[发明专利]用于二冲程十字头式发动机的气缸衬套

说明书

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)包括：适合于与气缸盖(22)接合的第一端；扫气口(18)；在所述第一端附近位于所述气缸衬套(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)的所述壁的所述外表面中的周向延伸开口；轴向支撑构件(36)，该轴向支撑构件(36)至少部分地插入在所述周向凹部中，所述轴向支撑构件(36)将所述周向延伸开口桥接，并且所述轴向支撑构件设置有冷却剂通道出口孔(42)和冷却剂通道入口孔(43)。

技术领域

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，该发动机具有活塞，该活塞可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运动，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。

背景技术

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被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。