專利名稱：大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的前序部分的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
諸如優(yōu)選地在船舶建造或在固定設(shè)施中(例如用于產(chǎn)生電能)使用的十字頭構(gòu)造 的大型柴油發(fā)動機(jī)，包括形成發(fā)動機(jī)的框架的三個(gè)大型殼體區(qū)段。由支承板分開的所謂支 架布置在底板上，除了帶有用于接收曲柄軸的曲柄軸主軸承的軸承座外，該底板還具有橫 向支承元件。從現(xiàn)有技術(shù)中得知的支架包括與大型柴油發(fā)動機(jī)的氣缸的數(shù)量一致的多個(gè)相 對地布置的支承體，該多個(gè)支承體各自具有垂直延伸的滑動面，以便于引導(dǎo)通過推桿連接 到曲柄軸上的兩個(gè)相鄰的十字頭。在這方面，垂直延伸的兩個(gè)相應(yīng)的相對地設(shè)置的滑動面 由中間壁額外地支承。單獨(dú)的支承體通常由公共蓋板彼此連接。然后常常也被稱為氣缸 套的氣缸區(qū)在蓋板處布置在支架上方，且該氣缸區(qū)適用于接收多個(gè)氣缸襯墊。就此而言，底 板、支架和氣缸區(qū)通過連結(jié)桿彼此連接，在支架的區(qū)域中，連結(jié)桿通常在支承體內(nèi)延伸，其 中連結(jié)桿在相當(dāng)大的預(yù)拉緊力下被旋入底板中或旋到底板處。從DE 3 512 347 Cl中獲知了具有用于活塞式機(jī)器的十字頭滑軌的支承件的支 架，其中該支承件制成具有雙壁。支架(氣缸套置于其上以接收氣缸襯墊)布置在底板上的 基板上，其中基板、傾斜地延伸的外壁和垂直的滑動面共同形成了截面為梯形的兩個(gè)框架， 且這兩個(gè)框架由公共蓋板彼此連接。在外壁和滑動面之間，梯形框架由橫向支承壁填充，使 得雙壁設(shè)計(jì)的支承體結(jié)果成為支承件。底板包括具有下部軸承殼和上部軸承殼的軸承座， 上部軸承殼具有軸承蓋，在該軸承殼中，曲柄軸的軸頸支承在底板的軸承座中。發(fā)動機(jī)的氣 缸套、支架和底板由連結(jié)桿保持在一起，在軸承座處或軸承座中，連結(jié)桿在預(yù)拉緊力下固定 在曲柄軸下方。在EP 0 774 061中公開了具有三角形截面的雙壁支承體，在雙壁支承體中引導(dǎo) 兩個(gè)相應(yīng)的連結(jié)桿。對于這種已知的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，支架的雙壁設(shè)計(jì)支承體與底板中的雙壁 設(shè)計(jì)類似地支承在支承元件上。這意味著支架和底板兩者均通過橫向支承壁制成雙壁式。但是，在這方面，大型柴油發(fā)動機(jī)也從這樣的現(xiàn)有技術(shù)中獲知其中底板由具有單 壁設(shè)計(jì)的橫向支承壁形成。申請人已經(jīng)在多年前在EP 1 382 829 Bl中提出了這種改進(jìn)的 解決方法。在這方面，從這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中獲知的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)具有幾個(gè)嚴(yán)重 的缺點(diǎn)。支承體由焊縫固定在支架中。當(dāng)支承體通過兩個(gè)相對地布置的壁由雙壁設(shè)計(jì)制成 時(shí)，在支架中形成雙壁支承體的兩個(gè)壁之間的焊縫不能被背面焊接，從而會引起關(guān)于強(qiáng)度 和/或穩(wěn)定性的相應(yīng)的問題。難以使底板相對于支架對準(zhǔn)，因?yàn)榈装宓闹С性谋诒仨?布置成相對于支架中的支承體的支承壁齊平。在這方面，支承體基本延伸過支架的總高度，這不僅會在雙壁設(shè)計(jì)的閉合支承體 中進(jìn)行焊接時(shí)引起所提到的問題(因?yàn)椴豢山咏С畜w的內(nèi)部)，且支承體還可因此而不能被背面焊接。另外，在底板上方的支承板和氣缸區(qū)下方的蓋板之間基本在支架的總高度 上延伸的雙壁支承體會消耗大量材料。這就意味著已知支承體不僅難以安裝在支架中，而且還可導(dǎo)致關(guān)于焊縫的安全問 題。由于材料消耗高，已知的解決方法也是昂貴的，且會對支架的總重量作出重大貢獻(xiàn)。因此從現(xiàn)有技術(shù)開始，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種改進(jìn)的大型十字頭柴油發(fā)動 機(jī)，在這種大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)中，避免了支架的設(shè)計(jì)導(dǎo)致的已知的缺點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)特別提出 可以較少的材料消耗來制造且因此具有比已知支架更輕的重量的支架。另外，由本發(fā)明提 出的支架必須更易于組裝，同時(shí)避免與焊縫有關(guān)的已知問題(在作為閉合體在支承板和蓋 板之間、支架的總高度上延伸的已知支架中必定會出現(xiàn)這樣的問題)。滿足這些目標(biāo)的本發(fā)明的主題的特征在于獨(dú)立權(quán)利要求1的特征。