CN1746471A - 一种风冷柴油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风冷柴油机，属于动力装置技术领域，其主要采用左、右两个气缸呈V型排列，在左、右气缸呈V型排列的机体的夹角内，布置一根配气供油凸轮轴，凸轮轴的两端支承轴颈，一端套入机体的凸轮轴轴承孔中，另一端套入曲轴箱盖的凸轮轴轴承孔中，在机体左右气缸的挺柱孔中安装了凸轮轴的进、排气凸轮用的液压挺柱，在左、右气缸呈V型排列的机体夹角顶平面上紧固调速器和喷油泵，在机体后端面上装有导风罩。本发明结构简单、紧凑、合理；性能优良、造型美观、不需用水、重量轻巧、性能稳定、可靠、装卸维护方便，使用成本低廉；用途广泛，可用作发电机组、小型农机具、草坪机、园艺机具、高速高压水泵、油泵、小船机等的配套动力。

Description

一种风冷柴油机

技术领域

本发明涉及一种风冷柴油机，属于动力装置技术领域。

背景技术

本发明作出以前，在已有技术中，传统的两缸发动机通常是采用以下结构方式：1、采用两个气缸排列成一条线，并垂直向上，且一般采用水冷。2、机体比较复杂，在机体的下部纵向剖面上，在同一条轴线上都设置三档主轴承，为装配曲轴、活塞、连杆，每档主轴承孔都要分成主轴承座和主轴承盖、座与盖的结合面、定位销孔，固定螺栓孔都要精细加工；三个主轴承孔须精镗，才能保证三个孔的同轴度，更麻烦的是机体的前端面、后端面和底平面，平面都要精细加工，前端面上装齿轮室，在齿轮室上装齿轮室盖，后端面上装飞轮罩，还须保证齿轮室下密封面，飞轮罩下密封面与机体底平面在同一平面上，再在这个底平面上装油底壳；这样机体的精加工面多，密封面多，零部件的品种多，加工、装配费劲、费时，制造成本高，密封性差，刚性差。3、曲轴设计成三档主轴颈和二档连杆轴颈，这样造成曲轴，机体总长增加。4、发动机多为水冷，机体、气缸盖设有水夹层，制造工艺复杂，重量较大，成品率较低。5、发动机总体长度比较长，高度比较高，宽度略窄，刚度和稳定性比较差。6、机体、气缸盖是铸铁件，曲轴是球墨铸铁或是锻钢件，整体较笨重，外观质量差。7、水冷发动机一般配有水泵、冷却风扇和散热水箱，多了一个传动齿轮或传动皮带轮，还需增加节温(调温)器和管道。8、配气机构中传统的气门挺柱为一般机械挺柱，因配气机构中预留气门间隙，将使内燃机工作时配气机构产生撞击和噪声。9、喷油泵结构为整体式。10、两缸发动机进气系统无稳压箱部件，进气无减振和消音过程。11、发动机起动电机无可调后支撑，机体起动电机安装孔易出现断裂。这种类型的发动机不太适合于对发动机长度、高度、质量有严格要求的移动式机械作配套动力，也不太适应水资源紧缺地区的使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种结构简单、紧凑、合理；造型美观、重量轻巧、性能稳定、可靠；装卸、维护方便，使用成本低廉，用途广泛的风冷柴油机。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明主要采用在机体40左气缸68和右气缸76中装有活塞22、9，在左气缸盖结合面67和右气缸盖结合面74上各固定左气缸盖20和右气缸盖8，在左气缸盖20和右气缸盖8的顶平面上安装有气门摇臂机构16、3和气门部件17，然后用左右气缸盖罩15、1罩住，两只喷油器18、6分别安装在左、右气缸盖20、8外侧喷油器孔中，两根高压油管19、7一端旋紧在喷油泵26出油阀座上，另一端旋紧在喷油器18、6进油紧座上，整套齿轮传动系统均设置在机体40与箱盖55结合面内侧，特征是采用机体40左右气缸68、76成V型角排列，由曲轴箱盖55固定在机体40前端结合面80上与机体40形成一个密封空间，在密封空间内装有曲轴52，曲轴52上设有两个主轴颈和一个连杆轴颈50，曲轴52主轴颈一端支承在机体40主轴承孔39内，另一端支承在曲轴箱盖55主轴承孔53内，在曲轴52连杆轴颈50上装有两根连杆49，在曲轴52飞轮端锥面上装有飞轮37，在飞轮37外侧装有风叶轮32，风叶轮32外侧装有导风罩41，导风罩41用螺柱31、42、65紧固在机体40后端面上，通过减震垫28、43与机体40密封，机油冷却器23紧贴在导风罩41侧面的出风口64上，用螺栓24、螺柱65紧固在导风罩41和机体40上。在机体40V型夹角顶平面73上紧固调速器总成45和喷油泵总成44。在机体40的V型夹角中安排油泵挺柱孔79，在油泵挺柱孔79中安装油泵挺柱29。在油泵挺柱孔79的下面装有一根配气供油凸轮轴46，凸轮轴46一端套入机体40的凸轮轴轴承孔75中，另一端套入曲轴箱盖55的凸轮轴轴承孔47中。机体40上的液压挺柱孔分别与左右气缸68、76平行，在挺柱孔中安装了凸轮轴46的进、排气凸轮110、111用的液压挺柱部件5。机体40右侧法兰面77上安装了起动电机11，起动电机11后端设有后支承部件12，紧固在机体40上。稳压箱部件57布置在导风罩41上方，紧固在左、右进气管63、58上，左、右进气管63、58分别连接在左、右气缸盖20、8进气接合面上。空滤器61安排在稳压箱部件57上方，用连接胶管56与稳压箱部件57连接，固定在空滤器支架62上，空滤器支架62紧贴在稳压箱部件57上，用螺母固定在导风罩41上。

