CN101737190A - 中等功率柴油机整体缸盖的气门结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中等功率柴油机整体缸盖的气门结构，包括气缸盖，所述气缸盖上设置有进气门导管孔、螺栓安装孔、排气门导管孔、排气道和进气道，气缸盖上还设有电控泵喷嘴铜衬套安装孔、设置在气缸盖上方的顶置凸轮轴轴承座安装孔以及定位销孔；两气缸的缸心距为178毫米；电控泵喷嘴铜衬套安装孔内安装电控泵喷嘴。本发明能满足高爆发压力(18MPa)下工作要求稳定，使柴油机有优异的可靠性、耐久性；同时提高柴油机的输出功率，满足柴油机各种特殊工况对混合气的要求，使柴油机获得良好的燃油经济性、动力性、提高燃烧效率、减少燃烧噪音并降低废气中的有害排放物，使之达到欧III、欧IV排放标准，满足越来越严格的环保排放法规的要求。
Description
技术领域
本发明涉及的是内燃机技术领域，具体涉及的是一种中等功率柴油机整体盖二十四气门结构。
背景技术
目前普遍使用的缸心距为170毫米的直列六缸柴油机，其主要规格有6135系列等，其气缸直径最大为135毫米，行程为140～150毫米，排量为12～12.88升，在额定转速为2200r/min时，其12h输出功率为220kW左右。随着通用、船用、农用，发电以及工程机械等对其配套的柴油机动力性、紧凑性以及排放指标要求的逐步提高，要求能在现有的6315系列柴油机，即在缸径、行程等不变的前提情况下，能进一步提高柴油机的输出功率，满足柴油机各种特殊工况对混合气的要求，从而使柴油机获得良好的燃油经济性、动力性、提高燃烧效率、减少燃烧噪音并降低废气中的有害排放物。
根据柴油机设计原理，要达到上述要求，则应增大柴油机的缸心距，增加进气道尺寸来增大柴油机的排量。而现有的6135系列柴油机，是两缸一盖，并且是一个进气道、一个排气道(即一个进气门和一个排气门)，由于受到当时的加工、制造、工艺、技术条件所限制，结构不是很良好，很难要实现上述要求，因现有的6135系列柴油机中，在以第一缸中心为直角座标为原点的坐标中，柴油机上的气缸盖螺栓安装孔的位置坐标，如图1和表1所示：
表1
图1为现有的6135系列等直列六缸柴油机中，气缸盖进排气道结构示意图，从图1可以看出，现有气缸盖上还设有喷油嘴安装孔15、进气门导管孔16、排气门导管孔17、挺杆孔18、排气道19和进气道20。从上面列表1可以计算得出，第5号孔的中心与第一缸中心A的距离为96.65毫米，第1和6号孔的中心与第一缸中心A的距离分别为93.94、96.65毫米；第11号孔的中心与第二缸中心B的距离为93.94毫米，第6和12号孔的中心与第二缸中心B的距离分别为96.65、93.94毫米；要想增加柴油机的两只气缸的缸心距，使其缸心距达到178并且小于180毫米，必须要重新布置气缸盖螺栓安装孔的位置，第1、5、6号孔的中心到第一缸中心A的距离增加，同样第6、11、12号孔的中心到第二缸中心第B号孔的距离也要相应的增加。
为了提高柴油机的燃烧效率、减少燃烧噪音并降低废气中的有害排放物，要增加进气流量以及减少进气流量涡流比，进气道20的流动阻力越小越好，希望在尽可能小的阻力下有足够多的涡流强度。而在图1的进气道20尺寸为50毫米，排气道19尺寸为38毫米，根据进气道20结构以及尺寸分析得出进气涡流比1.25～1.30，进气流量系数为小于等于0.35，达不到进气道20的质量指标。
同时随着柴油机的排放物对大气的污染日趋严重，对柴油机的排放污染物越来越严格，对于柴油机的燃油装置来说，仅仅根据柴油机转速控制喷油量和喷油时间已经远远不能满足要求了。需要根据实时转速及实际负荷进行特殊形式的控制，或者根据温度、进气压力、运行状态等进行综合控制。对于这些新的要求，机械式燃油供给系统已经不能满足要求，传统的控制方法再也不能适应时代的要求，由于柴油机和柴油机燃油供给系统技术的发展历史所限，上述类型气缸盖达不到设计要求。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明的目的是在于一种能够提高直列六缸柴油机输出功率的中等功率柴油机整体缸盖的气门结构，满足柴油机各种特殊工况对混合气的要求，从而使柴油机获得良好的燃油经济性、动力性、提高燃烧效率、减少燃烧噪音并降低废气中的有害排放物，使之达到欧III、欧IV排放标准，使其提高到欧V标准。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