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，因此提出了一種大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其具有用于接收曲柄軸的 底板以及包括兩個(gè)外壁且布置在底板上的支架。氣缸區(qū)布置在支架上以接收氣缸，其中底 板、支架和氣缸區(qū)通過在支架的區(qū)域中沿著橫向支承壁延伸的連結(jié)桿彼此連接。具有一定 橫向高度的滑動面形成于支承壁上，以支承布置成可在上死點(diǎn)和下死點(diǎn)之間的沖程路徑上 往復(fù)地移動的十字頭。根據(jù)本發(fā)明，以分段狀態(tài)(crosswise)在支承壁處提供支承元件，使 得支承元件的橫向?qū)挾刃∮诨瑒用娴臋M向高度。因?yàn)閮H以分段狀態(tài)在支承壁處提供支承元件，所以首次由本發(fā)明提出了用于大型 十字頭柴油發(fā)動機(jī)的這樣的支架該支架可用較少的材料耗費(fèi)來制造，并且因此比已知支 架具有更輕的重量，且在制造方面更加成本有效。因?yàn)閮H以分段狀態(tài)在支承壁處提供支承元件，且沒有像現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣使 用在基板和蓋板之間經(jīng)過的支承體，所以根據(jù)本發(fā)明的支架更易于組裝，同時(shí)避免了與焊 縫有關(guān)的已知問題(在作為完全閉合體在支承板和蓋板之間、支架的總高度上延伸的已知 支架中必定會出現(xiàn)這樣的問題)。也就是說至多以分段狀態(tài)在支承壁處提供根據(jù)本發(fā)明的支承元件。因此，對于雙 壁支承元件，使用適當(dāng)焊接設(shè)備也大體可到達(dá)支承元件的內(nèi)部，從而使得支承元件可被背 面焊接，且因此可以可靠地永久地連接到支承壁上。另外可行的是在焊接之后使用適當(dāng)?shù)脑\斷裝置(例如使用超聲波裝置)來檢查焊 縫，而且另外可靠地針對內(nèi)部焊縫處的可能的損傷進(jìn)行檢查，從而使得對于支承元件的焊 縫，可保證之前未知的非常高程度的質(zhì)量和安全。在這方面，本發(fā)明基于以下認(rèn)識十字頭在其沿著橫向方向移動時(shí)施加到滑軌上 的力首先關(guān)于水平方向或多或少明顯不對稱，且其次，該力沿著橫向方向變化較大，且在十 字頭的上死點(diǎn)附近和下死點(diǎn)上方均具有最大值。這里為了清楚的目的應(yīng)當(dāng)簡要提到的是，當(dāng)在本申請的框架內(nèi)對大型柴油發(fā)動機(jī) 中的具體空間方向進(jìn)行引用時(shí)，縱向方向大體指設(shè)置大型柴油發(fā)動機(jī)的曲柄軸所沿的方 向。橫向方向是垂直于縱向方向且平行于氣缸襯墊的縱向軸線而設(shè)置的方向。因此橫向方 向是在安裝狀態(tài)中大型柴油發(fā)動機(jī)的高度通常延伸所沿的垂直方向。在這方面，水平方向同時(shí)保持垂直于縱向方向和橫向方向，也就是說水平方向通常是處于安裝狀態(tài)中的發(fā)動機(jī) 的水平方向。在這方面，原則上對十字頭施加在支承壁的滑動面上的力的上述線路(course) 有所了解。如還將參照圖5和圖7a在后面更加詳細(xì)地闡述的，力的線路具有有點(diǎn)使人聯(lián)想 到魚的輪廓的特性輪廓，其中力的線路的輪廓關(guān)于水平方向不對稱。這是因?yàn)樵诖笮筒裼?發(fā)動機(jī)的活塞的壓縮沖程中，在燃燒空間中僅施加了壓縮壓力，而在活塞在燃燒空間中的 膨脹沖程中額外地施加了由燃料燃燒產(chǎn)生的額外的燃燒壓力，使得在滑軌上引起的水平力 分量在膨脹沖程中還比在壓縮沖程中大。
因此力的線路的輪廓的不對稱移位對于發(fā)動機(jī)操作所沿的旋轉(zhuǎn)方向來說也是特 征性的。例如從后面看，即關(guān)于朝向發(fā)動機(jī)的驅(qū)動側(cè)的觀察方向(這當(dāng)然是船中的螺旋漿 側(cè))，如果發(fā)動機(jī)向左旋轉(zhuǎn)，則人們說發(fā)動機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的情況下，沿 右手邊的水平方向施加較大的力(同樣是從后面看)。對于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，對應(yīng)地沿 左手邊的水平方向施加較大的力?；蛘撸瑩Q句話說，因?yàn)榇笮筒裼桶l(fā)動機(jī)的排氣側(cè)從后面看通常是在右側(cè)，并且因?yàn)?用于燃料供應(yīng)等的單元(即泵側(cè))在左側(cè)，所以對于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，在泵側(cè)施加較大 的力，而對于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，在排氣側(cè)施加較大的力。與之前所有的普遍看法相反，現(xiàn)在已經(jīng)由本發(fā)明顯示，支承壁不需要由支承體在 支架的總高度上進(jìn)行支承，而是相反，如果在十字頭作用于滑動面上的水平力作用最大的 區(qū)域中由根據(jù)本發(fā)明的支承元件來加強(qiáng)支承壁就基本上足夠了。