CN109404158A - 一种v型大功率中速柴油机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种V型大功率中速柴油机，包括气缸组件、喷油组件、空气起动组件、进排气组件、润滑组件和冷却组件。气缸体为V型气缸体，V型气缸体的两列气缸之间的夹角为50°，气缸体的气缸孔的孔径为390mm，气缸冲程为550mm，气缸孔间的中心距为840mm，单缸额定功率为850kW。V型缸体结构使得机体结构更紧凑，分体式的缸盖和分段式进气管的设置便于维修和零部件的更换，分体或分段式的储压轨使得供油压力更稳定；采用分配器及两套起动系统使得柴油机多起动模式更具有选择性和操控性；两级空冷器保证了进气温度，排气总管的隔热设置确保了安全性；润滑组件和冷却组件都增设电子驱动的机油泵或水泵，以增强润滑和冷却的可控性。

Description

一种V型大功率中速柴油机
技术领域
本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种V型大功率中速柴油机。
背景技术
大功率中速柴油机一般应用于大型陆用电站、船用发电机组、核电应急机组、海工平台、1～5万吨近海和内河船舶、大型工程船、豪华游轮、大型LNG船等。基本为四冲程机，由于大功率中速柴油机要求有较高的单机功率，因此，其强载度要求比一般柴油机高，对于国外先进的中速柴油机，其平均有效压力高达3MPa，最高爆压高达20MPa。由于大功率中速柴油机具有高功率、大扭矩的特点，其对几项重要关键系统的要求比较高，比如气缸体的总成、燃油系统、起动空气系统、进/排气系统、滑油系统、冷却系统等。然而现有大功率中速柴油机的难于满足等体积下功率相对不高的问题，且由于柴油机机体大，一体式的组件传统组件模式不便于维修更换等。
公开于该背景技术部分的信息仅仅指在增加对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种V型大功率中速柴油机。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种V型大功率中速柴油机，包括气缸组件、喷油组件、空气起动组件、进排气组件、润滑组件和冷却组件。所述气缸组件包括气缸体、水套、气缸盖、活塞曲柄连杆组件和曲轴，所述水套设置在气缸体的气缸孔中，气缸盖设置在气缸体上，所述气缸体为V型气缸体，V型气缸体的两列气缸之间的夹角为50°，气缸体的气缸孔的孔径为390mm，气缸冲程为550mm，气缸孔间的中心距为840mm，柴油机的单缸额定功率为850kW；
所述喷油组件包括机带燃油泵、喷油泵、高压油管、喷油器和分配块，所述分配块将机带燃油泵的高压燃油按需分配给两列气缸侧的高压油管；
所述空气起动系统包括辅助发动机驱动的压缩机及高压气罐组件、主起动阀、空气分配器、缸盖起动阀和起动空气管，所述缸盖起动阀安装在气缸盖上对应的每个气缸孔处；
所述进排气组件包括空气滤清器、进气管、排气总管、空冷器和涡轮增压器，所述进气管采用分段式结构并布置在柴油机的V型夹角上，排气总管安装在缸盖顶部并在排气总管的外面包裹隔热层，所述涡轮增压器与排气总管连接；
所述润滑组件包括机带滑油泵、机带滑油滤器、油底壳以及滑油管道，所述油底壳采用湿式油底壳并设置在V型气缸体的底部；
所述冷却组件包括高温冷却水系统和低温冷却水系统，所述冷却组件设置在靠近柴油机的排气端侧。
优选的，所述气缸孔的数量为12个，所述气缸孔分两列均布在所述V型大功率中速柴油机的气缸体上，所述水套的数量设置12个，所述气缸盖采用分体式气缸盖，所述分体式气缸盖的数量设置为12个、6个、4个或2个。
优选的，所述机带燃油泵设置为两个，并各自通过所述分配块将高压燃油按需分配给两列气缸侧的高压油管；喷油组件还包括设置在喷油泵和喷油器之间的分体式高压燃油储压轨。
优选的，所述空气起动系统设置两个空气起动系统分配器，两个所述起动空气分配器对应V型气缸体的两列气缸孔。