本发明中导风罩41内装有螺线板66、分流板59，侧面有方形出风口64。

本发明中机体40缸套处和底部油池处及气缸盖20、8、曲轴箱盖55外部设有散热片。

本发明中机体40后端下面有引风口98，前端与箱盖结合面处有出风口14。

本发明中机体40侧面通过开关安装架108固定起动开关总成106与电压调节器部件107。

本发明中曲轴箱盖55为阶梯形，曲轴箱盖55上半部较薄，下半部较厚，中部的厚薄交界处的桶形结构支撑着箱盖主轴承孔53。

本发明中曲轴箱盖55结合面内腔下部安装机油粗滤器部件91和机油泵部件84，左侧面上安装机油滤清器座25，在机油滤清器座25上通过螺套86旋紧机油滤清器85，通过机油管88、89连接机油冷却器部件23。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

1、充分利用空间，V型气缸夹角间和V型气缸外侧下部可以布置相应的零部件，使得整体结构很紧凑，外形造型美观，体积小；

2、机体结构简化为箱体和侧盖形式，曲轴结构简化为单缸形式，由于结构简单了很多，加工、装配都得到了简化；

3、机体、曲轴箱盖，气缸盖等采用铝合金压铸件，散热片同时整体成型，适用于大批量生产，整体质量轻巧，外部造型美观；

4、由于采用风冷，省去了水泵、水泵传动齿轮、水管、机体与气缸盖中的水夹层、调温器和散热水箱等，使发动机大为简化，重量轻，成本低，没有漏水问题，节省了水资源；

5、由于在导风罩上开有机冷器用风出风口，将机冷器直接贴在导风罩出风口处，并在机体缸套处和机体底部及缸盖、曲轴箱盖上均布置有散热片，使风冷效果更佳；

6、由于采用了液压挺柱，消除了传统挺柱要求的气门间隙，工作中大大降低了因间隙产生的机械噪音和振动；

7、因进气系统采用了稳压箱部件，柴油机的进气进入空气滤清器过滤后，再在稳压箱中减振和消音，再经稳压箱进入左、右进气管及左右气缸燃烧室，减小了进气噪声；

8、因起动电机采用了可调后支承，工作中机体支撑起动电机处受力状况大为改善，可防止机体起动电机安装孔出现断裂。

9、整体长度缩短，高度降低，宽度略有增加，柴油机的刚性和稳定性得到提高；

10、本设计充分考虑了客户对调速性能的更高要求，调速器有机械式和电调式供选择，可将调速性能提到更高水平并实现自动化。

附图说明

图1为本发明结构横剖面图。

图2为本发明结构纵剖面图。

图3为本发明结构外形图。

图4为本发明结构横向局部剖视图。

图5为本发明结构纵向局部剖视图。

图6为本发明结构曲轴箱盖及齿轮传动平面布置图。

图7为本发明结构曲轴、凸轮轴、调速器齿轮传动图。

图8为本发明结构机体俯视图。

图9为本发明结构机体后视图。

图10为本发明液压挺柱示意图。