在這方面，出于穩(wěn)定性原因在某些情況下在總高度上加強(qiáng)支承壁的厚度可能是切 合實(shí)際的。在這方面，所需加強(qiáng)的幾何結(jié)構(gòu)在個(gè)別情況下取決于不同因素，特別是取決于例 如發(fā)動機(jī)的構(gòu)造大小、發(fā)動機(jī)的功率以及其它因素。在這方面，如所陳述的，不必在所有情 況下都加強(qiáng)支承壁。關(guān)于350mm缸膛的大型柴油發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)已經(jīng)(例如)顯示，僅將在支架的總高 度上由支承體支承的已知支承壁從原先的40mm厚加強(qiáng)至60mm厚就足以能夠有利地使用本 發(fā)明的支承元件。對于例如具有較低的功率或無論如何已經(jīng)具有足夠的厚度的發(fā)動機(jī)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在 沒有加強(qiáng)支承壁的情況下也可使用根據(jù)本發(fā)明的支承元件。在特殊情況下，如果由水平力分量引起的載荷在十字頭的上死點(diǎn)處超過預(yù)先設(shè)定 的量，則例如相應(yīng)地加強(qiáng)使支架與氣缸區(qū)分開的蓋板的厚度也可能是切合實(shí)際的。當(dāng)然也 可行的是使用加強(qiáng)的基板來額外地加強(qiáng)底板的區(qū)域中的錨定。支承元件的橫向幾何中心優(yōu)選地遠(yuǎn)離下死點(diǎn)最大為十字頭的沖程路徑的75%，從 而確保十字頭的水平力作用的最大值由支承元件有效地補(bǔ)償。在這方面，支承元件的橫向 幾何中心特別優(yōu)選地離下死點(diǎn)最大為沖程路徑的50%、尤其最大為沖程路徑的30%。關(guān)于支承元件的大小，支承元件的橫向?qū)挾茸畲筮_(dá)到滑動面的橫向高度的75%。在這方面，支承元件的橫向?qū)挾葍?yōu)選地達(dá)到滑動面的橫向高度的40%至75%。在 特殊情況下，支承元件的橫向?qū)挾瓤梢赃_(dá)到介于滑動面的橫向高度的5%和40%之間，尤 其是小于該橫向高度的30%。如已經(jīng)在上面詳細(xì)闡述過的，在操作狀態(tài)中，十字頭在橫向支承壁上相對于氣缸襯墊的氣缸軸線施加不對稱地延伸的水平橫向力，從而特別有利地在支承壁處在橫向力的 最大值的范圍中提供支承元件。在這方面，支承元件本身的截面原則上可具有本質(zhì)上已知的貫穿式支承體的任何 已知的截面形狀，而且還可具有適于以適當(dāng)?shù)姆绞匠惺茏饔糜谥С斜谏系乃搅Φ娜魏纹?它形狀。如從現(xiàn)有技術(shù)中獲知的貫穿式支承體中一樣，支承元件優(yōu)選地制成帶有具有三角 形截面的雙壁。在另一個(gè)實(shí)施例中，支承元件例如制成帶有具有矩形截面的雙壁。支承元 件當(dāng)然還可作為緊湊的支承元件制成為具有單壁。取決于總體上對大型柴油發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定性的需求，或者依賴于選擇支承元件的哪 個(gè)具體實(shí)施例，將一個(gè)連結(jié)桿引導(dǎo)通過支承元件。在其它情況下，也可將多個(gè)連結(jié)桿(優(yōu)選 地正好兩個(gè)連結(jié)桿)引導(dǎo)通過支承元件。在這方面，例如可僅在大型柴油發(fā)動機(jī)的一側(cè)處的支承壁處提供本發(fā)明的支承元 件，或者例如可在引導(dǎo)相同的十字頭的兩個(gè)水平地相對地設(shè)置的支承壁處提供對應(yīng)的支承 元件。在其中水平地起作用的力的不對稱性不是那么明顯的特殊情況下，同樣可行的是例 如在各種情況下沿著曲柄軸在左側(cè)及在右側(cè)交替地提供支承元件，借此可在發(fā)動機(jī)的總長 度上實(shí)現(xiàn)較高的力傳導(dǎo)對稱性。當(dāng)然還可行的是在一個(gè)及同一側(cè)壁處提供至少兩個(gè)或更多個(gè)支承元件(可能相 互間隔開)，借此尤其可增加支承壁的剛性。顯然，具有以像橫向支承體一樣的貫穿方式從底板的基板向上延伸到支架的蓋板 的本質(zhì)上已知的支承體的支承元件也可有利地結(jié)合在本發(fā)明的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)中。 因此，可行的是例如在曲柄軸的一側(cè)(在曲柄軸的這一側(cè)上，由于水平力分布不對稱，會有 較大的力作用在滑軌上)處提供本質(zhì)上已知的貫穿式支承體，而在該曲柄軸的另一側(cè)上 (在此側(cè)上，相比之下水平力較小，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)在操作狀態(tài)中沿對應(yīng)的方向旋轉(zhuǎn))，提供根 據(jù)本發(fā)明的支承元件，因?yàn)檫@就已經(jīng)足以有效地補(bǔ)償起作用的水平橫向力了。


