CN114856804A - 一种船用发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具备空滤、增压器、水冷排气管、中冷器、膨胀水箱、热交换器的船用发动机。具备空滤(25)、增压器(26)、水冷排气管(29)、中冷器(32)、膨胀水箱(30)、热交换器(28)。空滤(25)和增压器(26)被配置在船用发动机的曲轴方向的一端。水冷排气管(29)和中冷器(32)被配置在船用发动机的装置宽度方向的端部。另外，水冷排气管(29)及热交换器(28)在高度方向上并排配置。膨胀水箱(30)被配置在船用发动机的曲轴方向的另一端，即，空滤(25)和增压器(26)的相反侧。

Description

一种船用发动机
技术领域
本发明涉及具备空滤、增压器、水冷排气管、中冷器、膨胀水箱、热交换器的船用发动机。
背景技术
以往，汽车、船舶等的发动机中，具备一个增压器的结构己为人们所知。增压系统利用从气缸排放出的排气使增压器的涡轮旋转，从而将空气压缩后送往气缸侧。由此，能够增加供给气缸的空气的流量，因而能够提高发动机的输出。
被增压器压缩后的空气温度升高，所以密度降低(质量流量降低)。因此，在增压器的下游侧配置有用于冷却高温的空气的中冷器。另外，增压系统的结构，一个增压器和一个中冷器，中冷器外挂结构己为人们所知。这种增压系统己被搭载于船舶上的发动机(船用发动机)等采用。这种增压系统由于中冷器外挂搭载，因需要冷却复杂(即，尺寸大)的管路。因此，采用该增压系统的情况下，必须考虑中冷器的安装位置，从而，设备的布局自由度降低。另外，膨胀水箱和热交换器外挂搭载结构己为人们所知。这种搭载安装己被船舶上的发动机(船用发动机)等采用。这种膨胀水箱和热交换器外挂搭载结构，因需要复杂(即，尺寸大)的管路。因此，采用该搭载结构的情况下，必须考虑膨胀水箱和热交换器的安装位置，从而，设备的布局自由度降低。除此之外，船用发动机的场合，还需要考虑以下几点来确定布局。即，由于船舶上有时会并设多个船用发动机，所以船用发动机在该并设方向上尺寸小的布局较佳。另外，船用发动机有时会被配置在船体的下部，作业人员有可能上到船用发动机的顶面上去进行维修等。因而，对于船用发动机而言，从顶面容易进行维修的布局较佳。
如上所述那样，对于船用发动机，需要考虑上述几点来确定空滤、增压器、水冷排气管、中冷器、膨胀水箱、热交换器的配置。另外，施工机械、汽车等的发动机中，中冷器、膨胀水箱、热交换器一般不是配置在气缸体的近旁，而是配置在稍微离开的位置上。因此，中冷器、膨胀水箱、热交换器的配置成为问题的情况较少。
发明内容
鉴于以上情况，本发明的主要目的在于，提供一种能够防止布局自由度降低的同时，在并设方向上的尺寸较小、且维修的作业性较好的船用发动机。
本发明所要解决的技术问题如上所述，下面说明用于解决该技术问题的技术方案及其效果。
基于本发明的观点，提供以下结构的船用发动机。即，该船用发动机具备增压器、中冷器。所述增压器利用排气进行供气。所述中冷器使从所述增压器通过后的气体流入，而对因该增压器而温度升高的气体行冷却。该船用发动机中，所述增压器被配置在曲轴方向的一侧的端部，并且，所述中冷器被配置在装置的宽度方向的端部。
由此，与具有中冷器外挂搭载的结构相比，能够提高船用发动机的布局自由度。另外，由于增压器和中冷器被配置在船用发动机的曲轴方向的一侧的端部和配置在装置的宽度方向的端部，所以，能够解决复杂(即，尺寸大)的管路的尺寸。因而，例如在将多个发动机在装置宽度方向上并排配置的情况下，能够有效利用船舶的空间。另外，本结构与在发动机的高度方向上重叠配置增压器等的结构相比，更容易接近增压器等。因而，维修的作业性较好。
