CN2375771Y - 缸径为138毫米和140毫米的组合式曲轴柴油机 - Google Patents

Abstract

公开了一种缸径为138毫米和140毫米的组合式曲轴柴油机。它由机体组件、气缸盖组件、活塞组件、曲柄连杆机构、配气机构、传动机构、燃油供给系统与调节系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、进排气管路等组成。特点:在我国现有135柴油机的基础上,增大了气缸与活塞的直径。优点:保持原有135柴油机的外形和安装连接尺寸不变,也不增加整体结构质量,仅通过少数零件的更改,使气缸工作容积增大4.5%和7.5%,与不同的活塞行程组合,形成功率更大且覆盖面更宽的新缸径系列组合式曲轴柴油机。

Description

缸径为138毫米和140毫米的组合式曲轴柴油机

本实用新型属机械工程领域的内燃机。是对现有135柴油机的扩缸设计改进。

135系列柴油机自六十年代初投产以来，经过三十多年的改进和发展，投放市场的已有140毫米、150毫米、和160毫米三种活塞行程，2、4、6、8和12五种气缸数，共十一种不同排量的机型，一直保持着气缸直径为135毫米，也一直被称为135柴油机。

本实用新型的目的是提供一种外形和安装连接尺寸与现有135柴油机相同，通过扩大缸径增大排量，使输出功率更大的缸径为138和140毫米新型组合式曲轴柴油机，形成新的138系列和140系列柴油机。

本实用新型的技术方案是：一种缸径为138毫米和140毫米的组合式曲轴柴油机，由机体组件、气缸盖组件、活塞组件、曲柄连杆机构、配气机构、传动机构、燃油供给与调节系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、进排气管路等组成。其与现有技术的不同之处是：增大了气缸孔的直径，采用作了相应设计改进的机体、气缸套、活塞、活塞环、气门、气门座圈、气缸盖及气缸盖垫片等。

本实用新型所述设计改进的机体，气缸孔止口处的直径为165.5毫米定位肩胛处的孔径为157毫米，与气缸套封水圈相配合的孔径为156或156.5毫米。气缸直径为140毫米时，必要时将缸套的封水圈沟槽布置在机体上，沟槽处的外壁直径为182毫米。

所述设计改进的气缸套，内孔直径为138毫米或140毫米，与机体止口相配的肩胛外圆直径为165毫米，定位凸缘直径为157毫米，装封水圈部位的直径为156或156.5毫米。缸套的总长视所配机型的行程而定。

所述设计改进的活塞，直径为138毫米或140毫米，销孔直径为52毫米，燃烧室为缩口ω形，燃烧室的具体结构尺寸、销孔中心至顶面的高度及高等，亦按所配机型的行程而定。

所述设计改进的活塞环，外圆直径为138毫米或140毫米，视不同用途采用三环组或四环驵。第一道气环为桶面梯形环，第二道气环为锥面环。三环组的第三道为油环，四环组的第三道为单侧内倒角的气环，第四道为油环。油环为带内撑螺旋弹簧的胀圈环。

所述设计改进的气门，进气门头部直径为61毫米，密封锥面与端面的夹角为30°；排气门头部直径为52毫米，密封锥面与端面的夹角为45°。

所述设计改进的气门座圈，进气的外径63毫米，高9.1毫米，排气的外径55毫米，高8.8毫米。

所述设计改进的气缸盖，主要是将进气门座圈孔直径改为63毫米，排气门座圈孔直径改为55毫米。

所述设计改进的气缸盖垫片，气缸孔直径为148毫米或150毫米，母体材料为钢架石棉或钢架石墨复合板。

本实用新型的优点是：在不改变现有135柴油机的外形和安装连接尺寸，也不增加整机结构质量的情况下，仅通过扩缸，使气缸容积增加4.5％或7.5％，当保持柴油机的转速和平均有效压力不变时，柴油机的输出功率就相应增加4.5％或7.5％，使我国的柴油机家族新增了输出功率比135柴油机更大的138系列或140系列柴油机，可以很好地满足用户对提高配套动力的要求，尤其是对那些历来使用135柴油机的广大渔民。实施本实用新型，对现有135柴油机改动很少，完全可以利用原有设备进行批量生产，经济实用，对提高企业经济效益、节省国家资源，具有重要的现实意义。