參照附圖，以下將對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。在圖示中顯示了 圖1具有底板、支架和氣缸區(qū)的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)的視圖；圖2具有雙壁支承元件的已知大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)的根據(jù)圖1的截面I-I ；圖3具有雙壁支承元件的已知大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)的根據(jù)圖1的截面II-II ；圖4具有三角形雙壁支承元件的不同的已知大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)的根據(jù)圖1的 截面II-II ；圖5隨橫向高度變化的、滑軌上的水平力作用的線路；圖6根據(jù)本發(fā)明的、在一側(cè)處布置有支承元件的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)的第一個(gè) 實(shí)施例；圖7a根據(jù)圖6的、在一個(gè)實(shí)施例中的滑軌上的水平力作用的線路；圖7b通過支承元件的第一個(gè)實(shí)施例、根據(jù)圖7a沿著線III-III的截面；圖7c通過支承元件的第二個(gè)實(shí)施例、根據(jù)圖7a沿著線III-III的截面；圖7d通過支承元件的第三個(gè)實(shí)施例、根據(jù)圖7a沿著線III-III的截面；
圖8根據(jù)本發(fā)明的、在兩側(cè)處布置有支承元件的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)的第二個(gè) 實(shí)施例圖9根據(jù)本發(fā)明的、具有貫穿式支承體的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)的第三個(gè)實(shí)施 例。
具體實(shí)施方式

將在下文中總體上由參考標(biāo)號1標(biāo)明的根據(jù)本發(fā)明的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)特 別地設(shè)計(jì)成具有縱向掃氣的大型兩沖程柴油發(fā)動機(jī)1，例如，諸如在船舶建造中廣泛地使用 的發(fā)動機(jī)。圖1以截面的方式示意性地顯示了具有底板2、支架5和氣缸區(qū)6的根據(jù)本發(fā)明的 大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)1的設(shè)計(jì)。在這方面，圖1所示的外部設(shè)計(jì)與已知大型柴油發(fā)動機(jī) 1'的外觀基本相同。氣缸區(qū)6以本質(zhì)上已知的方式起接收氣缸(未顯示)的作用。例如已通過將鋼片 彼此焊接起來而制成的支架5具有基板12以及兩個(gè)外壁4，且該支架5與根據(jù)圖示垂直延 伸(即橫向地延伸)的滑動面9 一起形成截面為梯形的兩個(gè)框架，且這兩個(gè)框架通過公共 蓋板13彼此連接。兩個(gè)相對地設(shè)置的垂直延伸的滑動面9由布置在兩個(gè)梯形框架之間的 中間壁14支承。支架5與基板12 —起布置在底板2上，底板2包括具有用于支承曲柄軸3 的軸頸的軸承殼的軸承座。具有軸線K的曲柄軸3通過未在圖1中顯示的推桿15以本質(zhì) 上已知的方式連接到十字頭10上。為了更好地理解本發(fā)明，圖2至圖4中示意性地顯示了從現(xiàn)有技術(shù)獲知的支架的 不同的實(shí)施例。在這方面，為了使現(xiàn)有技術(shù)更好地區(qū)別于本發(fā)明，從圖2至圖4的特征的參 考標(biāo)號設(shè)有撇號(dash)，而在表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的剩余的圖中的特征則具有沒有撇 號的參考標(biāo)號。在這方面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的特征和已知實(shí)施例的對應(yīng)的特征各自由 相同的參考標(biāo)號標(biāo)示，如所提到的，相同參考標(biāo)號的區(qū)別僅在于使用或未使用撇號。圖2顯示了沿著通過根據(jù)本發(fā)明的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)1'的已知實(shí)施例的線 I-I的根據(jù)圖1的截面，大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)1'包括布置在底板2'上的支架5'以及 放置在支架5'上的氣缸區(qū)6'。蓋板13'布置在支架5'和氣缸區(qū)6'之間，且基板12' 布置在支架5'和底板2'之間。氣缸區(qū)6'適于以已知的方式接收未顯示的一個(gè)或多個(gè) 氣缸。氣缸的內(nèi)部空間與氣缸蓋(未顯示)和活塞(同樣未顯示)一起以已知的方式形成 大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)1'的燃燒空間，活塞借助于活塞桿16'連接到十字頭10'上，且 布置成可在氣缸中往復(fù)地移動。支架5'包括支承體11'，橫向支承壁8'支承在支承體 11'處。