在所述船用发动机中，采用以下结构较佳。即，该船用发动机具备缸盖罩的平板状的板状盖。另外，在所述板状盖的厚度方向看时，该板状盖的四方中只有三方配置有所述空滤(25)、所述增压器(26)、所述水冷排气管(29)、所述中冷器(32)、所述膨胀水箱(30)、所述热交换器(28)。
因此，工作人员可以上到板状盖(顶盖)上去进行增压器等的维修。因而，既有良好的作业性又能防止管道等的破损。另外，由于板状盖的四方中配置有增压器等，所以，工作人员可以不用太改变自身的朝向，便能对增压器等进行维修。因而，从此观点上看，作业性也较好。
在所述船用发动机中，采用以下结构较佳。即，(船用发动机的)顶面与所述板状盖的表面至少有一部分相一致。另外，以将顶面的中央及作为顶面相反侧的面的底面的中央分成二等分的高度为基准高度时，所述空滤(25)、所述增压器(26)、所述水冷排气管(29)、所述中冷器(32)、所述膨胀水箱(30)、所述热交换器(28)。全部被配置得比所述基准高度更靠上侧。
由此，能够在船用发动机的上部(板状盖的近傍)配置增压器等，因而能够进一步提高作业性。
在所述船用发动机中，采用以下结构较佳。即，该船用发动机具备供气岐管(31)，该供气岐管中流入所述中冷器(32) 通过后的气体，从所述空滤(25)至所述增压器(26)为止的气体的路径比从所述中冷器(32)至所述供气岐管(31)为止的气体的路径更短，而且，从所述中冷器(32)至所述供气岐管为止的气体的路径比所述增压器(26)至所述中冷器(32)的气体的路径更短。且，所述增压器(26)和所述中冷器(32)相邻布置在船用发动机上。
由此，从所述空滤器(25)至所述增压器(26)和所述中冷器(32)至所述供气岐管(31)距离很短，因而，连接处使用胶管很短，从而能够压低成本。因所述增压器(26)和所述中冷器 (32)相邻布置，因而所述增压器(26)至所述中冷器(32)的气体的路径能够使因增压器而温度升高的气体的流动路径比较短。因而，整个供气管中，需要覆盖隔热的部分可被缩短，从而能够压低成本。
在所述船用发动机中，采用以下结构较佳。即，具备所述热交换器(28)，该所述热交换器(28)中流入所述水冷排气管(29) 通过后的内循环冷却液，从所述水冷排气管(29)至所述热交换器(28)为止的内循环冷却液的路径比所述热交换器(28)至所述船用发动机为止的内循环冷却液的路径更短。
由此，所述热交换器(28)中流入所述水冷排气管(29)通过后的内循环高温冷却液路径很短，因而，此处耐热管道很短，从而能够压低成本。
在所述船用发动机中，采用以下结构较佳。即，该船用发动机具备混合管(27)，该所述混合管(27)中流入所述热交换器(28)通过后的所述外界水，从所述热交换器(28)至所述混合管(27)为止的所述外界水的路径比从所述中冷器(32)至所述热交换器(28)为止的所述外界水的路径更短，而且，从所述中冷器(32)至所述热交换器(28)为止的所述外界水的路径比从外界至所述中冷器(32)的所述外界水的路径更短。且，所述热交换器(28)、所述水冷排气管(29)和所述混合管(27)相邻布置在船用发动机上。
由此，所述热交换器(28)、所述水冷排气管(29)和所述混合管(27)相邻布置在船用发动机上，因而，连接处使用胶管很短，从而能够压低成本。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的船用发动机的立体图。
图2是从其它方向看到的船用发动机的立体图。
图3是船用发动机的俯视图。
图4是船用发动机的正视图。
图5是表示供气系统的设备的位置关系的立体图。
图6是表示内循环系统的设备的位置关系的立体图。
图7是表示外循环系统的设备的位置关系的立体图。
其中，
