本發(fā)明總體涉及一種氣缸套總成，具體涉及一種氣隙絕緣的氣缸套總成。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)包括限定多個缸孔的發(fā)動機(jī)缸體，以及在缸孔中做往復(fù)運(yùn)動以產(chǎn)生機(jī)械動力的活塞。通常，每個缸孔包括可替換缸套。缸套具有配裝在缸孔內(nèi)的筒體。在一些實施例中，缸體內(nèi)部缸套周圍形成有腔體，冷卻劑通過腔體導(dǎo)入以冷卻缸套。缸套周圍設(shè)置密封件以阻止冷卻劑從腔體漏出。

在一些應(yīng)用中，防磨環(huán)配裝在缸套上端內(nèi)凸緣處。防磨環(huán)內(nèi)徑略小于缸套內(nèi)徑，且防磨環(huán)能夠刮掉相應(yīng)的活塞的頂環(huán)岸上的積碳。如果被完整地留在活塞上，積碳最終會摩擦缸套，從而將缸套內(nèi)擋油槽磨掉。

盡管防磨環(huán)可能在移除活塞上的積碳方面有效，卻也可能會有過多的熱量經(jīng)過防磨環(huán)傳遞至密封件。這些情況下，密封件會過熱從而變得易碎或裂開。當(dāng)密封件的整體性遭到破壞，密封件下方腔體內(nèi)的冷卻劑可能從發(fā)動機(jī)缸體漏出。這有可能造成發(fā)動機(jī)過熱、其他發(fā)動機(jī)液體(如發(fā)動機(jī)油)污染、腐蝕，以及其他類似問題。

專利號為7,726,267的美國專利('267專利)公開了一種具有插入環(huán)的氣缸套，該插入環(huán)具有大量限定多個環(huán)形氣隙的腳部。氣隙被設(shè)計成降低從插入環(huán)向缸套傳遞的熱量。然而，'267專利特定用于插入環(huán)上不需要密封件的上凸緣缸套。而且，'267專利中的許多腳部可以增加插入環(huán)和缸套之間的接觸面積從而增加熱傳遞，而制造多個氣隙也增加了插入環(huán)的加工成本。

本發(fā)明的氣缸套總成解決了上述一個或多個問題和/或本技術(shù)中其他問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個方面是氣缸套總成。該氣缸套總成可以包括缸套，該缸套具有中空且大體呈筒狀的筒體，該筒體沿縱軸由頂端延伸至底端。該氣缸套總成還可以包括圍繞缸套配置在頂端的密封件，以及配置在缸套頂端內(nèi)部的防磨環(huán)。該防磨環(huán)可以具有形成于外表面上的環(huán)形槽，以使防磨環(huán)和缸套之間具有氣隙。該環(huán)形槽可以在軸向上與至少部分密封件重疊。

本發(fā)明的另一個方面是防磨環(huán)。該防磨環(huán)可以包括中空且大體呈筒狀的筒體。該防磨環(huán)可以包括一個形成于中空且大體呈筒狀的筒體上的單獨環(huán)形槽，以使防磨環(huán)周圍具有氣隙。該防磨環(huán)還可以包括配置在該單獨環(huán)形槽的相對端的一對腳部。

本發(fā)明的另一個方面是發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)可以包括至少部分限定多個缸孔的缸體、配置在每個缸孔中的氣缸套總成，以及形成與每個氣缸套總成的環(huán)形壁和相應(yīng)缸孔之間的水套。每個氣缸套總成可以包括具有中空且大體呈筒狀的筒體的缸套，該筒體沿縱軸由頂端延伸至底端。該缸套可以包括具有缸體結(jié)合面的凸緣，該缸體結(jié)合面距離頂面為一個軸向長度的距離，該距離是缸套長度的25-60％。每個氣缸套總成還可以包括圍繞缸套配置在頂端的密封件，以及配置在缸套頂端內(nèi)部的防磨環(huán)。該防磨環(huán)可以具有形成于外表面上并與密封件軸向居中的單獨的環(huán)形槽。該單獨的環(huán)形槽可以使防磨環(huán)和缸套之間具有氣隙。該防磨環(huán)還可以包括位于單獨的環(huán)形槽的第一端的第一腳部，和位于單獨的環(huán)形槽的第二端的第二腳部。