支承壁8'支承滑動面9'以便于引導(dǎo)十字頭10'，十字頭10'借助于推桿15' 連接到曲柄軸3'上，且借助于活塞桿16'連接到大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)Γ的未顯示的 活塞上。在這方面，對于現(xiàn)有技術(shù)來說特點(diǎn)是支承體1?；驹诨?2'和蓋板13'之 間在支架5'的總高度HT'上延伸。底板2'包括軸承座和橫向支承元件，以便于接收曲柄軸3及支承曲柄軸3的軸 頸，這里橫向支承元件僅制成具有一個(gè)壁；但是橫向支承元件在另一個(gè)已知實(shí)例中也可制 成兩壁設(shè)計(jì)。氣缸區(qū)6'、支架5'和底板2'在預(yù)拉緊力下通過連結(jié)桿7'彼此連接。在這方面，連結(jié)桿7'沿著雙壁支承體1Γ內(nèi)的橫向支承壁8'在支架5'的區(qū)域中延伸，且在 曲柄軸3'的軸線K'和支架5'之間的區(qū)域中(根據(jù)附圖也就是在曲柄軸3'的軸線K' 上方)在螺紋孔中固定在底板2'的軸承座中。 在圖2所示的實(shí)施例中，支承體11'的壁沿氣缸區(qū)6'的方向延伸成V形，也就是 說支承體11'的壁的相互間距沿朝向氣缸區(qū)6'的方向逐漸放大。在圖2所示的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，連結(jié)桿7'的縱向軸線Z'在支承體11'的橫 向壁之間居中地延伸，其中底板2'的單壁設(shè)計(jì)的支承元件(底板2'中的支承體11'支承 在其上)布置成與連結(jié)桿7'的縱向軸線Z'齊平。連結(jié)桿7'在曲柄軸3'的軸線K'和 支架5'之間的區(qū)域中(即根據(jù)圖示，在曲柄軸3'的軸線K'上方)在螺紋孔中固定在軸 承座中，特別地以避免軸承殼變形。由于底板2'中的單壁支承元件布置成與連結(jié)桿7'的 縱向軸線Z'齊平，且從而關(guān)于支承體11'的壁對稱，所以在沒有具有太高剛性的底板2' 的情況下實(shí)現(xiàn)了特別高的穩(wěn)定性。在這方面，這樣的實(shí)施例在現(xiàn)有技術(shù)中也是完全已知的其中連結(jié)桿7'錨定在 曲柄軸3'的軸線K'下方，且類似地可依賴于載荷曲線來使用連結(jié)桿7'。圖3顯示了沿著線II-II通過根據(jù)圖1的已知支架5'的又一個(gè)截面。顯示了兩 個(gè)相應(yīng)的支承體11'，它們相對地布置在支架5'中，且由滑動面9'之間的中間壁14'相 對于彼此來支承。十字頭10'在兩個(gè)相應(yīng)的相鄰支承體11'的兩個(gè)相應(yīng)的相對地設(shè)置的 滑動面9'之間被引導(dǎo)，這兩個(gè)相應(yīng)的相鄰支承體1?；驹谥С邪?2'和蓋板13'之 間、在支架5'的總高度H'上延伸。正好一個(gè)連結(jié)桿7'在各個(gè)支承體11'中的壁之間延 伸。圖4最后在根據(jù)圖1的截面II-II中顯示了已知支架5'的又一個(gè)實(shí)例，其在本 質(zhì)上與根據(jù)圖3的實(shí)例不同，因?yàn)樵谶@里當(dāng)然也基本在支承板12'和蓋板13'之間在支架 5'的總高度HT'上延伸的支承體11'制成三角形形式，其中中間壁14'延伸穿過支承體 11'，且從而為其提供額外的穩(wěn)定性。另外，支承體11'因此被分成兩部分式主體，相應(yīng)的 連結(jié)桿7'在該兩部分式主體中延伸。這意味著與圖3的實(shí)例相反，在圖4的三角形實(shí)例 中，兩個(gè)連結(jié)桿7'與各個(gè)支承體11'相關(guān)聯(lián)。在圖5和圖7a中，針對根據(jù)本發(fā)明的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)1，示意性地顯示了隨 橫向高度H變化且依賴于曲柄角KW的施加到支承壁8的滑動面9上的水平力作用(即水 平橫向力QK)的線路。對應(yīng)的力線路在本質(zhì)上與從現(xiàn)有技術(shù)獲知的大型柴油發(fā)動機(jī)1'中 的圖5的力線路基本相同。如最初已經(jīng)表明的，當(dāng)十字頭10在上死點(diǎn)OTP和下死點(diǎn)UTP之間的沖程路徑HS 上沿著橫向方向移動時(shí)該十字頭10施加到滑動面9上的水平橫向力QK的線路首先依賴于 曲柄角KW關(guān)于水平方向或多或少明顯不對稱，而且在另一方面，水平橫向力QK的線路沿著 橫向方向(即沿著高度H)變化相當(dāng)大，其中水平橫向力QK在十字頭10的上死點(diǎn)OTP附近 和下死點(diǎn)UTP上方均具有最大值。位于下死點(diǎn)UTP附近的曲線QK的兩個(gè)底部最大值由Ml 和M2標(biāo)明，其清楚地展示了曲線QK的不對稱性。相對于中心軸線A，也就是說橫向力QK的 最大值Ml (其對應(yīng)于更大的橫向力QK)比對應(yīng)的最大值M2更加明顯得多。這是因?yàn)樵诖笮筒裼桶l(fā)動機(jī)1的活塞的壓縮沖程上僅在燃燒空間中施加了壓縮 壓力，而當(dāng)活塞在膨脹沖程中時(shí)，在燃燒空間中額外地施加了由燃料燃燒產(chǎn)生的額外的燃燒壓力，從而使得在滑軌9上引起的水平力分量QK還在膨脹沖程中比在壓縮沖程中更大。 