1、船用发动机，10、汽缸盖罩，11汽缸盖，12、机油滤清器， 13、海水泵，14、油泵，21a～21c、供气管，22a～22d、淡水管， 23a～23e、外界水管，25、空滤，26、增压器，27、混合管，28、热交换器，29、水冷排气管，30、膨胀水箱，31、进气岐管，32、中冷器，41、曲轴，42、油底壳，43、淡水泵，44、机油冷却器， 45、飞轮壳。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1及图2是船用发动机1的立体图。图3是船用发动机1的俯视图。图4是船用发动机1的正视图图5是表示供气系统的设备的位置关系的立体图。另外，在以下说明中，如图1所示那样，将船用发动机1的上下方向称为高度方向；将船用发动机1的曲轴41的长度方向称为曲轴方向；将与高度方向和曲轴方向中任一方都垂直的方向称为装置宽度方向。另外，高度方向中，将图1的上侧(配置有后述的汽缸盖罩10的一侧)作为上侧。
本实施方式的船用发动机1是搭载于游艇等船舶上的舷内型的柴油发动机。另外，该船用发动机1也为搭载于游艇等船舶上的发电机提供动力的柴油发动机。
船用发动机如图1和图2等所示，具备汽缸盖罩10。汽缸盖罩10被构成为平板状，并被配置为厚度方向与所述高度方向相一致。该汽缸盖罩10的下侧配置有缸盖及气缸体等。
船用发动机1的增压系统如图1等所示，由增压器26、中冷器32、以及将它们连接的供气管21a，21d构成。
增压器26在壳体内部具有涡轮和压缩机。涡轮被构成为，利用排气进行旋转。压缩机与涡轮连接在相同的轴上，随着涡轮的旋转而旋转。增压器26可以通过压缩机的旋转，将空气压缩而进行强制供气。采用该结构，能够利用排气来增加向气缸供给的空气的流量，因而，能够提高船用发动机1的输出。另外，由于是由增压器26进气，空气被急速压缩，所以该空气的温度升高。该高温的空气经由供气管21a 而被送到中冷器32。
中冷器32的壳体内部配置有多个有海水流通的冷却管。从增压器26 送出的空气在该冷却管的周围流动。采用该结构，中冷器32能够通过使从增压器26送出的空气与外界水进行热交换而将其冷却。被中冷器32冷却后的空气经由供气管21b而被送到供气岐管31。
膨胀水箱30蓄积冷却用的清水(冷却水)。该冷却水用于对船用发动机1的各部分进行冷却。例如，膨胀水箱30所蓄积的冷却水经由水泵43、气缸体44、汽缸盖11及水冷排气管29等，对该船用发动机1进行冷却。另外，膨胀水箱25还发挥吸收因冷却水温度上升等而引起的冷却水的体积变化的作用。
在所述汽缸盖罩10的内侧的气缸盖上，配置有进气加热装置、燃料喷射装置、气缸等。船用发动机1通过将被供给的压缩空气在气缸内进一步压缩后进行燃料喷射，能够使活塞上下移动而产生动力。在此所产生的动力通过如图3所示的曲轴41，而被传递给动力装置等。另外，本实施方式中，在曲轴41的增压器26侧的端部配置有飞轮壳 45(图2)飞轮壳45内的飞轮上连接着离合器(省略图示)。由此，能够将船用发动机1的输出截断或传递到动力系统等。
从气缸排出的排气的全部经由水冷排气管29而被送到所述增压器26，该排气用于如上所述那样使涡轮旋转。
船用发动机1在高度方向上与汽缸盖罩10相反的一侧的面(底面) 上装备有油底壳42。油底壳42是用于积蓄向发动机内部(气缸、曲轴41等)供给的发动机机油的构件。油底壳42中积蓄的发动机机油通过机油泵而被送到发动机内部。
被机油泵送出的发动机机油从图2所示的机油滤清器12通过。由此，能够将发动机机油中含有的金属粉末、杂质等去除掉。另外，发动机机油不仅被用于发动机内部的润滑、气密性的保持，还用于对发动机内部进行冷却。因此，船用发动机1为了有效地冷却发动机内部，而装备有用于对发动机机油进行冷却的机油冷却器44。机油冷却器 44能通过与清水等进行热交换，而将发动机机油冷却。