中等功率柴油机整体缸盖的气门结构，包括气缸盖，所述气缸盖上设置有进气门导管孔、螺栓安装孔、排气门导管孔、排气道和进气道，其特征在于，所述气缸盖上还设有电控泵喷嘴铜衬套安装孔、设置在气缸盖上方的顶置凸轮轴轴承座安装孔以及定位销孔；在所述气缸孔内安装气缸，所述两气缸的缸心距为178毫米，在所述凸轮轴轴承座孔安装凸轮轴轴承座，在凸轮轴轴承座安装凸轮轴，并通过凸轮轴轴承盖上用螺栓拧紧固定在气缸盖对应的位置上；所述电控泵喷嘴铜衬套安装孔内安装电控泵喷嘴，该电控泵喷嘴铜衬套安装孔保证泵喷嘴在自动控制喷油压力、时间、油率，精确控制每循环喷油量、高速喷射以及高热负荷下保持导热性好、温度低等效率。
为了进一步改善气缸盖内部高温环境，在所述调温器安装孔内安装有中等功率柴油机水冷却的调温器，如此随着水温的变化，调温器通过旁通阀和出水阀的错时开闭，控制冷却水在不同温度段的分流，从而实现柴油机冷却水温的调节。
进一步，所述气缸盖螺栓所有安装孔以及电控二十四气门四周都设有加强筋，以此能满足高爆发压力(18Mpa)下工作要求稳定，使柴油机有优异的可靠性、耐久性。
进一步，所述电控泵嘴电控喷射系统控制电控泵嘴的运行，以电子控制单元(ECU)为中心，用于安装在柴油机上不同部位上的各种传感器测定柴油机的各种工作参数，如气缸盖的进气量、温度等等，交转化能为计算机能接受的电信号之后，传送给ECU；ECU对输入信号作运算、处理、分析判断后，向执行器发出喷射系统的工作，最终通过泵喷嘴定时、定量把燃油喷入活塞中去，使柴油机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。
所述电控泵喷嘴为凸轮驱动式(机械式)，是采用柴油机凸轮驱动柱塞往复运动而供油，凸轮驱动式只在喷油时才供油，它的特点是驱动转矩很低。
作为对本发明内容的进一步重新设计改变，所述气缸盖螺栓所有安装孔的直径均为17毫米。
进一步，所述进气道尺寸为66±1.0毫米，排气道尺寸为40±1.0毫米。
本发明缸盖结构能满足高爆发压力(18Mpa)下工作要求稳定，使柴油机有优异的可靠性、耐久性；通水孔及冷却水道冷却气缸盖内部温度，改善气缸盖内部高温环境；同时提高柴油机的输出功率，满足柴油机各种特殊工况对混合气的要求，使柴油机获得良好的燃油经济性、动力性、提高燃烧效率、减少燃烧噪音并降低废气中的有害排放物，需要根据实时转速及实际负荷进行特殊形式的控制，或者根据温度、进气压力、运行状态等进行综合控制，使之达到欧III、欧IV排放标准，有望提高到欧V标准，满足越来越严格的环保排放法规的要求
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为现有气缸盖进排气道结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为图2的A-A剖视结构示意图。
图4为本发明气缸盖顶视图
从图2、3、4中可以看出：A01为第一缸中心；A02为第二缸中心；A03～A06以此类推为相对应的缸中心，B01～B38为气缸盖螺栓安装孔；39为进气道；40为气缸盖；41为清砂孔；42为加强筋；43为排气道；44为冷却电控泵喷嘴铜衬套水道槽；45为进气门座孔；46为排气门座孔；47为调温器安装孔。48为通水孔；49为冷却水道；50为电控泵喷嘴铜衬套安装孔；51为冷却水道；52为燃油回油道；53为气门导管安装孔；54为燃油主油道；55为3个机油回油道；56为1个机油进油道；57为燃油进油道；58为顶置凸轮轴轴承座安装孔；59为定位销孔；60为电控泵喷嘴压板安装孔。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例：
参见图2、图3和图4，即本发明的第一缸中心剖视结构示意图，本实施例一种缸心距为178毫米，缸径为135毫米，行程为160毫米，排量为13.74～14升，中等功率直列六缸电控二十四气门并且带顶置凸轮轴的柴油机整体式缸盖结构，主要包括6个气缸孔、气缸盖螺栓安装孔B01～B38、进气道39、排气道43、进排气门座孔45、46，气门导管安装孔53、12个清砂孔41、电控泵喷嘴铜衬套安装孔50、电控泵喷嘴压板安装孔60、顶置凸轮轴轴承座安装孔58和定位销孔59、调温器安装孔47、通水孔48及冷却水道49、51等组成部分。在气缸盖40上还制出有第一气缸孔A01、第二气缸孔A02；A03～A06以此类推为相对应的缸中心，气缸孔A01～A06在同一水平线上，并且气缸孔A02～A06位于气缸孔01的右侧，在所述气缸孔A01～A06内安装气缸，两两气缸孔之间距离为178毫米，在所述顶置凸轮轴轴承座安装孔58上装凸轮轴轴承座，在凸轮轴轴承座安装凸轮轴，并通过凸轮轴轴承盖上用螺栓拧紧固定在气缸盖对应的位置上；所述电控泵喷嘴铜衬套安装孔50装电控泵喷嘴，该电控泵喷嘴铜衬套安装孔50保证了泵喷嘴在自动控制喷油压力、时间、油率，精确控制每循环喷油量、高速喷射以及高热负荷下保持导热性好、温度低等效率。