图11为本发明起动电机可调后支承示意图。

具体实施方式

下面将本发明结合附图中的实施例作进一步描述：

本发明实施例中(见图1、2)作详细描述其装配关系和功能。采用机体40左右气缸68、76成V型90°排列，曲轴箱盖55用多根螺栓13固定在机体40与曲轴箱盖55的结合面80上(见图1)，这样机体40和曲轴箱盖55之间形成一个密封的空间(曲轴箱)10，在这个密封空间内装有曲轴52，曲轴52有两个主轴颈和一个连杆轴颈50，曲轴52主轴颈一端支承在机体40主轴承孔39内(见图2)，另一端支承在曲轴箱盖55主轴承孔53内(见图2)，在曲轴52连杆轴颈50上装有两根连杆49，在曲轴52飞轮端锥面上装有飞轮37。在机体左气缸68(HL)和右气缸76(HR)中都装有活塞22、9，活塞22、9和连杆49之间用活塞销21连起来，即将活塞销21套入活塞销孔和连杆小头衬套中。这样曲轴52在曲轴箱内作旋转运动，通过连杆49的摆动，改变活塞22、9在气缸内的上、下滑动，从而实现柴油机的四个过程：进气、压缩、作功和排气。

在机体40的V型夹角顶平面73上用螺栓紧固调速器总成45和喷油泵总成44(见图2、4)到两个左、右气缸盖20、8及左、右气缸盖罩15、1之间的空间内，调速器的下部坦露在和曲轴箱连通的空间内，喷油泵总成44是喷油泵的上半部分，喷油泵的下半部结构在机体40上。在左气缸68(HL)和右气缸76(HR)的V型夹角内安排油泵挺柱孔79，用来容纳油泵挺柱29。在机体40的油泵挺柱孔79的下面装配了一根配气供油凸轮轴46，凸轮轴46的两端支承轴颈，一端套入机体40的凸轮轴轴承孔75中(见图2)，另一端套入曲轴箱盖55的凸轮轴轴承孔47中(见图2)，凸轮轴46上有油泵凸轮109和进、排气凸轮110、111，即机体40本身也是喷油泵的组成部分。

在左气缸68(HL)和右气缸76(HR)的左气缸盖安装面67和右气缸盖安装面74上(见图2、4)，各用四根螺栓固定左气缸盖20和右气缸盖8，在左气缸盖20和右气缸盖8的顶平面上安装有气门摇臂机构16、3和气门部件17，然后用左气缸盖罩15和右气缸盖罩1罩住，并各用三根螺栓紧固，这样曲轴52的旋转运动，通过曲轴正时齿轮51驱动凸轮轴正时齿轮48旋转(见图7)，同轴上的进、排气凸轮110、111与喷油泵凸轮109跟着旋转，凸轮的旋转驱动液压挺柱5和气门推杆4上行，通过气门摇臂16、3摆动，使气门部件17下行(气门开启)，当凸轮桃尖转过后，在气门弹簧力作用下，气门部件17回位(气门关闭)。所以进排气凸轮控制气门的开与关，实现柴油机的进气和排气。同样，凸轮轴46上的喷油泵凸轮109的旋转驱动油泵挺柱29和油泵柱塞27上行供油。油泵挺柱29装配在机体油泵挺柱孔79中(见图5、8)并能在孔中上下滑动。

