一種風(fēng)冷斜置式柴油的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，屬于內(nèi)燃機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。它解決了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在機(jī)體容易開(kāi)裂、可靠性差、返修率高等問(wèn)題。本風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，包括機(jī)體合件，機(jī)體合件上安裝有曲軸、氣缸蓋、供油系統(tǒng)及冷卻風(fēng)扇，其特征在于：所述的機(jī)體合件包括機(jī)體和齒輪室蓋，所述的機(jī)體的左側(cè)端面設(shè)有若干個(gè)螺栓孔，螺栓孔與機(jī)體表面加強(qiáng)筋相連接或朝向相同，不等距螺栓穿過(guò)齒輪室蓋與螺栓孔配合將齒輪室蓋固定在機(jī)體上。本實(shí)用新型整機(jī)性能與原170F柴油機(jī)相比，標(biāo)定轉(zhuǎn)速提高20％，達(dá)3600r/min且運(yùn)行正常，相同轉(zhuǎn)速功率增大約6％，燃油耗下降8.3％，噪聲降低了1.7dBA，柴油機(jī)燃油耗低至275g/kW·h，整機(jī)已完成1000h可靠性試驗(yàn)，機(jī)器運(yùn)行正常，整機(jī)綜合指標(biāo)達(dá)國(guó)際同類機(jī)型先進(jìn)水平。
【專利說(shuō)明】一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于內(nèi)燃機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特指一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]自1933年世界上第一臺(tái)小型單缸柴油機(jī)由日本洋馬株式會(huì)社試制成功，此后小型柴油機(jī)開(kāi)始在世界范圍內(nèi)得到迅速推廣。單缸柴油機(jī)現(xiàn)在廣泛用于低速汽車、小型拖拉機(jī)、小型聯(lián)合收割機(jī)、微耕機(jī)、田園管理機(jī)、小型船舶、小型工程機(jī)械、小型發(fā)電機(jī)組、農(nóng)機(jī)具、水泵及農(nóng)排等道路和非道路設(shè)備中并作為配套中間產(chǎn)品，已被世界各國(guó)，特別是第三世界國(guó)家大量使用。我國(guó)是近年來(lái)單缸柴油機(jī)行業(yè)發(fā)展最迅猛的國(guó)家，截至目前單缸柴油機(jī)產(chǎn)銷量已占到了全球單缸柴油機(jī)總量的90%，且隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展持續(xù)增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程進(jìn)一步推進(jìn)，市政工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械和家庭等用動(dòng)力需求增加，國(guó)內(nèi)單缸柴油機(jī)用途和用量進(jìn)一步擴(kuò)大，市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)。
[0003]國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的單缸柴油機(jī)經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)型升級(jí)后，產(chǎn)品種類日趨豐富，型號(hào)日趨齊全，配套逐漸完善，正逐步適應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)配套動(dòng)力的需要。然而經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得大量農(nóng)村年輕勞動(dòng)力外移，目前中國(guó)農(nóng)村勞動(dòng)力以年歲偏大的老人及婦女為主，因此需求整機(jī)重量輕的小功率風(fēng)冷柴油機(jī)。近幾年國(guó)內(nèi)小型汽油機(jī)發(fā)展較快，但仍以出口產(chǎn)品為主，國(guó)內(nèi)有一些配套動(dòng)力使用，但由于柴油機(jī)動(dòng)力穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、油耗低使用成本低，因此市場(chǎng)上柴油機(jī)相對(duì)更受用戶歡迎。