下面就具体实施的主要技术问题结合附图作进一步说明。

图1为本实用新型的一种缸径为138毫米和140毫米组合式曲轴柴油机直列机型的横剖面图。

图2为本实用新型的一种缸径为138毫米和140毫米组合式曲轴柴油机V型机型的横剖面图。

图3为本实用新型中所用气缸套结构特征尺寸图。

图4为本实用新型中所用活塞结构特征尺寸图。

图5为本实用新型中所用活塞环结构特征尺寸图。

图6为本实用新型中所用机体结构特征尺寸图。

图7为本实用新型中所用气门结构特征尺寸图。

图8为本实用新型中所用气门座圈结构特征尺寸图。

图9为本实用新型中所用气缸盖结构特征尺寸图。

图10为本实用新型中所用气缸盖垫片结构特征尺寸图。

如图1和图2所示，本实用新型的总体结构和现有135柴油机一样，也由进、排气管路1、冷却水管路2、配气机构3、活塞组件4、曲柄连杆机构5、机体组件6、润滑系统7、起动系统8、气缸盖组件9、燃油喷射与调节系统10等组成。但在135柴油机的基础上，扩大了气缸的直径，更改了气缸套、活塞、活塞环、机体、进气门与排气门、进气门座圈与排气门座圈、气缸盖及气缸盖垫片等有关结构尺寸。

图3为本实用新型中新设计的气缸套，为使具有较高的承载能力，在机体结构许可的情况下，尽量增大壁厚。当缸径为140毫米时，视需要可将缸套上的封水圈沟槽转移到机体上。图中实线所示为缸套外壁上不设封水圈沟槽的情况，点划线所示为缸套外壁设封水圈的情况。气缸套的材料为高磷合金铸铁，内表面珩磨成平台网纹。

图4为本实用新型中新设计的活塞，。当活塞行程不超过160毫米时，可以视需要设四道活塞环槽，三道气环槽，一道油环槽。一般情况下，设两道气环槽，一道油环槽。图中H和L的具体数值视所设计机体的行程而定，L与H比值按1.55选取。例如：当活塞行程为150毫米时，H为105.2毫米，L为163毫米；当活塞行程为160毫米时，H为100.2毫米，L为155毫米。燃烧室缩口处直径d，当缸径为138毫米时，为72毫米左右，当缸径为140毫米时，为73毫米左右。其它各具体尺寸，亦视所配机型行程而定。d₁＝(1.1～1.14) d，h＝(0.4～0.44)d。压缩比的控制数值如下：自然吸气式——17∶1左右，增压式——16∶1左右。

图5为本实用新型中新设计的活塞环组。两种不同直径活塞环组的轴向高度和径向厚度相同。当用三环组结构时，不设气环3。气环1和气环2的材料为球墨铸铁。1、2、4环表面均应镀铬。

图6为本实用新型中新设计的机体。在气缸套上布置封水圈沟槽时，气缸直径为138毫米和140毫米的两种柴油机，均可利用现有135柴油机的毛坯加工。对于气缸直径为140毫米的机型，若为了提高气缸套的结构强度，而将缸套上的封水圈沟槽转移到机体上，则应在原有135柴油机机体毛坯的基础上，将封水圈支承孔外壁直径加大到182毫米，如图6右边的局部视图所示。本设计中气缸套的肩胛直接压在机体的止口上，不设铜垫圈，这有利于控制缸套肩胛顶面凸出机体顶面之凸出量的公差，从而确保燃气密封可靠。

图7为本实用新型中新设计的气门。a为进气门，b为排气门。密封带定在密封锥面的外边缘，尽量加大了通道的时间断面数值。改进了气门杆上锁夹槽的设计，增大了锁夹槽处的直径，提高了工作的可靠性。其主要特性尺寸如下：

          D     α         β      h    d

进气门    61    30°    25°    6    10.5

排气门    53    45°    25°    6    10.5

图8为本实用新型中新设计的气门座圈。a为进气门座圈，b为排气门座圈。在结构形状设计上，充分考虑了减小流动阻力，材料为高铜铬钼合金铸铁。气门座圈的主要特性尺寸如下：

              D₁ D₂   D₃   H    α      β

进气门座圈    63  54    60.39  9.1  75°  30°

排气门座圈    55  45.5  52     8.8  70°  45°

图9为本实用新型中新设计的气缸盖。其毛坯与现有135柴油机的相同，仅在切削加工时增大了座圈孔的直径D₁和D₁’，并控制了孔口处的倒角尺寸D₂和D₂’，避免鼻梁因宽度太小而产生裂纹。

图10为本实用新型中新设计的气缸盖垫片。与现有135柴油机所用气缸垫片的区别仅在于增大了气缸孔的尺寸：当气缸直径为138毫米时，D＝148；当气缸直径为140毫米时，D＝150。母材一律为钢架石墨或钢架石棉复合板。

表1列出了本实用新型的基本系列品种及其输出功率。表1    缸径为138毫米和140毫米组合式曲轴柴油机基本系列品种举例(功率单位kW)