由于6135系列等直列六缸柴油机无法满足柴油机对各种特殊工况对混合气的要求，从而使柴油机获得良好的燃油经济性、动力性、紧凑性、提高燃烧效率、机械式燃油供给系统已经不能满足要求、减少燃烧噪音并降低废气中的有害排放物。只能重新设计气缸盖40结构形状，以此满足上述要求。同时还能柴油机在其12h输出功率为440kW左右的功况下排放得到进一提升改善。
本实施例以第一气缸孔为直角座标为原点的坐标中，柴油机气缸盖螺栓安装孔B01～B38的位置坐标，如图2和表2所示：
表2
从表2可以计算得出，气缸盖螺栓所有安装孔的位置及形状全都改变，与6135系列等直列六缸柴油机中，气缸盖螺栓所有安装孔的位置、进气门座孔、排气门座孔、气门导管安装孔等全都有所不同，进排气道的结构形状尺寸随着气缸盖螺栓安装孔位置及形状不同而也做重新设计改变。
作为对本发明进一步的改进，所述气缸盖螺栓所有安装孔B01～B38的直径均为17毫米。
参见图2和图3，高刚度的缸盖内部结构设计，例如气缸盖螺栓所有安装孔B01～B38以及电控二十四气门四周都设有加强筋42，以此能满足高爆发压力(18Mpa)下工作要求稳定，使柴油机有优异的可靠性、耐久性。其次通过设计通水孔48及冷却水道51冷却气缸盖40内部温度，以此同时设计电控泵喷嘴铜衬套水道槽用于冷却电控泵喷嘴铜衬套，保证了泵喷嘴在自动控制喷油压力、时间、油率，精确控制每循环喷油量、高速喷射以及高热负荷下保持导热性好、温度低等效率。
为了提高柴油机的燃烧效率、减少燃烧噪音并降低废气中的有害排放物，对于组织良好的燃烧过程，要增加进气流量以及减少进气流量涡流比，进气道39的流动阻力越小越好，希望在较小的阻力下有较小的涡流强度。而在图2的进气道39尺寸为66毫米，排气道43尺寸为40毫米，根据进气道39结构以及尺寸分析得出进气涡流比0.7±0.1，进气流量系数为0.6±0.10，同时排气道43结构形状也以重新设计，使空气流动阻力小，空气流动过程流畅，达到进气道39的质量指标。
参见图2和图4，电控泵喷嘴铜衬套安装孔50保证泵喷嘴在自动控制喷油压力、时间、油率，精确控制每循环喷油量、高速喷射以及高热负荷下保持导热性好、温度低等效率，并通过电控喷射系统中，以电子控制单元(ECU)为中心，用于安装在柴油机上不同部位上的各种传感器测定柴油机的各种工作参数，如气缸盖的进气量、温度等等，交转化能为计算机能接受的电信号之后，传送给ECU；ECU对输入信号作运算、处理、分析判断后，向执行器发出喷射系统的工作，最终通过泵喷嘴定时、定量把燃油喷入活塞中去，使柴油机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。
本发明通过电控喷射系统还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制怠速停油、自动怠速等控制功能，因为用了电控泵喷嘴，没有高压油管，电控泵喷嘴的安装位置空间比较紧凑，适合高压喷射，以此改善喷油特性。满足柴油机在各种特殊工况下对混合气体的要求，从而使柴油机获得良好的燃油经济性、动力性并且同时降低废气中的有害排放物，以此保证柴油机的可靠性工作，满足越来越严格的环保排放法规的要求。
参见图4可以看出，凸轮轴是装在凸轮轴轴承座上，并通过凸轮轴轴承盖上，用螺栓拧紧固定在气缸盖对应的位置上。泵喷嘴是凸轮驱动式(机械式)，是采用柴油机凸轮驱动柱塞往复运动而供油，凸轮驱动式只在喷油时才供油，它的特点是驱动转矩很低。
直列六缸电控二十四气门结构是两进气门，两排气门所组成的结构的气缸盖。由于是顶置凸轮轴摇臂驱动气门结构，由于使用零件少、高速性好，在柴油机上的应用越来越受青睐，使用会越来越广泛，这种类型的配气机构方法显示了优异的高速动力性能，同时凸轮轴从运动件的接触表面也是滚轮结构即采用轴承，这样可减少机构运动时的摩擦损失。由于本发明中等功率直列六缸电控二十四气门并且带顶置凸轮轴的柴油机整体式缸盖的缸径为135毫米，采用每缸2进、2排气门是必要的，多气门柴油机的气门尺寸小、质量轻、适应高速柴油机运转，小排气门热负荷小，工作可靠性易于保证控制。电控泵喷嘴压板安装孔60安装电控泵喷嘴，并通过压板压住，防止电控泵喷嘴振动。
在参见图2中可以看出，为了进一步改善气缸盖内部高温环境，调温器安装孔47提供一种中等功率柴油机水冷却的调温器，如此随着水温的变化，调温器通过旁通阀和出水阀的错时开闭，控制冷却水在不同温度段的分流，从而实现柴油机冷却水温的调节。