然而人們也已認(rèn)識(shí)到了汽油機(jī)所具有的獨(dú)特優(yōu)越性，汽油機(jī)廣泛采用的鋁合金機(jī)體、氣缸蓋，較輕的整機(jī)重量，可移動(dòng)的使用亦受到人們關(guān)注，因此國(guó)內(nèi)近年來(lái)出現(xiàn)了以168F汽油機(jī)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了鋁合金機(jī)體、氣缸蓋的斜置170F柴油機(jī)，產(chǎn)品市場(chǎng)看好，但目前生產(chǎn)的這類輕型柴油機(jī)存在下列問(wèn)題:機(jī)體開(kāi)裂，可靠性差；市場(chǎng)返修率很高；產(chǎn)品性能差，特別是柴油機(jī)煙度較大、排放差，不能滿足現(xiàn)行強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)限值要求，目前生產(chǎn)此類柴油機(jī)企業(yè)面臨著這些問(wèn)題，產(chǎn)品不能適應(yīng)市場(chǎng)需求。本專利 申請(qǐng)人:分析了目前機(jī)型存在的問(wèn)題，從機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、改善傳熱冷卻等結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)提高柴油機(jī)整機(jī)剛性，減少機(jī)械和受熱變形，提高可靠性；從柴油機(jī)原理分析，優(yōu)化性能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時(shí)減少了整機(jī)熱負(fù)荷，柴油機(jī)整機(jī)各項(xiàng)性能全面提升，通過(guò)發(fā)明的實(shí)施，柴油機(jī)已全面達(dá)到內(nèi)燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)性能要求，可靠性提高受到用戶青睞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種高性能環(huán)保型的風(fēng)冷斜置式170F柴油機(jī)，分析了168F汽油機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的以168F汽油機(jī)為基礎(chǔ)改為170F柴油機(jī)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了斜置結(jié)構(gòu)170F柴油機(jī)，它的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高，整機(jī)更為耐久可靠。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，包括機(jī)體合件，機(jī)體合件上安裝有曲軸、氣缸蓋、供油系統(tǒng)及冷卻風(fēng)扇，其特征在于:所述的機(jī)體合件包括機(jī)體和齒輪室蓋，所述的機(jī)體的左側(cè)端面設(shè)有若干個(gè)螺栓孔，螺栓孔與機(jī)體表面加強(qiáng)筋相連接或朝向相同，不等距螺栓穿過(guò)齒輪室蓋與螺栓孔配合將齒輪室蓋固定在機(jī)體上。
[0007] 申請(qǐng)人:就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從柴油機(jī)的受力，力的傳遞分析和有效的設(shè)計(jì)計(jì)算入手，通過(guò)合理布置機(jī)體、齒輪室蓋的加強(qiáng)筋，形成柴油機(jī)的受力框架結(jié)構(gòu)來(lái)增大柴油機(jī)整機(jī)剛性；對(duì)機(jī)體合件的連接重新布置，形成高剛度框架結(jié)構(gòu)，減少變形，避免機(jī)體、齒輪室蓋開(kāi)裂的可能性；對(duì)機(jī)體、氣缸、氣缸蓋的冷卻進(jìn)行分析合理布置冷卻散熱片及冷卻風(fēng)通道，并優(yōu)化設(shè)計(jì)冷卻風(fēng)扇以減少熱應(yīng)力及變形，改善冷卻，從而提高整機(jī)可靠性、耐久性。
[0008]在上述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)中，所述的機(jī)體的前側(cè)設(shè)有氣缸，氣缸的軸線與機(jī)體底面形成的夾角為25°。