附圖說明

圖1是一示例性公開的發(fā)動機(jī)的橫截面圖。

圖2是一示例性公開的可以與圖1所示發(fā)動機(jī)結(jié)合使用的氣缸套總成的橫截面圖。

具體實施方式

圖1示出了示例性內(nèi)燃機(jī)10的一部分。發(fā)動機(jī)10可以包括限定至少一個缸孔14的發(fā)動機(jī)缸體12。氣缸套總成16可以配置在缸孔14內(nèi)，氣缸蓋18可以連接到發(fā)動機(jī)缸體12上以封鎖缸孔14的一端(比如通過氣缸墊19)?；钊?0可以可滑動地配置于氣缸套總成16中，活塞20可以同氣缸套總成16和氣缸蓋18一起限定燃燒室22。預(yù)計發(fā)動機(jī)10可以包括任意數(shù)量的燃燒室22，燃燒室22可以成直線配置，可以成V形配置，可以與活塞相對配置，或者以其他任何合適的方式配置。

活塞20可以配置成在氣缸套總成16中上止點(TDC)和下止點(BDC)間往復(fù)運(yùn)動，以促進(jìn)燃燒室22的燃燒進(jìn)程。具體地，活塞20可以通過連接桿26樞接至曲軸24上，這樣一來，每個活塞20在氣缸套總成16內(nèi)的滑動動作都能導(dǎo)致曲軸24的旋轉(zhuǎn)。類似地，曲軸24的旋轉(zhuǎn)也會造成活塞20的滑動。在二沖程發(fā)動機(jī)中，活塞20可以通過兩個完整的沖程移動，即動力/排氣/進(jìn)氣沖程(上止點到下止點)和進(jìn)氣/壓縮沖程，完成一個燃燒循環(huán)。在四沖程發(fā)動機(jī)中，活塞20可以通過四個完整的沖程移動完成一個燃燒循環(huán)，即進(jìn)氣沖程(上止點到下止點)，壓縮沖程(下止點到上止點)，動力沖程(上止點到下止點)和排氣沖程(下止點到上止點)。在任一燃燒循環(huán)的進(jìn)氣沖程中，燃油(比如柴油，汽油，氣體燃料等)可以注入燃燒室22中。在壓縮沖程中，燃油可能會跟空氣混合而燃燒。在接下來的動力沖程中，燃油/空氣的燃燒帶來的熱量和壓力可能會隨后轉(zhuǎn)換成有用的機(jī)械動力。氣體殘余可能會在排氣沖程中由燃燒室22排出。

上述燃燒過程產(chǎn)生的熱量可以造成發(fā)動機(jī)10損壞，如果未作說明，可能是通過水套28由缸孔14消散。水套28可以位于缸孔14的內(nèi)壁和氣缸套總成16的外壁之間。比如，水套28可以通過發(fā)動機(jī)缸體12上的凹部形成于缸孔14的內(nèi)壁和/或氣缸套總成16的外壁。預(yù)計水套28可能會完全形成于氣缸套總成16的周圍的發(fā)動機(jī)缸體12內(nèi)，完全形成于氣缸套總成16內(nèi)，和/或根據(jù)需要通過釬焊于發(fā)動機(jī)缸體12或氣缸套總成16的空心套管(未示出)形成。水，乙二醇或混合物可以通過水套28導(dǎo)入以吸收發(fā)動機(jī)缸體12和氣缸套總成16的熱量。

密封件30可以配置在氣缸套總成16周圍密封水套28的上端。組裝完成后，密封件30可以夾在氣缸套總成16外壁和缸孔14內(nèi)壁之間，以防止水套28內(nèi)的冷卻劑通過缸孔14的頂部從發(fā)動機(jī)缸體12漏出.比如，密封件30可以是由彈性材料制成的O形環(huán)密封件。密封件可以被固定在氣缸套總成16的外部槽46中。

如圖2所示，氣缸套總成16可以是由至少兩個主要部件構(gòu)成的總成，其包括氣缸套(“缸套”)32和防磨環(huán)或套(“環(huán)”)34。缸套32和環(huán)34可以由同一常用材料制成，比如合金灰鑄鐵。在將氣缸套總成16裝配進(jìn)發(fā)動機(jī)缸體12的缸孔14內(nèi)之前，可以將環(huán)34配裝進(jìn)缸套32的上端或外端。在該位置時，環(huán)34可以被配置成承載活塞20的頂環(huán)岸(參考圖1)。特別地，活塞20的頂環(huán)岸可以在每次上行沖程中滑進(jìn)環(huán)34中一段距離，使得環(huán)34能夠在高于任何相應(yīng)的活塞環(huán)的位置刮除任何形成于活塞20環(huán)形外表面的積碳。通過刮除積碳，發(fā)動機(jī)10的壽命會延長。

