CN220185237U - 一种高功率密度的v型16缸发动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高功率密度的V型16缸发动机，属于V型16缸发动机，解决现有V型16缸发动机转速和功率密度相对较低、结构笨重的问题。它包括气缸体和气缸盖，所述的气缸体上开设有两列共计16个的气缸孔，每个所述的气缸孔内均设有气缸套，每个所述气缸孔内的中间位置均设有支撑台阶，每个所述气缸套的外壁中部均设有限位台肩，所述的气缸套通过限位台肩支撑在支撑台阶上，且所述支撑台阶下方的气缸孔内壁与气缸套的外壁之间还设有多个密封圈；所述V型16缸发动机的行程与缸径比值小于1。本实用新型的V型16缸发动机，其行程与缸径的比值小于1，且采用缸套中支撑的结构实现最小缸心距，从而达到高强度、轻量化的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及V型16缸发动机领域，更具体地说，它涉及一种高功率密度的V型16缸发动机。
背景技术
高速大功率V型发动机一般应用于大型船舶、陆用发电机组、油田和海上钻井平台等。随着发动机的技术的进步，国外先进的高速发动机正朝着高功率密度的方向发展，平均有效压力达到3MPa以上，升功率达到40kW/L以上，这对发动机的气缸体、曲轴减震系统、冷却润滑系统等提出了更高的要求。
传统船用V型16缸发动机，如专利号为：201820214093.1。其发动机的缸径/行程比较大，因此发动机的转速和功率密度比较低，结构笨重。因此，设计一种高功率密度的V型16缸发动机十分必要。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种高功率密度的V型16缸发动机，其行程与缸径的比值小于1，且采用缸套中支撑的结构实现最小缸心距，从而达到高强度、轻量化的目的。
本实用新型的技术方案是这样的：一种高功率密度的V型16缸发动机，包括气缸体和气缸盖，所述的气缸体上开设有两列共计16个的气缸孔，每个所述的气缸孔内均设有气缸套，每个所述气缸孔内的中间位置均设有支撑台阶，每个所述气缸套的外壁中部均设有限位台肩，所述的气缸套通过限位台肩支撑在支撑台阶上，且所述支撑台阶下方的气缸孔内壁与气缸套的外壁之间还设有多个密封圈；所述V型16缸发动机的行程与缸径比值小于1。
作为进一步地改进，所述的V型16缸发动机还包括四个增压器，四个所述的增压器呈平行四边形布置在气缸盖的顶部，每个所述气缸孔对应的气缸盖上均连通有排气管，多个所述排气管之间相互连通，且多个所述排气管的末端汇聚成四个出气口与四个增压器的涡轮废气入口分别连通。
进一步地，所述V型16缸发动机单侧的两个增压器的涡轮废气出口上共同连接有一个涡后出口总管。
进一步地，每个所述增压器的泵轮进气口上均连接有一个空气滤清器，每个所述增压器的泵轮出气口上均连接有出口支管，多个所述出口支管共同连接有出口总管，所述的出口总管连接有中冷器。
进一步地，所述V型16缸发动机还包括高温水循环系统，所述的高温水循环系统包括高温水泵、机油冷却器、分配体、气缸体、气缸盖、调温器和膨胀水箱，所述的膨胀水箱、高温水泵、机油冷却器、气缸体、气缸盖、调温器、膨胀水箱依次连通形成循环水路。
进一步地，所述V型16缸发动机还包括低温水循环系统，所述的低温水循环系统包括低温水泵、分配体、中冷器和膨胀水箱，所述的膨胀水箱、低温水泵、分配体、中冷器、膨胀水箱依次连通形成循环水路。
有益效果
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
1、本实用新型的V型16缸发动机，采用在气缸孔中间位置支撑气缸套的结构，可以在缸心距一定的情况下，实现最大的缸径；或者说在缸径一定的情况下，实现最小的缸心距设计，从而达到整机轻量化。
2、本实用新型的V型16缸发动机，通过将发动机的行程与缸径的比值突破性的限制在小于1，从而实现更高的发动机转速和功率。
3、本实用新型的V型16缸发动机，采用多增压器且平行四边形布置的结构，并通过合理优化发动机的排气和进气方式，为发动机提供充足的进气，满足高功率、大扭矩的需求。