[0009]在上述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)中，所述的氣缸包括相互獨(dú)立的缸體和配氣結(jié)構(gòu)導(dǎo)向缸，缸體與配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)向缸之間設(shè)有冷卻風(fēng)道，缸體和配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)向缸外側(cè)均設(shè)有散熱片，所述的散熱片為3?4片。
[0010]在上述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)中，所述的冷卻風(fēng)扇包括輪轂，輪轂面上中心圓的外側(cè)周向間隔分布有若干個(gè)葉片，所述的葉片包括傾斜的根部，根部的外端設(shè)有弧形部，所述的所述的葉片的弧形部所在圓的半徑為16.5?18.5mm，所述的相鄰兩葉片之間的夾角的度數(shù)為13.5?22.5°，夾角在圖中的標(biāo)識(shí)為α。
[0011]所述的葉片的數(shù)目為20片，其中10片的相鄰葉片之間的夾角沿順時(shí)針逐漸增大、另外10片的相鄰葉片之間的夾角沿順時(shí)針逐漸減小，所述的葉片的上表面由弧形部至根部逐漸朝向輪轂傾斜，傾斜角的角度為2?3°，輪轂及若干個(gè)葉片均是采用尼龍66注塑成型。
[0012]在上述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)中，所述的機(jī)體的前側(cè)面、頂面和后側(cè)面上均設(shè)有兩條周向的加強(qiáng)筋一和若干條軸向的加強(qiáng)筋二，所述的加強(qiáng)筋一與加強(qiáng)筋二相交錯(cuò)連接，機(jī)體的頂面上設(shè)有兩個(gè)與頂面加強(qiáng)筋一同朝向的螺栓孔，機(jī)體的左側(cè)端面的螺栓孔與若干條加強(qiáng)筋二相連接。
[0013]在上述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)中，所述的若干個(gè)螺栓孔呈周向且不等間距設(shè)在機(jī)體的左側(cè)端面上，位于機(jī)體前側(cè)的螺栓孔數(shù)目大于機(jī)體后側(cè)的螺栓孔數(shù)目，所述的機(jī)體前側(cè)的螺栓孔的數(shù)目為6個(gè)，由上至下依次為螺栓孔一、螺栓孔二、螺栓孔三、螺栓孔四、螺栓孔五、螺栓孔六，所述的螺栓孔一與機(jī)體頂面的加強(qiáng)筋二部分連接，所述的螺栓孔二、螺栓孔三軸向延伸與氣缸相連接，所述的螺栓孔四、螺栓孔五分別設(shè)在機(jī)體的噴油泵安裝孔的上、下兩側(cè)，所述的螺栓孔六與機(jī)體右側(cè)壁內(nèi)表面上的凸輪軸加強(qiáng)筋相連接，所述的機(jī)體后側(cè)的螺栓孔的數(shù)目為4個(gè)，由上至下依次為螺栓孔七、螺栓孔八、螺栓孔九、螺栓孔十，所述的螺栓孔七與機(jī)體頂面的加強(qiáng)筋二相連接，所述的螺栓孔八和螺栓孔九與機(jī)體后側(cè)面的加強(qiáng)筋二相連接，所述的螺栓孔十與機(jī)體右側(cè)壁內(nèi)表面上的相對(duì)凸輪軸孔設(shè)置的凸輪軸徑向加強(qiáng)筋相連接。
[0014]在上述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)中，所述的機(jī)體的左側(cè)端面上設(shè)有兩個(gè)定位銷孔，兩個(gè)定位銷孔分別設(shè)置在機(jī)體的前側(cè)和后側(cè)，兩定位銷孔的連線位置與曲軸孔與凸輪軸孔之間。
[0015]在上述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)中，所述的機(jī)體右側(cè)壁上設(shè)有軸承安裝槽，軸承安裝槽的右側(cè)面徑向設(shè)有若干條加強(qiáng)筋三，加強(qiáng)筋三與部分加強(qiáng)筋二相連接，加強(qiáng)筋三與軸承安裝槽的連接端設(shè)有三角形的加強(qiáng)板，所述的軸承安裝槽的右側(cè)面連接有與氣缸同軸向設(shè)置的五條加強(qiáng)筋四。
[0016]在上述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)中，所述的機(jī)體的底面設(shè)有若干個(gè)軸向設(shè)置的散熱片，機(jī)體右側(cè)壁的下側(cè)開(kāi)設(shè)有4個(gè)冷卻孔。