本发明通过以上重新设计方案解决问题，使其符合通用、船用、农用，发电以及工程机械等对其配套的直列六缸柴油机的动力性、紧凑性，以此保证柴油机的可靠性工作，进一步改善并提高排放要求，满足越来越严格的环保排放法规的要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.中等功率柴油机整体缸盖的气门结构，包括气缸盖，所述气缸盖上设置有进气门导管孔、螺栓安装孔、排气门导管孔、排气道和进气道，在所述气缸孔内安装气缸，其特征在于，所述气缸盖上还设有电控泵喷嘴铜衬套安装孔、设置在气缸盖上方的顶置凸轮轴轴承座安装孔、通水孔及冷却水道；所述两气缸的缸心距为178毫米，在所述凸轮轴轴承座孔安装凸轮轴轴承座，在凸轮轴轴承座安装凸轮轴，并通过凸轮轴轴承盖上用螺栓拧紧固定在气缸盖对应的位置上；所述电控泵喷嘴铜衬套安装孔内安装电控泵喷嘴。
2.根据权利要求1所述的中等功率柴油机整体缸盖的气门结构，其特征在于，在所述调温器安装孔内安装有中等功率柴油机水冷却的调温器。
3.根据权利要求1所述的中等功率柴油机整体缸盖的气门结构，其特征在于，所述气缸盖螺栓所有安装孔以及电控二十四气门四周均设有加强筋。
4.根据权利要求1所述的中等功率柴油机整体盖的气门结构，其特征在于，所述电控泵喷嘴为凸轮驱动式。
5.根据权利要求1所述的中等功率柴油机整体缸盖的气门结构，其特征在于，所述气缸盖螺栓所有安装孔的直径均为17毫米。
6.根据权利要求1所述的中等功率柴油机整体缸盖的气门结构，其特征在于，所述进气道尺寸为66±1.0毫米，排气道尺寸为40±1.0毫米。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Owner name: SHANGHAI DEUTZ POWER TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: MAG SPECIAL ENGINE CO., LTD. OF SUZHOU Effective date: 20130708 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 215300 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE TO: 201805 JIADING, SHANGHAI |
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Effective date of registration: 20130708 Address after: 201805 Shanghai city Jiading District town Anting Lianxing Road No. 69 Building 1 layer A District 4 Patentee after: Shanghai DEUTZ Power Technology Co.,Ltd. Address before: 215300 Ling Bai Road, Japan Industrial Zone, Kunshan Development Zone, Kunshan, Jiangsu Patentee before: SUZHOU MAIGETE ENGINE Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170717 Address after: 225000 Hanjiang Economic Development Zone, Jiangsu, Yangzhou 6 Patentee after: Sino man motor Jiangsu Co.,Ltd. Address before: 201805 Shanghai city Jiading District town Anting Lianxing Road No. 69 Building 1 layer A District 4 Patentee before: Shanghai DEUTZ Power Technology Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110928 |
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