机型			2138	2140	4138	4140	6138	6140	12V138
										气缸直径mm			138	140	138	140	138	140	138
活塞行程mm			150/163	150/163	150/163	150/163	150/163	150/163	150/163
										总排量l			4.487/4.876	4.618/5.018	8.974/9.752	9.236/10.037	13.461/14.628	13.854/15.088	26.923/29.256
自然吸气	1500r/min	1h功率	44/49.5	45.1/50.6	88/99	90.2/101.2	132/148.5	135.3/151.8	264/297
										12h功率	40/45	41/46	80/90	82/92	120/135	123/138	240/270
		持续功率	36/40.5	36.9/41.4	72/81	73.8/82.8	108/121.5	110.7/124	216/243
										1800r/min	1h功率					158.4/178.2	162.4/182.2
	12h功率					144/162	147.6/165.6
									持续功率						129.6/145.8	132.8/149
	涡轮增压	1500r/min	1h功率					185.9/202.2										191.4/206.8
12h功率													169/183.8	174/188
			持续功率					152.1/165.4								156.6/169.2
1800r/min									1h功率					218.3/231	226.5/234.5
		12h功率
									持续功率					198.5/210	205.9/213.2
		增压中冷	1500r/min	1h功率												210/242
12h功率												191/220
				持续功率											172/198
1800r/min	1h功率												231/242
			12h功率
	持续功率												210/220

Claims (5)

1一种缸径为138毫米和140毫米的组合式曲轴柴油机，由机体组件、气缸盖组件、活塞组件、曲柄连杆机构、配气机构、传动机构、燃油供给与调节系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、进、排气管路等组成。主体结构与现有气缸直径为135毫米的135柴油机基本相同，采用组合式曲轴，主轴承为短圆柱滚子轴承，机体为隧道式曲轴箱，每两缸共用一气缸盖，大多数零部件通用。其特征在于：气缸直径扩大到138毫米和140毫米，形成新的138和140系列柴油机。所述设计改进的机体其气缸孔止口处直径为165.5毫米，定位肩胛处孔径为157毫米，与气缸套封水圈相配合的孔径为156或165.5毫米。气缸直径为140毫米时，可将缸套封水圈沟槽布置在机体上，沟槽处的外壁直径为182毫米。所述设计改进的气缸套与机体止口相配的肩胛外圆直径为165毫米，定位凸缘直径为157毫米，所述设计改进的活塞销孔直径为52毫米，燃烧室为缩口ω形。所述设计改进的活塞环，视不同用途采用三环组或四环组。所述设计改进的进气门头部直径为61毫米，密封锥面与端面的夹角为30°；排气门头部直径为53毫米，密封锥面与端面的夹角为45°。所述设计改进的气门座圈，进气的外径63毫米，高9.1毫米，排气的外径55毫米，高8.8毫米。所述设计改进的气缸盖垫片，气缸孔直径为148或150毫米。

2根据权利要求书1所述缸径为138毫米和140毫米的组合式曲轴柴油机。其特征是：各缸之间的中心距为170毫米，当缸径为138毫米时，气缸套的壁厚为8至9.75毫米，当缸径为140毫米时，气缸套的壁厚为8.75毫米，视需要可将缸套上的封水圈沟槽转移到机体上，两种气缸套其凸缘均直接压在机体止口上。内表面珩磨成平台网纹。

3根据权利要求书1所述缸径为138毫米和140毫米的组合式曲轴柴油机。其特征是：活塞直径分别为138毫米和140毫米，燃烧室为缩口ω形，缩口处直径与气缸直径之比为0.52，深度为缩口处直径的0.4-0.44倍，缩口处直径与气缸直径之比为0.52，深度为缩口处直径的0.4-0.44倍，销孔直径为52毫米。自然吸气型压缩比为17∶1，增压型为16∶1。

4根据权利要求书1或2所述缸径为138毫米和140毫米的组合式曲轴柴油机，其特征是：活塞环外径直径为138毫米和140毫米，视具体情况采用三环组或四环组。用三环组时：第一道为桶面梯形环，第二道为锥面环，第三道为内撑螺旋弹簧油环；用四环组时：第一道为桶面梯形环，第二道为锥面环，第三道为内切扭曲环，第四道为内撑螺旋弹簧油环。材料均为球墨铸铁，外圆表面镀铬，各环可按国家标准选用相应结构的行业标准。

5根据权利要求书1或2所述缸径为138毫米和140毫米的组合式曲轴柴油机，可直接配用现有各型135柴油机的曲轴、连杆及连杆轴瓦，也可设计新的回转半径的曲拐，发展多种活塞行程，形成众多功率档次的变型机。如选用168行程时，曲拐半径为84毫米，所用主轴承外圆外径为285毫米，内径为265毫米，主轴承内圆内径为180毫米，外径为215毫米，宽度为31或是33毫米，滚子直径为25毫米。

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