[0017]在上述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)中，所述的機(jī)體右側(cè)壁的內(nèi)表面上設(shè)有與曲軸孔、凸輪軸孔同軸心設(shè)置的圓形加強(qiáng)筋、內(nèi)表面上相對(duì)曲軸孔、凸輪軸孔徑向設(shè)置的若干條加強(qiáng)筋五，所述的加強(qiáng)筋五與加強(qiáng)筋二相連接。
[0018] 申請(qǐng)人:對(duì)上述的結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了歸納和解釋說(shuō)明:
[0019]對(duì)柴油機(jī)機(jī)體合件依據(jù)受機(jī)械力分析按完成功能進(jìn)行高剛度框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)體合件由機(jī)體和齒輪室蓋兩個(gè)零件用定位銷定位連接、不等距螺栓擰緊為一體，在柴油機(jī)工作時(shí)它們完成一個(gè)零件——機(jī)體的功能，由于內(nèi)燃機(jī)零部件裝配要求將它們分為兩個(gè)零件兩個(gè)部分。本實(shí)用新型其特征在于:機(jī)體合件通過(guò)布置機(jī)體外表面、內(nèi)腔以及齒輪室蓋內(nèi)腔的加強(qiáng)筋；布置機(jī)體齒輪室端面與齒輪室蓋聯(lián)接的螺栓孔、定位銷孔位置來(lái)使機(jī)體合件的剛性增加，使柴油機(jī)受到運(yùn)動(dòng)件的往復(fù)慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力、噴油泵的油壓作用力及氣缸燃燒壓力時(shí)，機(jī)體合件受力后按直線傳遞，采用等剛度設(shè)計(jì)原則，能減少機(jī)體整體變形，使柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦損失減少，避免機(jī)體、齒輪室側(cè)蓋開(kāi)裂，增加整機(jī)使用壽命。
[0020]發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣缸壓力、往復(fù)慣性力及旋轉(zhuǎn)慣性力將通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)、曲軸軸承傳遞到機(jī)體合件上，同時(shí)噴油泵泵油時(shí)油壓在30MPa左右170F柴油機(jī)，此力會(huì)通過(guò)油泵凸輪傳到機(jī)體凸輪軸孔。這些力都由氣缸蓋螺栓及曲軸主軸承孔、凸輪軸孔承受，易使機(jī)體合件變形，同時(shí)由于這些力大小及受力方向周期變化，還會(huì)引起柴油機(jī)振動(dòng)使機(jī)體受力增大引起疲勞損壞。目前市場(chǎng)上由汽改柴而來(lái)的170F柴油機(jī)齒輪室蓋端面螺栓孔及定位銷孔布置方式仍采用原168F汽油機(jī)機(jī)體的型式，螺栓孔沿齒輪室蓋周向近乎等距分布，兩定位銷孔連接線偏于機(jī)體左上方，機(jī)體上布置一些加強(qiáng)筋，雖然機(jī)體有所強(qiáng)化，但總體結(jié)構(gòu)變化不大。然而柴油機(jī)與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)壓縮比較高，燃燒方式不同，氣缸燃燒爆發(fā)壓力及壓力升高率差異大，同類汽油機(jī)試驗(yàn)表明氣缸燃燒最大壓力在4MPa左右；而柴油機(jī)氣缸燃燒最大壓力在7MPa左右，起動(dòng)時(shí)壓力可能更高，柴油機(jī)工作過(guò)程粗暴，曲柄連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力和離心力較大，同時(shí)柴油機(jī)上安裝噴油泵，噴油泵泵油壓力達(dá)30MPa左右，此力由柱塞通過(guò)凸輪作用傳到機(jī)體合件的兩凸輪軸承孔上，因此受力較汽油機(jī)更為惡化。這些力作用于機(jī)體合件上使機(jī)體下半部和齒輪室蓋構(gòu)成的曲軸箱產(chǎn)生變形，勢(shì)必造成齒輪室蓋端面上定位銷及螺栓受到更大的力，因此易導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，柴油機(jī)機(jī)體、齒輪室蓋開(kāi)裂，整機(jī)可靠性、耐久性下降，使用壽命縮短。