這就意味著最大值Ml出現(xiàn)在活塞的膨脹沖程中，即在活塞自其上死點(diǎn)沿朝向下死點(diǎn)的方 向運(yùn)動時(shí)，而最大值M2則出現(xiàn)在活塞的壓縮沖程中。因?yàn)闄M向力QK不僅基本上由氣缸中盛行的壓力確定，而且還由推桿15相對于縱 向軸線A的角位置確定，所以產(chǎn)生了圖5和圖7a中關(guān)于完整的發(fā)動機(jī)循環(huán)示意性地顯示的 特征形狀，該特征形狀令人聯(lián)想到魚的輪廓。力的線路的輪廓QK的不對稱移位的水平方向，也就是說根據(jù)圖示，不論最大值Ml 或M2存在于 右側(cè)還是左側(cè)，在這方面對于發(fā)動機(jī)1的旋轉(zhuǎn)方向來說都是特征性的。例如從 后面看，即關(guān)于朝向發(fā)動機(jī)1的驅(qū)動側(cè)的觀察方向(這當(dāng)然是船中的螺旋槳側(cè))，如果發(fā)動 機(jī)1向左側(cè)旋轉(zhuǎn)，則人們說發(fā)動機(jī)1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動機(jī)1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的情況下，沿右手 邊的水平方向施加較大的力QK(同樣是從后面看)。對于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)1，對應(yīng)地沿 左手邊的水平方向施加較大的力QK?；蛘撸瑩Q句話說，由于大型柴油發(fā)動機(jī)1的排氣側(cè)從后面看或者從驅(qū)動側(cè)看通常 是在右側(cè)，而且因?yàn)橛糜谌剂瞎?yīng)的單元等(即泵側(cè))在左側(cè)，所以對于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的發(fā)動 機(jī)1，在泵側(cè)施加較大的力，而對于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)1，則在排氣側(cè)施加較大的力。在圖6中，示意性地顯示了在一側(cè)處布置有支承元件11的根據(jù)本發(fā)明的大型十字 頭柴油發(fā)動機(jī)1的第一個(gè)實(shí)施例。在這方面，類似于圖2，圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明通過圖1的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī) 1的沿著線I-I的截面。根據(jù)圖6的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)1包括布置在底板2上的支架 5以及放置在支架5上的氣缸區(qū)6。蓋板13布置在支架5和氣缸區(qū)6之間，且基板12布置 在支架5和底板2之間。氣缸區(qū)6以已知的方式適于接收未顯示的一個(gè)或多個(gè)氣缸。氣缸 的內(nèi)部空間與氣缸蓋(未顯示)和活塞(同樣未顯示)一起以已知的方式形成大型十字頭 柴油發(fā)動機(jī)1的燃燒空間，活塞借助于活塞桿16連接到十字頭10上，且布置成可在氣缸中 往復(fù)地移動。根據(jù)本發(fā)明，在圖示中，支承元件11在左邊以分段的方式布置在支承壁8處 (在支承壁8處提供了用于十字頭10的滑動面9)，使得支承元件11的橫向?qū)挾萮小于滑 動面9的或支架5的橫向高度HT。在右邊(根據(jù)圖示)在支承壁8處既沒有提供從現(xiàn)有技術(shù)獲知的支承體11'也 沒有提供根據(jù)本發(fā)明的支承元件11，因?yàn)樵趫D6的實(shí)例中，最大橫向力QK在左邊(根據(jù)圖 示)對支承壁8起作用。因此提供了根據(jù)本發(fā)明的支承元件11，以提高左手邊的支承壁8 處的穩(wěn)定性，但是可在右手邊的支承壁8處完全省略額外的支承件11、11'，因?yàn)樵诓僮鳡?態(tài)中，小得多的橫向力QK作用在此處。在這方面，支承元件11布置在支承壁8處，使得位于支承元件11的橫向?qū)挾萮的 大約一半處的支承元件11的幾何中心GM大約在作用于支承壁8上的橫向力QK的最大值 Ml的區(qū)域中。再次參照圖7a示出了這一點(diǎn)。如已經(jīng)提到過的，支承壁8支承滑動面9，以便于引導(dǎo)借助于推桿15連接到曲柄軸 3上且通過活塞桿16連接到大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)1'的未顯示的活塞上的十字頭10。在這方面，對于本發(fā)明而言其特征是，不像從現(xiàn)有技術(shù)獲知的支承體11'，支承元 件11不在基板12和蓋板13之間、支架5的總高度HT上延伸，而是相反僅在橫向?qū)挾萮上 延伸，橫向?qū)挾萮小于滑動面9的或支架5的橫向高度HAT。