两只喷油器18、6安装在左、右气缸盖20、8外侧喷油器孔中，两根高压油管19、7两端的螺帽，一端旋紧在喷油泵26出油阀座上，另一端旋紧在喷油器18、6进油紧座上。

油泵柱塞27上行供油，高压燃油由喷油泵26经左高压油管19或右高压油管7进入喷油器18、6，喷油器18、6将燃油以雾状喷入气缸盖与活塞顶之间的燃烧室，和燃烧室内的压缩空气形成混合气，进行燃烧，燃气膨胀推动活塞，实现柴油机对外输出功率。调速器总成45根据外界负荷的变化调节供油量的大小，以稳定柴油机转速，断油电磁铁可以切断供油，使柴油机停止工作。

在发动机左侧布置的机油滤清器85用螺套86旋紧在曲轴箱盖55侧面机滤器座25上(见图6)，机油冷却器23通过机油管与机滤器座连接，并紧贴在导风罩41侧面的方形出风口64上，用螺栓24、螺柱65紧固在导风罩41和机体40上。在曲轴箱盖55的内部用螺栓紧固机油泵部件84和粗滤器部件91(见图6)，这样机油泵部件84从曲轴箱10底部油池中吸取润滑油，经粗滤网90和吸油孔道87进入机油泵，经机油泵加压后进入机油滤清器座25，从机油滤清器座25经机油管88到机油冷却器23散热降温。降温后的润滑油经机油管89回到机油滤清器座25，再从机油滤清器座25内的油道进入机油滤清器85滤清，滤清后经机滤器座25进入曲轴箱盖55的主油道83(见图6)，此主油道83一直从曲轴箱盖55通到机体40后端。润滑油从箱盖主油道83进入曲轴箱盖55分油道82，再进入曲轴箱盖55主轴承孔53和凸轮轴轴承孔47(见图6)，润滑主轴颈和凸轮轴轴颈，箱盖主轴承孔处润滑油再经过曲轴52上的斜油道去润滑连杆轴颈50。另一路润滑油从箱盖主油道83进入机体主油道71，从机体主油道71进入分油道72，再进入机体40后端的主轴承孔39(见图4)，润滑机体40后端的主轴颈，同样，这路润滑油再经曲轴52上的斜油道去润滑连杆轴颈50(两路来油在连杆轴颈内汇合)。机体40后端从主油道71上还钻有另外一个斜油孔97和垂直油孔96、94、水平油孔93，将润滑油引到机体40上的凸轮轴轴承孔75和分布在机体40V型空间左、右两侧的液压挺柱进油孔92、95中，提供凸轮轴轴承孔75润滑用油和液压挺柱5工作用油。所有用润滑油的地方，使用过的润滑油均可自行或通过相应的回油孔回到机体40下部的油池中。

在气缸呈V型布置右气缸体76(HR)外侧下部法兰面77上(见图4)，用两根螺柱及螺母紧固起动电机11。当起动电机接通蓄电池后，就可方便的起动柴油机，起动电机11尾部有可调后支承12将起动电机11支承在机体40上。起动开关总成106与电压调节器部件107通过开关安装架108固定在机体40右侧面上。

在机体40的后端面上充电发电机定子安装面处(图2)用三根螺栓紧固充电发电机的定子线圈部件33，在飞轮37的内侧面上用三根螺栓紧固充电发电机的转子磁铁部件34。飞轮外圆周上安装飞轮齿圈30，飞轮37用螺母38紧固在曲轴52的飞轮端锥面上。这样飞轮37和曲轴52同速旋转运动，带动发电机的转子磁铁34旋转，电机转子和定子之间有了相对运动，定子线圈切割磁力线而感应出交流电流，通过整流和调压，就是供照明和充电的恒定直流电源。