优选的，对应V型气缸体的两列气缸孔采用两套空气起动系统以将起动时间控制在10S以内。
优选的，所述进气管采用6段分段式结构；空冷器为两级空冷器；所述涡轮增压器的吸气测安装有消声器，所述涡轮增压器的轴承通过柴油机滑油系统进行润滑；所述消声器采用阻抗复合式消声器；所述排气总管采用双壁中空管，外壁为抗腐性能的不锈钢壁，在中空层填充珍珠岩隔热介质。
优选的，所述机带滑油泵设在所述V型气缸体的侧端，并增设一个电子机油泵与所述机带滑油泵并列设置；所述机带滑油滤器设在V型气缸体上的中部。
优选的，所述冷却组件包括高温冷却水系统和低温冷却水系统，所述高温冷却水系统用于冷却气缸体、气缸盖及排气中冷器的高温段，低温冷却水系统用于冷却滑油中冷器和排气中冷器的低温段，所述高温冷却水系统和低温冷却水系统共用冷却水源或分别采用一个冷却水源；所述高温冷却水系统包括高温水泵、高温水管和高温待冷却件水流道，且在所述高温冷却水系统中增设一个高温电驱水泵，所述高温电驱水泵与所述高温水泵串联设置；所述低温冷却水系统包括低温水泵、低温水管和低温待冷却件水流道，且在所述低温冷却水系统中增设一个低温电驱水泵，所述低温电驱水泵与所述低温水泵串联设置。
优选的，所述气缸孔的数量为14个、16个、18个或20个。
优选的，所述V型大功率中速柴油机用于船用发电机组、船用推进发动机、核电应急发电机组或核动力船用发电机组。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：V型缸体结构使得机体结构更紧凑，分体式的缸盖和分段式进气管的设置便于维修和零部件的更换，分体或分段式的储压轨使得供油压力更稳定；采用分配器及两套起动系统使得柴油机多起动模式更具有选择性和操控性；两级空冷器保证了进气温度，排气总管的隔热设置确保了安全性；润滑组件和冷却组件都增设电子驱动的机油泵或水泵，以增强润滑和冷却的可控性。
附图说明
图1为本发明一种V型大功率中速柴油机的一个视角的示意图；
图2为一种V型大功率中速柴油机的另一视角的结构示意图；
图3为喷油组件的结构示意图；
图4为起动空气系统的结构示意图；
图5为进排气组件的结构示意图；
图6为润滑组件的示意图；
图7为冷却组件的部分结构示意图。
图中：100、水套；200、气缸体；300、气缸盖；
10、机带燃油泵；11、喷油泵；12、高压油管；13、喷油器；14、分配块；
20、起动空气分配器；21、主起动阀；22、缸盖起动阀；23、起动空气管；
30、进气管；31、空冷器；32、排气总管；33、涡轮增压器；
40、机带滑油泵；41、机带滑油滤器；42、油底壳；
51、低温水泵；52、高温水泵。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1-图7，一种V型大功率中速柴油机，包括气缸组件、喷油组件、空气起动组件、进排气组件、润滑组件和冷却组件。
参见图1和图2，气缸组件包括气缸体200、水套100和气缸盖300。
其中，水套100设置在气缸体200的气缸孔中，气缸盖300设置在气缸体200上。
进一步的，气缸体200为V型气缸体，其具体参数为：V型气缸体的两列气缸之间的夹角为50°，气缸体200的气缸孔的孔径为390mm，气缸冲程为550mm，气缸孔间的中心距为840mm。
该气缸体设定的单缸额定功率为850kW。
气缸孔的数量为12个，根据设计需要也可设计为14个、16个、18个或20个。
对于气缸孔的数量为12个的情况，气缸孔分两列均布的设置在所述V型大功率中速柴油机的气缸体200上，水套100的数量相应的设置为12个。
上述的V型结构的气缸体，使得整体结构更紧凑，在同功率的情况下节省了柴油机占用的空间。
为了便于后续的维护和零部件更换，气缸盖300采用分体式气缸盖。如每个气缸孔对应设置一个气缸盖，总共设置12个气缸盖；还可两个一组共用一个气缸盖，即设置6个气缸盖，同理还可设置4个或2个气缸盖。