附图说明
图1为本实用新型的前视结构示意图；
图2为本实用新型的侧视结构示意图；
图3为本实用新型的俯视结构示意图；
图4为本实用新型中气缸套支撑结构的剖面结构示意图。
其中：100-气缸体、101-气缸盖、102-中冷器、103-气缸孔、104-出口总管、105-出口支管、106-涡后出口总管、107-增压器、108-膨胀水箱、109-调温器、116-分配体、117-机油冷却器、118-高温水泵、124-低温水泵、126-空气滤清器、127-排气管、128-气缸套、129-气密封圈、130-气支撑台阶、131-限位台肩。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
参阅图1-4，本实用新型的一种高功率密度的V型16缸发动机，包括气缸体100和气缸盖101，其中，气缸盖101通过螺栓安装在气缸体100顶部，在气缸体100上开设有两列共计16个的气缸孔103，气缸孔103与气缸盖101中的气道连通，每个气缸孔103内均设有气缸套128，气缸套128过盈配合的安装在气缸孔103内，每个气缸孔103内的中间位置均设有支撑台阶130，支撑台阶130为环形台阶，每个气缸套128的外壁中部均设有限位台肩131，限位台肩131为环形台肩，气缸套128通过限位台肩131支撑在支撑台阶130上，且支撑台阶130下方的气缸孔103内壁与气缸套128的外壁之间还设有多个密封圈129，实现气缸体1和气缸套128之间的密封。
传统的气缸套一般支撑面位于气缸体顶面，因此支撑面直径较大，缸心距设计受到限制。本实用新型的V型16缸发动机，采用在气缸孔中间位置支撑气缸套的结构，可以在缸心距一定的情况下，实现最大的缸径；或者说在缸径一定的情况下，实现最小的缸心距设计，从而达到整机轻量化。
本实用新型中，V型16缸发动机的行程与缸径比值小于1，即发动机的活塞冲程与气缸孔的直径比小于1。众所周知，发动机功率和排量、转速成正比，排量越大、转速越高，功率也越高,本实用新型的V型16缸发动机，通过将发动机的行程与缸径的比值突破性的限制在小于1，从而实现更高的发动机转速和功率(在相同的活塞线速度下)。
优选的，V型16缸发动机还包括四个增压器107，增压器107为涡轮增压器，四个增压器107呈平行四边形布置在气缸盖101的顶部，每个气缸孔103对应的气缸盖101上均连通有排气管127，多个排气管127之间相互连通，且多个排气管127的末端汇聚成四个出气口与四个增压器107的涡轮废气入口分别连通。
本实施例中，发动机工作时，各缸高温排气从气缸盖101排出，经过排气管127进入增压器107，带动增压器涡轮旋转，各缸排气管127相互连通，使得各缸的排气背压尽可能相近，四个增压器涡前压力保持一致，从而达到最佳的各缸工作均匀性。
优选的，在V型16缸发动机单侧的两个增压器107的涡轮废气出口上共同连接有一个涡后出口总管106。通过增压器107的高温排气，从涡后出口总管106汇总后排到大气，同时发动机单侧的两个增压器107共用一个涡后出口总管106，可以有效减小排气阻力，降低发动机油耗。
优选的，每个增压器107的泵轮进气口上均连接有一个空气滤清器126，每个增压器107的泵轮出气口上均连接有出口支管105，多个出口支管105共同连接有出口总管104，出口总管104连接有中冷器102。新鲜空气经过增压器107加压后从出口支管105排出，并在出口总管104中混合均匀，再进入中冷器102进行冷却，该设计可避免各增压器的“抢气”现象，提高增压效率。
本实用新型的V型16缸发动机，采用多增压器且平行四边形布置的结构，并通过合理优化发动机的排气和进气方式，为发动机提供充足的进气，满足高功率、大扭矩的需求。
优选的，V型16缸发动机还包括高温水循环系统，该高温水循环系统包括高温水泵118、机油冷却器117、分配体116、气缸体100、气缸盖101、调温器109和膨胀水箱108，其中，膨胀水箱108、高温水泵118、机油冷却器117、气缸体100、气缸盖101、调温器109、膨胀水箱108依次连通形成循环水路。