风叶轮32被风时轮压板35和三根螺栓36紧固在飞轮37后端面上(见图2)，风叶轮32外面装有导风罩41，导风罩41通过螺柱31、42、65紧固在机体40后端面上，通过减震垫I、II28、43与机体40密封。风叶轮32被飞轮37带动旋转，泵出的风经导风罩41内的螺线板66、分流板59和机油冷却器用风出口64，将风引到左、右气缸体68、76，左、右进气管63、58，左、右气缸盖20、8和机油冷却器23的散热片上，把多余内热量带走，受热后的风经左、右引风板69、70从箱盖55上方排入大气，冷却机油冷却器的热风也排入大气，在机体40后端下面，还有引风口98将部分风吹到机体40底部油池外的散热片上，带走油池中润滑油部分热量后从机体出风口14排入大气，这样可维持发动机在正常温度下连续工作。

本发明中整套齿轮传动系统均设置在机体40和曲轴箱盖55接合面的内侧(见图2、7)，全部是圆柱直齿轮，其传动方式是：曲轴正时齿轮51驱动凸轮轴正时齿轮48和机油泵传动齿轮54；凸轮轴正时齿轮48再驱动调速器齿轮81。为降低齿轮传动噪音，机油泵传动齿轮54和调速器齿轮81均采用工程塑料件。

稳压箱部件57布置在导风罩41上方，通过螺栓紧固在左、右进气管63、58上，左、右进气管63、58分别接在左、右气缸盖20、8进气接合面上，左右气缸盖20、8通过螺栓紧固在机体40左右气缸盖结合面67、74上。空滤器61采用顶置方式，安排在稳压箱57上方，通过螺母固定在空滤器支架62上，空滤器支架62紧贴在稳压箱57上，用螺母固定在导风罩41上，空滤器部件61用连接胶管56与稳压箱部件57连接，用喉箍箍紧。柴油机的进气通过空气滤清器61时先产生高速旋转，再通过滤芯60过滤，把空气中的尘埃都过滤掉，在稳压箱57中减振和消音，经左、右进气管63、58进入气缸。

机体40两气缸上的挺柱孔分别与左、右气缸68、76平行，在挺柱孔中安装了凸轮轴46的进、排气凸轮110、111用的液压挺柱部件5。液压挺柱部件5中的柱塞弹簧104使球面座99始终保持与推杆4的球面接触(见图1、10)，推杆4与气门摇臂部件16、3上的调整螺栓2球面也紧密接触，而气门摇臂部件16、3与气门部件17也紧密接触。发动机工作时，压力油充满了油腔100，再从单向阀102进入压力室103，进、排气凸轮110、111旋转时，凸轮桃形将液压挺柱体105顶起上行，在高压腔内产生高压，由于油的不可压缩性，将整个液压挺柱变为刚体，推动推杆4实现气门的开启和关闭。待挺柱体105落到凸轮基圆上时，压力油可通过单向阀102向高压腔补充润滑油，因工作时有微量润滑油经柱塞101与液压挺柱体105间的滑动间隙中漏掉，补充完漏掉的油后就可实现连续正常工作。因用液压挺柱，消除了一般传统发动机必有的气门间隙，从而减少了因气门间隙产生的机械噪音，而且整个配气机构工作更加平稳，大大改善了发动机的使用性能。

总之，本发明的V型双缸风冷柴油机结构简单、紧凑，外形尺寸小，重量轻，造型美观，用途广泛，可满足各方面的配套要求。本发动机可与发电机组、小型工程机械、小型农机具、草坪机、园艺机具、高速高压水泵、油泵、小船机等配套。

Claims (9)