参见图3，喷油组件包括机带燃油泵10、喷油泵11、高压油管12、喷油器13和分配块14，所述分配块14将机带燃油泵10的高压燃油按需分配给两列气缸侧的高压油管12。
可替换的，所述机带燃油泵10设置为两个，并各自通过所述分配块14将高压燃油按需分配给两列气缸侧的高压油管12。
为了提高喷油压力的稳定性，所述喷油组件还包括高压燃油储压轨(图未示)，所述高压燃油储压轨设置在喷油泵11和喷油器13之间。
对12个气缸孔的气缸体，高压燃油储压轨可设置为2个、4个、6个或12个，12个情况即每个喷油器对应一个高压燃油储压轨；6个的情况即两个喷油器共用一个高压燃油储压轨，此时可省去一个喷油泵；相似的，2个、4个的情况类推。
参见图4，起动空气系统包括辅助发动机驱动的压缩机及高压气罐组件(图未示)、主起动阀21、空气分配器20、缸盖起动阀22和起动空气管23，所述缸盖起动阀22安装在气缸盖上对应的每个气缸孔处。
进一步的，起动空气系统设置两个起动空气系统分配器20，两个所述起动空气分配器20对应V型气缸体的两列气缸孔。
可替换的，对应V型气缸体的两列气缸孔采用两套起动空气系统以将起动时间控制在10S以内。该模式的设置使得两排各缸的分别起动成为可能，提高了操控性。
当活塞运行到膨胀冲程的死点时，起动空气通过空气分配器和安装在气缸盖上的缸盖起动阀将起动空气压入气缸进行起动，起动时间控制在10秒以内。
参见图5，进排气组件包括空气滤清器(图未示)、进气管30、排气总管32、空冷器31和涡轮增压器33。
其中，进气管30采用分段式结构并布置在柴油机的V型夹角上，便于检修更换并节省了空间。优选的，进气管30采用6段分段式结构。每一段对应两侧的气缸。
排气总管32安装在缸盖顶部并在排气总管32的外面包裹隔热层。
为了保证操作环境的安全性，尤其船舱内密闭空间所限，排气总管32采用双壁中空管，外壁为抗腐性能的不锈钢壁，在中空层填充珍珠岩隔热介质。
涡轮增压器33与排气总管32连接，涡轮增压器33可采用并联或串联的双级增压模式。
涡轮增压器33的轴承通过柴油机滑油系统进行润滑。考虑到涡轮增压器的高转速特性，优选采用气浮式有油膜式轴承。
涡轮增压器33的吸气测安装有消声器，所述消声器采用阻抗复合式消声器。
空冷器31为两级空冷器以确保进气温度。根据设计需要可设置多级空冷。
参见图6，润滑组件包括机带滑油泵40、机带滑油滤器41、油底壳42以及滑油管道。
其中油底壳42采用湿式油底壳，根据需要也可采用干湿油底壳。并将其设置在V型气缸体的底部。
机带滑油泵40设在所述V型气缸体的侧端，并增设一个电子机油泵与所述机带滑油泵40并列设置。电子机油泵的设置保障了润滑系统的可靠运行并提高了系统的可控性。
参见图6，机带滑油滤器41设在V型气缸体上的中部，也可设置在其他空间合适和便于维修的位置。
参见图7，冷却组件包括高温冷却水系统和低温冷却水系统。大体上，冷却组件设置在靠近柴油机的排气端侧。
其中，高温冷却水系统用于冷却气缸体、气缸盖及排气中冷器的高温段，低温冷却水系统用于冷却滑油中冷器和排气中冷器的低温段。
高温冷却水系统和低温冷却水系统共用冷却水源，也可分别采用一个冷却水源。
高温冷却水系统包括高温水泵52、高温水管和高温待冷却件水流道，且在所述高温冷却水系统中增设一个高温电驱水泵，所述高温电驱水泵与所述高温水泵52串联设置。
低温冷却水系统包括低温水泵51、低温水管和低温待冷却件水流道，且在所述低温冷却水系统中增设一个低温电驱水泵，所述低温电驱水泵与所述低温水泵51串联设置。
电驱水泵的设置，保障了水冷却系统的稳定运行和可控性。