為有效改善柴油機(jī)受力分布，本專利實(shí)用新型者設(shè)計(jì)了一種170F柴油機(jī)機(jī)體合件，對(duì)柴油機(jī)機(jī)體合件的受力進(jìn)行分析，通過(guò)合理布置機(jī)體外表面、內(nèi)腔以及齒輪室蓋內(nèi)腔的加強(qiáng)筋；布置機(jī)體齒輪室端面與齒輪室蓋聯(lián)接的螺栓孔、定位銷孔位置，將氣缸體四個(gè)螺栓受力、機(jī)體合件的主軸承受力以及凸輪軸軸承受力在機(jī)體和齒輪室蓋上傳遞盡可能布置為直線傳遞，使機(jī)體合件的剛性增加，減少變形，減少摩擦損失及柴油機(jī)機(jī)油消耗，同時(shí)避免機(jī)體、齒輪室蓋開(kāi)裂，提高整機(jī)可靠性、耐久性，增加整機(jī)使用壽命。
[0021]對(duì)柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分考慮機(jī)體、氣缸蓋冷卻風(fēng)通道的結(jié)構(gòu)布置，特別是對(duì)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型其特征在于在小型柴油機(jī)上設(shè)計(jì)不等距風(fēng)葉布置結(jié)構(gòu)，離心式冷卻風(fēng)扇的輪轂上的多個(gè)葉片按前彎葉片規(guī)律布置，相鄰葉片間角度采用不等角度布置，并沿中心線A-B對(duì)稱布置，且沿順時(shí)針?lè)较蛴葾到B遞增，能優(yōu)化風(fēng)扇噪聲頻譜，降低風(fēng)扇噪聲中那些突出的線狀頻譜成分，使噪聲頻譜較為平滑，并且能減小空氣的振動(dòng)峰值，避免葉片與空氣發(fā)生共振，減少了葉片的振動(dòng)，降低冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲，在風(fēng)扇外徑由飛輪尺寸及整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置確定確定后，對(duì)風(fēng)扇葉片的出口角、進(jìn)口角、葉片的進(jìn)口寬度及葉片的曲率半徑進(jìn)行了多參數(shù)優(yōu)化，確定其優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而可增大冷卻風(fēng)量，提聞風(fēng)扇散熱能力，風(fēng)扇噪聲和冷卻風(fēng)量等指標(biāo)得以優(yōu)化。
[0022]目前風(fēng)冷單缸柴油機(jī)上均采用離心式冷卻風(fēng)扇以減小發(fā)動(dòng)機(jī)的外形尺寸，其扇葉大多數(shù)采用前彎、后彎葉片及葉片等高、間距均勻的布局形式，葉片數(shù)在20個(gè)左右，并一起固定在風(fēng)扇輪轂上，風(fēng)扇等高葉片、間距均勻的布置型式會(huì)使風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一些聲壓級(jí)很高的頻段成分，使得風(fēng)扇噪聲較高。如葉片數(shù)為20個(gè)的風(fēng)扇，風(fēng)扇與曲軸同軸，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為3600r/min時(shí),其基頻f是1200Hz。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的風(fēng)扇相鄰葉片間采用不等角度布置，并沿中心線A-B對(duì)稱布置。其中最小葉片相鄰角度為13.5°、最大葉片相鄰角度為22.5°，相鄰葉片間角度沿順時(shí)針?lè)较蛴葾到B遞增，葉片不等夾角布置能優(yōu)化風(fēng)扇噪聲頻譜，采用該實(shí)用新型后，如柴油機(jī)在3600r/min工作，旋轉(zhuǎn)噪聲從原單一基頻頻率1200Hz變?yōu)轭l率范圍在960-1600HZ范圍內(nèi)分布，降低風(fēng)扇噪聲中那些突出的線狀頻譜成分，使噪聲頻譜較為平滑，消除了由于葉片等距而引起的有規(guī)則壓力強(qiáng)度干擾，由于不等距風(fēng)扇的葉片相鄰角度值是漸變的，因此不等距風(fēng)扇每一個(gè)葉片與風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)罩表面撞擊的強(qiáng)度不同，相鄰兩個(gè)葉片撞擊表面的相位差也各不相同，這種諧波的相干結(jié)果使得在頻率特性上，等距風(fēng)扇在基頻處的峰值被不等距風(fēng)扇消弱為數(shù)值較小的分布值，破壞了葉片與風