1 一种风冷柴油机，采用在机体(40)左右气缸(68、76)中装有活塞(22、9)，在机体(40)左右气缸盖结合面(67、74)上分别固定左右气缸盖(20、8)，在左右气缸盖(20、8)的顶平面上安装气门摇臂机构(16、3)和气门部件(17)，然后用左右气缸盖罩(15、1)罩住，两只喷油器(18、6)分别安装在左、右气缸盖(20、8)外侧喷油器孔中，两根高压油管(19、7)一端旋紧在喷油泵(26)出油阀座上，另一端旋紧在喷油器(18、6)进油紧座上，整套齿轮传动系统均设置在机体(40)与曲轴箱盖(55)结合面内侧，其特征是机体(40)上的左右气缸(68、76)成V型夹角排列，曲轴箱盖(55)固定在机体(40)前端结合面(80)上与机体(40)形成一个密封空间，在密封空间内装有曲轴(52)，曲轴(52)上设有两个主轴颈和一个连杆轴颈(50)，曲轴(52)主轴颈一端支承在机体(40)主轴承孔(39)内，另一端支承在曲轴箱盖(55)主轴承孔(53)内，在曲轴(52)连杆轴颈(50)上装有两根连杆(49)，在曲轴(52)飞轮端锥面上装有飞轮(37)，在飞轮(37)外侧装有风叶轮(32)，风叶轮(32)外侧装有导风罩(41)，导风罩(41)紧固在机体(40)后端面上，通过减震垫(28、43)与机体(40)密封，机油冷却器(23)紧贴导风罩(41)侧面的出风口(64)，紧固在导风罩(41)和机体(40)上，在机体(40)V型夹角顶平面(73)上紧固调速器总成(45)和喷油泵总成(44)，在机体(40)的V型夹角中安排油泵挺柱孔(79)，在油泵挺柱孔(79)中安装油泵挺柱(29)，在油泵挺柱孔(79)的下面装有一根配气供油凸轮轴(46)，凸轮轴(46)一端套入机体(40)的凸轮轴轴承孔(75)中，另一端套入曲轴箱盖(55)的凸轮轴轴承孔(47)中，机体(40)上的液压挺柱孔分别与左右气缸(68、76)平行，在挺柱孔中安装了凸轮轴(46)的进、排气凸轮(110、111)用的液压挺柱部件(5)，机体(40)右侧法兰面(77)上安装了起动电机(11)，起动电机(11)后端设有后支承部件(12)，紧固在机体(40)上，稳压箱部件(57)布置在导风罩(41)上方，紧固在左右进气管(63、58)上，两个左右进气管(63、58)分别连接在两个左右气缸盖(20、8)进气接合面上，空滤器(61)安排在稳压箱部件(57)上方，用连接胶管(56)与稳压箱部件(57)连接，固定在空滤器支架(62)上，空滤器支架(62)紧贴在稳压箱部件(57)上，并固定在导风罩(41)上。

2、根据权利要求1所述的一种风冷柴油机，其特征在于所述的导风罩(41)内有螺线板(66)及分流板(59)。

3、根据权利要求1或2所述的一种风冷柴油机，其特征在于所述的出风口(64)为方形。

4、根据权利要求1所述的一种风冷柴油机，其特征在于所述的机体(40)缸套处和底部油池处及气缸盖(20、8)、曲轴箱盖(55)外部设有散热片。

5、根据权利要求1所述的一种风冷柴油机，其特征在于所述的机体(40)后端下面有引风口(98)，前端与箱盖结合面处有出风口(14)。

6、根据权利要求1所述的一种风冷柴油机，其特征在于所述的机体(40)侧面通过开关安装架(108)固定起动开关总成(106)与电压调节器部件(107)。

7、根据权利要求1所述的一种风冷柴油机，其特征在于所述的曲轴箱盖(55)为阶梯形，曲轴箱盖(55)上半部较薄，下半部较厚，中部的厚薄交界处的桶形结构支撑着箱盖主轴承孔(53)。

8、根据权利要求1所述的一种风冷柴油机，其特征在于所述的曲轴箱盖(55)结合面内腔下部安装机油粗滤器部件(91)和机油泵部件(84)，左侧面上安装机油滤清器座(25)，在机油滤清器座(25)上通过螺套(86)旋紧机油滤清器(85)，通过机油管(88、89)连接机油冷却器部件(23)。

9、根据权利要求1所述的一种风冷柴油机，其特征在于所述的V型夹角为90°。

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