在本实施方式中，机油滤清器12被配置在，船用发动机1的曲轴方向的端部近傍、且在中冷器32的下方。另外，机油滤清器12被配置得至少俯视时比供气管21d更靠内侧(靠近曲轴41的一侧)。因此，能够从外部保养机油滤清器12。
下面，对构成本实施方式的增压系统、内循环系统和外循环系统的设备的配置进行说明。
首先，参照俯视图(图3)，对增压器26等的俯视图中的配置进行说明。其中，如上所述那样，由于汽缸盖罩10的厚度方向与高度方向一致，所以，本实施方式中，也可以将俯视图称为“从汽缸盖罩10 的厚度方向看到的图”。
增压器26被配置在船用发动机1的曲轴方向的一个端部。中冷器32 被配置在船用发动机1的装置宽度方向的一个端部。并且，和油泵 14并排配置。
水冷排气管29和热交换器28被配置在装置宽度方向上。另外，水冷排气管29及热交换器28在高度方向上并排配置。
膨胀水箱30被配置在船用发动机1的另一个端部与增压器26的位置相反。并且，与淡水泵43在高度方向上并排配置。
因而，本实施方式中，增压器等被配置成围绕着俯视图中的汽缸盖罩10。并且，高度方向上并排配置。由此，能够减小船用发动机1的装置宽度方向的尺寸。
下面，参照侧视图(图4)，对增压器等的高度方向的位置进行说明。在本实施方式中，汽缸盖罩10的顶面构成船用发动机1的顶面的一部分。另外，油底壳42的底面构成船用发动机1的底面的一部分。因而，可以将油底壳42的底面至汽缸盖罩10的顶面为止的长度称为船用发动机1的高度。以下，如图4所示那样，将该船用发动机1的高度的一半称为“基准高度”。
此时，增压器等被配置得比该基准高度更靠上侧(汽缸盖罩10侧)。更详细而言，不仅增压器等的上端，其中心部和下端也配置得比基准高度更靠上侧。另外，增压器26、中冷器32、水冷排气管29、空滤25及膨胀水箱30被配置为，它们的上端与船用发动机1的上端基本一致。
基于该结构，由于增压器等位于船用发动机1的上部，所以，实现了对于上到汽缸盖罩10上去进行维修的工作人员而言，容易接近该增压器等的(作业性能良好的)布局。
下面，参照表示供气系统的设备的位置关系的立体图(图5)，来比较供气管21a～21c的长度及结构布局。
在此，供气管21a的长度是指，空滤25至增压器26为止的空气的路径长度。供气管21b的长度是指，增压器26至中冷器32为止的空气的路径长度。供气管21c的长度是指，中冷器32至进气岐管31 为止的空气的路径长度。因此，本实施方式中，通过比较供气管的长度，能够比较对气缸供给的空气的路径长度。
基于该结构，能够使供气管21a和供气管21c很短，从而能够减低成本。
供气管21b采用金属管，然后靠短耐热胶管链接，这样提高了系统的工作稳定，从而减少故障率。
下面，参照表示内循环系统的设备的位置关系的立体图(图6)，来比较淡水管22a～22d的长度及结构布局。
在此，淡水管22a的长度是指，水冷排气管29至热交换器28为止的淡水的路径长度。淡水管22b的长度是指，热交换器28至连接管 22c从为止的淡水的路径长度。淡水管22d的长度是指，连接管22c 至淡水泵43为止的淡水的路径长度。
基于该结构，能够使淡水管22b和淡水管21d很短，从而能够减低成本。
高温淡水的淡水管22a路径在此结构布局中很短，这样提高了系统的工作稳定，从而减少故障率。而且管路都集中在船用发动机1的一侧，能提高维修作业的效率。
下面，参照表示外循环系统的设备的位置关系的立体图(图7)，来比较外界水管23a～23e的结构布局。
在此，外界水管23a的长度是指，海水泵13至中冷器32为止的外界水的路径长度。外界水管23b的长度是指，外界水管23a至外界水管23c为止的外界水的路径长度。外界水管23d的长度是指，外界水管23c至热交换器28为止的外界水的路径长度。外界水管23e的长度是指，热交换器28至混合管27为止的外界水的路径。
