套I，使所述曲轴通过孔4朝向正确的方向，以满足装入圆滑块以及穿过曲柄销的需要。为了将曲轴通过孔4朝向正确的方向，可以定制专用的夹具，在安装过程中直接对缸套I进行周向定位。另外，也可以在缸套I上设置周向定位结构。例如，在所述支撑肩2的底部设置一个凸起位置，并在机体的相应位置设置对应的凹槽，安装缸套I时，只有该凸起位置落入凹槽，才能使所述缸套I的支撑肩2底部与机体的气缸上部端面完全贴合，这样，就可以实现对缸套I的周向定位。但是，无论采用何种周向定位结构，都需要确保气缸的密封性。

[0036] 上述实施例提供的缸套I，可以满足采用曲柄圆滑块机构的单缸和直列多缸内燃机对缸套的要求。但是，该缸套I不适用于V形布置内燃机，这是由曲柄圆滑块机构的特点以及尽可能缩小内燃机尺寸的设计要求决定的。曲柄圆滑块机构的重要特点是采用具有圆滑块容置孔的活塞，为该活塞设计的气缸在竖直方向上穿过内燃机机体的大部。设计V型机体时，两个相邻的气缸所占的实体部分会有相交叉的部分，该交叉部分为活塞导向部所在位置，由于活塞导向部并非一个完整的圆柱，因此，两个气缸的相交叉部位设计得非常贴近，使每个气缸在该交叉部位并非一个完整的圆柱形，该交叉部位只要能够为相邻圆滑块提供足够的横向安装空间即可。具体来说，就是需要两个气缸的错缸间隙小于两个气缸的截圆半径之和。如果采用第一实施例提供的缸套，由于缸套在整个轴向上每一个截面均为完整的圆形，如果为减小内燃机的体积而采用上述较小错缸间距的气缸形式，则两个相邻气缸的缸套彼此一定会发生干涉。为此，需要提供另一种形式的缸套。本发明第二实施例即解决这个问题。

[0037] 请参看图3，该图为本发明第二实施例提供的缸套II。该缸套II是在第一实施例提供的缸套I基础上制成的，其相同部位采用相同标号和名称。与上述缸套I相比，缸套II的不同之处在于，其一段侧壁被截去，形成避让缺口6；该避让缺口6所在位置满足下述要求：所述缸套II上的两个截圆5中的一个被该避让缺口6截去，另一个截圆5正对该避让缺口。所述避让缺口6采用平行于缸套II轴线并垂直于所述曲轴通过孔4轴线的平面，在适当的 深度上截取获得。该深度使避让缺口6和截圆5占据薄壁筒体1侧壁表面一定面积后，缸套II在该段位置的实体具有足够的宽度，该宽度等于或者略宽于活塞导向侧面宽度，使这一段缸套II能够为活塞导向侧面提供摩擦配副。

[0038] 从图3可以看出，该避让缺口6是在缸套II的轴向中间部位形成的凹陷，未达到缸套的端头。因此，该避让缺口1为包括第一侧边6-1、第二侧边6-3两个侧边和一个底边6-2的U形部位。所述避让缺口6在缸套II轴向上的位置范围使缸套II在轴向上分成三段；第一段是从缸套的设置有支撑肩2的第一端面到避让缺口的第一侧边6-1所在平面，这段缸套II的长度满足活塞冠部轴向运动所需要的长度；第二段为避让缺口6所覆盖的轴向范围；第三段为避让缺口6的第二侧边6-3所在平面到缸套的另一端面的轴向范围。其中第三段在轴向上比较短。

[0039] 上述实施例提供的缸套II用于气缸呈V形布置的内燃机时，可以使相邻缸套II的避让缺口6相互以底边6-2贴合，相当于为两个缸套II的相交叉部位提供了相互嵌入的缺口，该相互贴合的位置使安装在缸套中的圆滑块得以相互相贴紧，从而使整个曲柄圆滑块机构尺寸得以减小。当上述两个缸套II配合使用时，即获得了一个缸套组。 [0040] 上述第二实施例提供的缸套在静态安装位置可以实现其功能，但是没有考虑如何装入气缸中。实际上，由于所述缸套的第三段为一个完整的圆形，当第一个缸套II装入气缸后，安装在相邻气缸中的缸套II需要插入气缸时，其第三段会和已经安装好的缸套II的避让缺口6部分发生干涉，使该缸套II无法装入。上述安装问题可以在机体设计上予以解决，即在相应部位设置可拆卸的盖体作为机体的组成部分，将后装的缸套II装入后再将该盖体装上。这样可以继续使用上述第二实施例提供的缸套组。显然，这种解决方案大幅提高了缸体的设计和制造难度，并非理想的解决方案。

[0041] 本发明第三实施例提供一种缸套，该缸套与上述第二实施例提供的缸套II配合，能够很好的解决上述安装中的干涉问题。

[0042] 请参看图4，该图提供的缸套III和第二实施例基本相同，但是，在该缸套III的第三段，即避让缺口第二侧边6-3到未设置支撑肩2的端面这一段上，切出一个分离的弧形圈7，该弧形圈7的分割位置从避让缺口6的第二侧边 6-2与避让缺口6的底边6-3的交界线开始，以向缸套III中轴线接近的倾斜方向延伸到缸套底部端面。由于所述弧形圈7与缸套III整体可以分离，因此，在V形机中，首先将一个上述第二实施例提供的缸套II装入一个气缸后，将其避让缺口6朝向其相邻的气缸。该相邻气缸中装入本实施例提供的缸套III。具体安装过程是，将弧形圈7首先装入待装入缸套的气缸底部适当位置，所述适当位置一般是在气缸底部端口设置的内沿，该内沿足以安置该弧形圈7。然后，将缸套III的主体部分插入该气缸，由于缸套III第三段的高于避让缺口6的部分已经被切除，使缸套III第三段不会与缸套II的避让缺口6干涉，该缸套III可通过其避让缺口6顺利通过已经安装的缸套II的避让缺口6，两个缸套的避让缺口相互贴合，使两个缸套的间距缩小，有利于减小机体尺寸。缸套III插入气缸后，在气缸底部，其第三段与已经装入的弧形圈7互补，形成完整的缸套。弧形圈7和气缸III主体部分的分界线的倾斜角度，具有导向作用，使两者的安装配合更为顺畅。实际上，该分界线也可以采用直线，即直接采用底边6-2的自然延伸，这样安装时显然会比较麻烦，弧形圈7安装的位置稍微偏一点，就会使缸套III主体难以下入气缸底部。上述安装方法次序也可以反向进行，即首先安装汽缸III的主体部分，然后再安装所述弧形圈7。

[0043] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。