在這方面，底板2包括軸承座和橫向支承元件，以便于接收曲柄軸3及支承曲柄軸 3的軸頸，這里僅顯示了橫向支承元件具有一個(gè)壁。然而，在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中， 底板2中的橫向支承元件也可為例如雙壁設(shè)計(jì)。如在本質(zhì)上已知的，氣缸區(qū)6、支架5和底 板2在預(yù)拉緊力下通過連結(jié)桿7彼此連接。在這方面，連結(jié)桿7沿著橫向支承壁8在支架5 的區(qū)域中延伸，而且根據(jù)圖示在支承壁8中、在雙壁支承元件11內(nèi)延伸。連結(jié)桿7在曲柄 軸3的軸線K和支架5之間的區(qū)域中(根據(jù)圖示，也就是曲柄軸3的軸線K上方)在螺紋 孔中以本質(zhì)上已知的方式固定在底板2的軸承座中。在圖6所示的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，連結(jié)桿7的縱向軸線Z在支承體11的橫向壁 之間居中地延伸，其中底板2的單壁設(shè)計(jì)的支承元件(底板2中的支承體8支承在其上) 布置成與連結(jié)桿7的縱向軸線Z齊平。連結(jié)桿7在曲柄軸3的軸線K和支架5之間的區(qū)域 中(即根據(jù)圖示，在曲柄軸3的軸線K上方)在螺紋孔中固定在軸承座中，特別地以避免軸 承殼變形。由于底板2中的單壁支承元件布置成與連結(jié)桿7的縱向軸線Z齊平，所以在沒 有具有太高的剛性的底板2的情況下實(shí)現(xiàn)了特別高的穩(wěn)定性。在這方面，關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，無論如何可行的是將連結(jié)桿7錨定 在曲柄軸3的軸線K下方。類似地，也可依賴于載荷曲線有利地使用本發(fā)明的這種實(shí)施例。圖7b顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的支承元件11的第一個(gè)實(shí)施例的根據(jù)圖7a沿著線 III-III的截面。如可從圖7b看到，在一個(gè)特定實(shí)施例中，支承元件11是三角形支承元件11，兩個(gè) 連結(jié)桿在其中被引導(dǎo)，且中間壁14向上延伸到且進(jìn)入支承元件11中，借此進(jìn)一步提高支架 5的穩(wěn)定性。可以理解，無論如何也可有利地使用其它三角形支承元件11。例如，其中中間壁 14不向上延伸及進(jìn)入支承元件11的內(nèi)部中以及/或者其中在所有情況下僅有一個(gè)連結(jié)桿 7與各個(gè)三角形支承元件11相關(guān)聯(lián)的那些。圖7c和圖7d在各自的情況下顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的支承元件11的第二和第 三個(gè)特定實(shí)施例的根據(jù)圖7a的沿著線III-III的截面。在這方面，類似于圖7b的支承元件，支承元件11制成空心體，但其具有矩形截面。 這里也可行的是例如選擇矩形截面，且僅僅一個(gè)連結(jié)桿7例如被引導(dǎo)通過支承元件11。圖7d顯示了根據(jù)本發(fā)明的支承元件11的一個(gè)特定實(shí)施例，支承元件11沒有設(shè)計(jì) 成空心體，而是相反設(shè)計(jì)成了至少一個(gè)連結(jié)桿被引導(dǎo)通過其中的緊湊體。在圖8中，示意性地顯示了在兩側(cè)處布置有支承元件11的根據(jù)本發(fā)明的大型十字 頭柴油發(fā)動機(jī)1的第二個(gè)實(shí)施例。當(dāng)在支承壁8處接合的橫向力QK在支架5的兩側(cè)處太 大，以至于必須提供支承元件11來在兩側(cè)穩(wěn)定支架(優(yōu)選在橫向力QK的最大值Ml、M2的 區(qū)域中)時(shí)，可以特別有利地使用此實(shí)施例。圖9中顯示了對于實(shí)踐來說非常重要的根據(jù)本發(fā)明的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)1的 第三個(gè)實(shí)施例，其中，這里根據(jù)圖示在左邊在支架5的一側(cè)上提供了貫穿式橫向支承體11， 如本質(zhì)上現(xiàn)有技術(shù)中已知的。在這方面，根據(jù)本發(fā)明，在相對地設(shè)置的支承壁8處提供了根 據(jù)本發(fā)明的支承元件11。當(dāng)在支架的一側(cè)上(在圖9的實(shí)例中根據(jù)圖示在左邊的一側(cè)上)的橫向力QK非 常大，以至于通過根據(jù)本發(fā)明的支承元件11進(jìn)行支承還不夠時(shí)，就特別地非常有利地使用正是這個(gè)特定實(shí)施例。然而，因?yàn)闄M向力QK在相對地設(shè)置的一側(cè)上小得多，所以在這里僅 僅提供以分段狀態(tài)具有橫向?qū)挾萮的根據(jù)本發(fā)明的支承元件11就足夠了。
技術(shù)人員將理解，本發(fā)明不限于明確論述的實(shí)施例，而是相反，對應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)展 同樣由本發(fā)明覆蓋。本發(fā)明當(dāng)然特別地涉及所論述的特定實(shí)施例的所 有適當(dāng)組合。
權(quán)利要求