基于该结构，能够使外界水管23a、水管23b和外界水管23e很短，从而能够减低成本，而且，外界水管23e管路都集中在船用发动机1 的一侧，能提高维修作业的效率。
以上，对本发明的较佳的实施方式进行了说明。
适用本发明的对象不限于船用发动机，可以是主机，也可以是辅机。

Claims (4)

1.一种船用发动机，其特征在于，包括：增压器(26)、中冷器(32)，热交换器(28)；利用排气进行供气的增压器(26)；使从空滤(25)通过后的气体流入，而对因该所述空滤而清洁的气体进行增压的增压器(26)；使从所述增压器(26)通过后的气体流入，而对因该所述增压器(26)而温度升高的气体进行冷却的所述中冷器(32)；使从所述中冷器(32)通过的冷却后气体流入供气歧管(31)；
利用外界水进行冷却的所述中冷器(32)内的气体和所述热交换器(28)内的内循环冷却液；使从所述中冷器(32)通过的外界水流入，而对所述增压器(26)而温度升高的气体在所述中冷器(32)中进行热交换冷却；使从所述中冷器(32)流出的外界水流入到所述热交换器(28)，而对所述水冷排气管(29)流入的内循环冷却液进行热交换冷却；使从所述水冷排气管(29)流出的高温水汽流入到所述膨胀水箱(30)，而对所述水冷排气管(29)内产生的高温水汽压力在所述膨胀水箱(30)中释放；所述空滤(25)和所述增压器(26)被配置在曲轴方向的一端，并且，所述中冷器(32)被配置在装置的宽度方向的端部，所述中冷器(32)被配置在装置宽度方向的端部；所述水冷排气管(29)及所述热交换器(28)高度方向上并排配置；所述膨胀水箱(30)被配置在曲轴方向的另一端。
2.如权利要求1所述的船用发动机，其特征在于：还包括，
具有汽缸盖罩(10)的平板状的板状盖，在厚度方向，该板状盖四个方向中配置有所述空滤(25)、所述增压器(26)、所述水冷排气管(29)、所述中冷器(32)、所述膨胀水箱(30)、所述热交换器(28)。
3.如权利要求2所述的船用发动机，其特点在于：顶面与所述板状盖的表面至少有一部分一致，以将顶面的中央及作为顶面相反侧的面的底面的中央分成二等分的高度为基准高度时，所述空滤(25)、所述增压器(26)、所述水冷排气管(29)、所述中冷器(32)、所述膨胀水箱(30)全部被配置得比所述基准高度更靠上侧。
4.如权利要求1所述的船用发动机，其特征在于：还包括，
具备供气岐管(31)，该供气岐管(31)中流入所述中冷器(32)通过后的气体，从所述空滤(25)至所述增压器(26)为止的气体的路径比从所述中冷器(32)至所述供气岐管(31)为止的气体的路径更短，而且，从所述中冷器(32)至所述供气岐管(31)为止的气体的路径比所述增压器(26)至所述中冷器(32)的气体的路径更短，且，所述增压器(26)和所述中冷器(32)相邻布置在船用发动机上，
具备所述热交换器(28)，该所述热交换器(28)中流入所述水冷排气管(29)通过后的内循环冷却液，从所述水冷排气管(29)至所述热交换器(28)为止的内循环冷却液的路径比所述热交换器(28)至所述船用发动机为止的内循环冷却液的路径更短，
具备混合管(27)，该所述混合管(27)中流入所述热交换器(28)通过后的所述外界水，从所述热交换器(28)至所述混合管(27)为止的所述外界水的路径比从所述中冷器(32)至所述热交换器(28)为止的所述外界水的路径更短，而且，从所述中冷器(32)至所述热交换器(28)为止的所述外界水的路径比从外界至所述中冷器(32)的所述外界水的路径更短，所述热交换器(28)、所述水冷排气管(29)和所述混合管(27)相邻布置在船用发动机上。
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