上述V型大功率中速柴油机用于船用发电机组、船用推进发动机、核电应急发电机组或核动力船用发电机组。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上诉教导，可以进行很多改边及变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种V型大功率中速柴油机，包括气缸组件、喷油组件、空气起动组件、进排气组件、润滑组件和冷却组件，其特征在于：所述气缸组件包括气缸体、水套、气缸盖、活塞曲柄连杆组件和曲轴，所述水套设置在气缸体的气缸孔中，气缸盖设置在气缸体上，所述气缸体为V型气缸体，V型气缸体的两列气缸之间的夹角为50°，气缸体的气缸孔的孔径为390mm，气缸冲程为550mm，气缸孔间的中心距为840mm，柴油机的单缸额定功率为850kW；
所述喷油组件包括机带燃油泵、喷油泵、高压油管、喷油器和分配块，所述分配块将机带燃油泵的高压燃油按需分配给两列气缸侧的高压油管；
所述空气起动系统包括辅助发动机驱动的压缩机及高压气罐组件、主起动阀、空气分配器、缸盖起动阀和起动空气管，所述缸盖起动阀安装在气缸盖上对应的每个气缸孔处；
所述进排气组件包括空气滤清器、进气管、排气总管、空冷器和涡轮增压器，所述进气管采用分段式结构并布置在柴油机的V型夹角上，排气总管安装在缸盖顶部并在排气总管的外面包裹隔热层，所述涡轮增压器与排气总管连接；
所述润滑组件包括机带滑油泵、机带滑油滤器、油底壳以及滑油管道，所述油底壳采用湿式油底壳并设置在V型气缸体的底部；
所述冷却组件包括高温冷却水系统和低温冷却水系统，所述冷却组件设置在靠近柴油机的排气端侧。
2.根据权利要求1所述的V型大功率中速柴油机，其特征在于：所述气缸孔的数量为12个，所述气缸孔分两列均布在所述V型大功率中速柴油机的气缸体上，所述水套的数量设置12个，所述气缸盖采用分体式气缸盖，所述分体式气缸盖的数量设置为12个、6个、4个或2个。
3.根据权利要求1所述的V型大功率中速柴油机，其特征在于：所述机带燃油泵设置为两个，并各自通过所述分配块将高压燃油按需分配给两列气缸侧的高压油管；喷油组件还包括设置在喷油泵和喷油器之间的分体式高压燃油储压轨。
4.根据权利要求1所述的V型大功率中速柴油机，其特征在于：所述空气起动系统设置两个空气起动系统分配器，两个所述起动空气分配器对应V型气缸体的两列气缸孔。
5.根据权利要求1所述的V型大功率中速柴油机，其特征在于：对应V型气缸体的两列气缸孔采用两套空气起动系统以将起动时间控制在10S以内。
6.根据权利要求1所述的V型大功率中速柴油机，其特征在于：所述进气管采用6段分段式结构；空冷器为两级空冷器；所述涡轮增压器的吸气测安装有消声器，所述涡轮增压器的轴承通过柴油机滑油系统进行润滑；所述消声器采用阻抗复合式消声器；所述排气总管采用双壁中空管，外壁为抗腐性能的不锈钢壁，在中空层填充珍珠岩隔热介质。
7.根据权利要求1所述的V型大功率中速柴油机，其特征在于：所述机带滑油泵设在所述V型气缸体的侧端，并增设一个电子机油泵与所述机带滑油泵并列设置；所述机带滑油滤器设在V型气缸体上的中部。
8.根据权利要求1所述的V型大功率中速柴油机，其特征在于：所述冷却组件包括高温冷却水系统和低温冷却水系统，所述高温冷却水系统用于冷却气缸体、气缸盖及排气中冷器的高温段，低温冷却水系统用于冷却滑油中冷器和排气中冷器的低温段，所述高温冷却水系统和低温冷却水系统共用冷却水源或分别采用一个冷却水源；所述高温冷却水系统包括高温水泵、高温水管和高温待冷却件水流道，且在所述高温冷却水系统中增设一个高温电驱水泵，所述高温电驱水泵与所述高温水泵串联设置；所述低温冷却水系统包括低温水泵、低温水管和低温待冷却件水流道，且在所述低温冷却水系统中增设一个低温电驱水泵，所述低温电驱水泵与所述低温水泵串联设置。
9.根据权利要求1所述的V型大功率中速柴油机，其特征在于：所述气缸孔的数量为14个、16个、18个或20个。
10.根据权利要求1-8任一项所述的V型大功率中速柴油机，其特征在于：所述V型大功率中速柴油机用于船用发电机组、船用推进发动机、核电应急发电机组或核动力船用发电机组。
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