一種大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，具有用于接收曲柄軸(3)的底板(2)；包括兩個(gè)外壁(4)的支架(5)，所述支架布置在所述底板(2)上；以及布置在所述支架(5)上以接收氣缸的氣缸區(qū)(6)，其中，所述底板(2)、所述支架(5)和所述氣缸區(qū)(6)通過沿著橫向支承壁(8)在所述支架(5)的區(qū)域中延伸的連結(jié)桿(7)彼此連接；其中，具有橫向高度(HT)的滑動面(9)形成于所述支承壁(8)上，以支承布置成可在上死點(diǎn)(OTP)和下死點(diǎn)(UTP)之間的沖程路徑(HS)上往復(fù)地移動的十字頭(10)，其特征在于，以分段狀態(tài)在所述支承壁(8)處提供支承元件(11)，使得所述支承元件(11)的橫向?qū)挾?h)小于所述滑動面(9)的所述橫向高度(HT)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述支承元件(11)的 橫向幾何中心(GM)遠(yuǎn)離所述下死點(diǎn)(UTP)最大為所述沖程路徑(HS)的75%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述支承元件 (11)的橫向幾何中心(GM)遠(yuǎn)離所述下死點(diǎn)(UTP)最大為所述沖程路徑(HS)的50%，尤其 最大為所述沖程路徑(HS)的30%。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述支承 元件(11)的所述橫向?qū)挾?h)最大達(dá)到所述滑動面(9)的所述橫向高度(HT)的75%。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述支承 元件(11)的所述橫向?qū)挾?h)達(dá)到所述滑動面(9)的所述橫向高度(HT)的40%至75%。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述支承 元件(11)的所述橫向?qū)挾?h)達(dá)到介于所述滑動面(9)的所述橫向高度(HT)的5%和 40%之間，優(yōu)選地小于所述滑動面(9)的所述橫向高度(HT)的30%。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，在操作狀 態(tài)中，所述十字頭(10)將關(guān)于氣缸軸線(A)不對稱地延伸的水平橫向力(QK)施加到所述 橫向支承壁(8)上，且在所述支承壁(8)處在所述橫向力(QK)的最大值(M1，M2)的范圍中 提供所述支承元件(11)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述支承 元件(11)制成具有三角形截面的雙壁形式。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述支承 元件(11)制成具有矩形截面的雙壁形式。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述支承 元件(11)以單壁形式設(shè)計(jì)成緊湊的支承元件(11)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，正好一個(gè) 連結(jié)桿(7)被引導(dǎo)通過所述支承元件(11)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，多個(gè)連結(jié) 桿(7)，優(yōu)選正好兩個(gè)連結(jié)桿(7)，由所述支承元件(11)引導(dǎo)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，在引導(dǎo)相 同的十字頭(10)的兩個(gè)水平地相對地設(shè)置的支承壁(8)處提供相應(yīng)的支承元件(11)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，在一個(gè)及 同一支承壁(8)處提供至少兩個(gè)支承元件(11)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)，其特征在于，提供從所述底板(2)的底部面板(12)起穿過而直到所述支架(5)的頂部面板(13)的橫向支承體(110)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型十字頭柴油發(fā)動機(jī)(1)，其具有用于接收曲柄軸(3)的底板(2)，且具有包括兩個(gè)外壁(4)且布置在底板(2)上的支架(5)。氣缸區(qū)(6)布置在支架(5)上以接收氣缸，底板(2)、支架(5)和氣缸區(qū)(6)通過連結(jié)桿(7)彼此連接，連結(jié)桿(7)沿著橫向支承壁(8)在支架(5)的區(qū)域中延伸。具有橫向高度(H)的滑動面(9)形成于支承壁(8)上，以支承布置成可在上死點(diǎn)(OTP)和下死點(diǎn)(UTP)之間的沖程路徑(HS)上往復(fù)地移動的十字頭(10)。根據(jù)本發(fā)明，支承元件(11)以分段狀態(tài)布置在支承壁(8)處，使得支承元件(11)的橫向?qū)挾?h)小于滑動面(9)的橫向高度(HT)。
文檔編號F16C5/00GK101839172SQ20101014555
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者S·基塞, S·塞尼奇森 申請人:瓦特西拉瑞士股份有限公司