本实施例中，高温水由高温水泵118入口进入，先冷却机油冷却器117，再分别进入气缸体100和气缸盖101，最后经过调温器109，整体形成一个循环。与传统冷却方式不同，本实用新型的高温水先经过机油冷却器117，目的是确保机油温度最低，从而提高发动机需要机油润滑的相关运动件的可靠性；另一方面，高温水同时冷却机油冷却器、气缸体和气缸盖，目的是充分利用高温水的能力，让发动机工作在最佳温度下运行，提高发动机热效率。
优选的，V型16缸发动机还包括低温水循环系统，该低温水循环系统包括低温水泵124、分配体116、中冷器102和膨胀水箱108，其中，膨胀水箱108、低温水泵124、分配体116、中冷器102、膨胀水箱108依次连通形成循环水路。低温水只需冷却中冷器，确保较低的发动机进气温度，从而实现更高的功率，同时降低排温和气体排放。
本实用新型采用采用了高、低温水冷却系统，能够确保发动机在高功率密度下能够安全可靠的运行。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。
Claims (6)
1.一种高功率密度的V型16缸发动机，包括气缸体(100)和气缸盖(101)，所述的气缸体(100)上开设有两列共计16个的气缸孔(103)，每个所述的气缸孔(103)内均设有气缸套(128)，其特征在于，每个所述气缸孔(103)内的中间位置均设有支撑台阶(130)，每个所述气缸套(128)的外壁中部均设有限位台肩(131)，所述的气缸套(128)通过限位台肩(131)支撑在支撑台阶(130)上，且所述支撑台阶(130)下方的气缸孔(103)内壁与气缸套(128)的外壁之间还设有多个密封圈(129)；所述V型16缸发动机的行程与缸径比值小于1。
2.根据权利要求1所述的一种高功率密度的V型16缸发动机，其特征在于，所述的V型16缸发动机还包括四个增压器(107)，四个所述的增压器(107)呈平行四边形布置在气缸盖(101)的顶部，每个所述气缸孔(103)对应的气缸盖(101)上均连通有排气管(127)，多个所述排气管(127)之间相互连通，且多个所述排气管(127)的末端汇聚成四个出气口与四个增压器(107)的涡轮废气入口分别连通。
3.根据权利要求2所述的一种高功率密度的V型16缸发动机，其特征在于，所述V型16缸发动机单侧的两个增压器(107)的涡轮废气出口上共同连接有一个涡后出口总管(106)。
4.根据权利要求2所述的一种高功率密度的V型16缸发动机，其特征在于，每个所述增压器(107)的泵轮进气口上均连接有一个空气滤清器(126)，每个所述增压器(107)的泵轮出气口上均连接有出口支管(105)，多个所述出口支管(105)共同连接有出口总管(104)，所述的出口总管(104)连接有中冷器(102)。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种高功率密度的V型16缸发动机，其特征在于，所述V型16缸发动机还包括高温水循环系统，所述的高温水循环系统包括高温水泵(118)、机油冷却器(117)、分配体(116)、气缸体(100)、气缸盖(101)、调温器(109)和膨胀水箱(108)，所述的膨胀水箱(108)、高温水泵(118)、机油冷却器(117)、气缸体(100)、气缸盖(101)、调温器(109)、膨胀水箱(108)依次连通形成循环水路。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种高功率密度的V型16缸发动机，其特征在于，所述V型16缸发动机还包括低温水循环系统，所述的低温水循环系统包括低温水泵(124)、分配体(116)、中冷器(102)和膨胀水箱(108)，所述的膨胀水箱(108)、低温水泵(124)、分配体(116)、中冷器(102)、膨胀水箱(108)依次连通形成循环水路。
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