缸套32可以包括中空且大體呈筒狀的沿縱軸延伸的筒體36。缸套32可以是中間帶凸緣的缸套，其至少部分由凸緣38沿本體36的中部限定。凸緣38可以具有多個圓周槽和錐形體，還可以限定水套28的端面。缸套32可以具有300-400毫米左右的軸向長度L_L(比如379毫米左右)，凸緣38可以具有缸體結(jié)合面39，該缸體結(jié)合面距離頂面41為一個軸向長度L_FL(100-200毫米左右)的距離(比如115毫米左右)。凸緣38的軸向長度L_FL可以是缸套32的軸向長度L_L的25-60％左右。

密封件30可以通過外部槽46被保持在缸套32的適當(dāng)軸向位置(比如至少部分與環(huán)34重疊)，該外部槽位于缸套32的外壁上凸緣38上方的位置。

環(huán)34可以配裝在形成于本體36頂端的環(huán)形凹部48內(nèi)，其內(nèi)徑小于本體36的內(nèi)徑。該結(jié)構(gòu)中，可能會形成與活塞20相互作用的臺階50，以刮除上面提到的積碳。

環(huán)34可以具有形成于外表面的環(huán)形槽44以生成用作絕緣體的氣隙。絕緣體可以阻止從燃燒室22到密封件30的傳熱。特別地，氣隙可以由位于環(huán)形槽44相對端的隔開一個軸向距離的第一腳部40和第二腳部42限定。環(huán)34可以具有兩個腳部40和42以及一個單獨的氣隙，使得環(huán)34只能與缸套在兩個位置處環(huán)形相觸。這種結(jié)構(gòu)可以有助于降低由接觸造成的熱傳遞的數(shù)量。然而，在其他實施例中，環(huán)34可以具有不止兩個限定出多個環(huán)形槽44的腳部40和42。

環(huán)34的軸向長度L_R可以是15-25毫米左右(比如17.1毫米)。位于第一腳部40和第二腳部42的環(huán)34的周向厚度T_F可以是3-5毫米左右(比如3.7毫米左右)，軸向長度L_F可以是2-5毫米左右(比如3.2毫米左右)。第一腳部40和第二腳部42的縱向端面可以分別具有銳邊、錐形體或者倒角。位于環(huán)形槽44的環(huán)34的周向厚度T_G可以是1.5-2.5毫米左右(比如2.2毫米左右)，軸向長度L_G可以是8-12毫米左右(比如9.0毫米左右)，這樣一來，環(huán)形槽44的深度D可以是0.5-2.5毫米左右(比如1.5毫米)。

環(huán)34的軸向長度L_R可以小于凸緣38的軸向長度L_FL的65％。在一個實施例中，環(huán)34的軸向長度L_R可以小于凸緣38的軸向長度L_FL的30％。環(huán)形槽44的軸向長度L_G可以是環(huán)34的軸向長度L_R的75％左右。環(huán)形槽44的軸向長度L_G可以是第一腳部40和第二腳部42的軸向長度L_F的3倍左右。環(huán)形槽44的軸向長度L_G可以是環(huán)形槽44的深度D的6倍左右。環(huán)34的尺寸可以選擇以降低一定數(shù)量的熱傳遞。

環(huán)形槽44可以結(jié)合缸套32和環(huán)34的厚度設(shè)計，以在發(fā)動機(jī)10運(yùn)行的過程中在密封件30處產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臏囟?。具體地，環(huán)34上的環(huán)形槽44可以定位成至少部分地與密封件30軸向重疊。密封件30可以軸向定位在第一腳部40和第二腳部42之間。優(yōu)選地，密封件30可以定位在環(huán)形槽44的軸向長度L_G的下方三分之二處。在公開的實施例中，密封件30相對于環(huán)形槽44的軸向長度L_G大體上居中。借此，由環(huán)形槽44的氣隙實現(xiàn)的絕緣可以降低向密封件30傳遞的熱量，進(jìn)而延長密封件30的壽命。

工業(yè)實用性

本發(fā)明公開的氣缸套總成可以用于旨在增加相應(yīng)發(fā)動機(jī)的可靠性和使用壽命的任意場合。本發(fā)明公開的氣缸套總成可以通過降低安裝于氣缸套總成上的密封件所經(jīng)歷的溫度來增加可靠性和使用壽命。該溫度可以通過使用具有獨特設(shè)計的位于氣缸套和相應(yīng)防磨環(huán)之間的環(huán)形界面的氣隙絕緣件得到降低。該具有獨特設(shè)計的氣隙絕緣件還可以降低形成氣缸套總成的加工成本。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員很顯然可以對所公開的氣缸套總成進(jìn)行各種修改和變動。鑒于所公開的氣缸套總成的說明和實施，其它實施例對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員也是顯而易見的。說明書和示例僅僅是示例性的，真實范圍由所附權(quán)利要求書及其等同內(nèi)容指出。