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)罩表面相互干擾時(shí)所發(fā)出的共振頻率的共鳴聲，使壓力沖擊小，并使不等距葉輪的總噪聲級(jí)明顯下降，從而減少了葉片的振動(dòng)，降低冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲，在170F柴油機(jī)上試驗(yàn)表明，采用本實(shí)用新型與原機(jī)相比，整機(jī)噪聲下降1.6dB;同時(shí)冷卻風(fēng)風(fēng)量有所提高，柴油機(jī)在標(biāo)定工況運(yùn)行時(shí)機(jī)油溫度較原機(jī)下降了 5°C，整機(jī)運(yùn)行正常。
[0023]對(duì)柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)及供油系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型其特征在于設(shè)計(jì)小型渦流室燃燒系統(tǒng)，對(duì)燃燒室參數(shù):渦流室容積比、通道比及主燃燒室參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)；對(duì)噴油系統(tǒng)采用長(zhǎng)型軸針式噴油嘴，優(yōu)化噴油泵參數(shù)組合，選配合適的供油提前角，使柴油機(jī)燃燒性能改善，燃油耗、排放大幅度降低，且減少了燃燒噪聲。油耗的降低使整機(jī)熱負(fù)荷下降，進(jìn)一步提高了柴油機(jī)的可靠性。
[0024]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)突出且有益的技術(shù)效果是:
[0025]采用本實(shí)用新型的柴油機(jī)設(shè)計(jì)后，整機(jī)性能取得優(yōu)異指標(biāo)，與原170F柴油機(jī)相t匕，標(biāo)定轉(zhuǎn)速提高20 %，達(dá)3600r/min且運(yùn)行正常，相同轉(zhuǎn)速功率增大約6 %，燃油耗下降
8.3%，噪聲降低了 1.7dBA。柴油機(jī)燃油耗低至275g/kW *h，氣體排放初次測(cè)試已滿足美國(guó)EPA和中國(guó)第III階段最嚴(yán)格的限值指標(biāo)，整機(jī)已完成100h可靠性試驗(yàn)，機(jī)器運(yùn)行正常，整機(jī)綜合指標(biāo)達(dá)國(guó)際同類機(jī)型先進(jìn)水平。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的整機(jī)剖視圖。
[0027]圖2是本實(shí)用新型的整機(jī)總裝圖。
[0028]圖3是本實(shí)用新型中冷卻風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖4是本實(shí)用新型中冷卻風(fēng)扇的葉子結(jié)構(gòu)視圖。
[0030]圖5是本實(shí)用新型中機(jī)體的左視圖。
[0031]圖6是本實(shí)用新型中機(jī)體的立體圖。
[0032]圖7是本實(shí)用新型中機(jī)體的右視圖。
[0033]圖8是本實(shí)用新型中機(jī)體的立體圖。
[0034]圖中:機(jī)體合件1、曲軸2、冷卻風(fēng)扇3、機(jī)體4、齒輪室蓋5、機(jī)體的左側(cè)端面6、螺栓孔7、機(jī)體表面加強(qiáng)筋8、不等距螺栓9、氣缸10、機(jī)體底面11、缸體12、配氣結(jié)構(gòu)導(dǎo)向缸13、冷卻風(fēng)道14、散熱片15、輪轂16、輪轂面上中心圓17、葉片18、根部19、弧形部20、葉片的上表面21、機(jī)體的前側(cè)面22、機(jī)體的頂面23、機(jī)體的后側(cè)面24、加強(qiáng)筋一 25、加強(qiáng)筋二 26、螺栓孔一 27、螺栓孔二 28、螺栓孔三29、螺栓孔四30、螺栓孔五31、螺栓孔六32、噴油泵安裝孔33、機(jī)體右側(cè)壁內(nèi)表面34、凸輪軸加強(qiáng)筋35、螺栓孔七36、螺栓孔八37、螺栓孔九38、螺栓孔十39、凸輪軸孔40、凸輪軸徑向加強(qiáng)筋41、定位銷孔42、軸承安裝槽43、機(jī)體的右側(cè)壁44、加強(qiáng)筋三45、加強(qiáng)板46、加強(qiáng)筋四47、散熱片48、冷卻孔49、曲軸孔50、圓形加強(qiáng)筋51、加強(qiáng)筋五52。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖以具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述，參見(jiàn)圖1一8:
[0036]—種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，包括機(jī)體合件I，機(jī)體合件上安裝有曲軸2、氣缸蓋、供油系統(tǒng)及冷卻風(fēng)扇3，所述的機(jī)體合件包括機(jī)體4和齒輪室蓋5，所述的機(jī)體的左側(cè)端面6設(shè)有若干個(gè)螺栓孔7，螺栓孔與機(jī)體表面加強(qiáng)筋8相連接或朝向相同，不等距螺栓9穿過(guò)齒輪室蓋與螺栓孔配合將齒輪室蓋5固定在機(jī)體4上。
[0037]所述的機(jī)體4的前側(cè)設(shè)有氣缸10，氣缸的軸線與機(jī)體底面11形成的夾角為25°。
[0038]所述的氣缸10包括相互獨(dú)立的缸體12和配氣結(jié)構(gòu)導(dǎo)向缸13，缸體與配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)向缸之間設(shè)有冷卻風(fēng)道14，缸體和配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)向缸外側(cè)均設(shè)有散熱片15，所述的散熱片為3?4片。
[0039]所述的冷卻風(fēng)扇3包括輪轂16，輪轂面上中心圓17的外側(cè)周向間隔分布有若干個(gè)葉片18，所述的葉片包括傾斜的根部19，根部的外端設(shè)有弧形部20，所述的所述的葉片的弧形部所在圓的半徑為16.5?18.5mm,所述的相鄰兩葉片之間的夾角的度數(shù)為13.5?22.5°，所述的葉片的數(shù)目為20片，其中10片的相鄰葉片之間的夾角沿順時(shí)針逐漸增大、另外10片的相鄰葉片之間的夾角沿順時(shí)針逐漸減小，所述的葉片的上表面21由弧形部至根部逐漸朝向輪轂傾斜，傾斜角的角度為2?3°，該傾斜角在圖中標(biāo)識(shí)為β。
[0040]輪轂及若干個(gè)葉片均是采用尼龍66注塑成型。
[0041]所述的機(jī)體的前側(cè)面22、頂面23和后側(cè)面24上均設(shè)有兩條周向的加強(qiáng)筋一 25和若干條軸向的加強(qiáng)筋二 26，所述的加強(qiáng)筋一與加強(qiáng)筋二相交錯(cuò)連接，機(jī)體的頂面上設(shè)有兩個(gè)與頂面加強(qiáng)筋一同朝向的螺栓孔，機(jī)體的左側(cè)端面的螺栓孔與若干條加強(qiáng)筋二相連接。
[0042]所述的若干個(gè)螺栓孔呈周向且不等間距設(shè)在機(jī)體的左側(cè)端面上，位于機(jī)體前側(cè)的螺栓孔數(shù)目大于機(jī)體后側(cè)的螺栓孔數(shù)目，所述的機(jī)體前側(cè)的螺栓孔的數(shù)目為6個(gè)，由上至下依次為螺栓孔一 27、螺栓孔二 28、螺栓孔三29、螺栓孔四30、螺栓孔五31、螺栓孔六32，所述的螺栓孔一 27與機(jī)體頂面的加強(qiáng)筋二 26部分連接，所述的螺栓孔二 28、螺栓孔三29軸向延伸與氣缸相連接，所述的螺栓孔四30、螺栓孔五31分別設(shè)在機(jī)體的噴油泵安裝孔33的上、下兩側(cè)，所述的螺栓孔六32與機(jī)體右側(cè)壁內(nèi)表面34上的凸輪軸加強(qiáng)筋35相連接，所述的機(jī)體后側(cè)的螺栓孔的數(shù)目為4個(gè)，由上至下依次為螺栓孔七36、螺栓孔八37、螺栓孔九38、螺栓孔十39，所述的螺栓孔七36與機(jī)體頂面的加強(qiáng)筋二 26相連接，所述的螺栓孔八38和螺栓孔九39與機(jī)體后側(cè)面的加強(qiáng)筋二 26相連接，所述的螺栓孔十39與機(jī)體右側(cè)壁內(nèi)表面上的相對(duì)凸輪軸孔40設(shè)置的凸輪軸徑向加強(qiáng)筋41相連接。
[0043]所述的機(jī)體的左側(cè)端面上設(shè)有兩個(gè)定位銷孔42，兩個(gè)定位銷孔分別設(shè)置在機(jī)體的前側(cè)和后側(cè)，兩定位銷孔的連線位置與曲軸孔與凸輪軸孔之間。
[0044]所述的機(jī)體4的右側(cè)壁44上設(shè)有軸承安裝槽43，軸承安裝槽的右側(cè)面徑向設(shè)有若干條加強(qiáng)筋三45,加強(qiáng)筋三與部分加強(qiáng)筋二相連接,加強(qiáng)筋三與軸承安裝槽的連接端設(shè)有三角形的加強(qiáng)板46，所述的軸承安裝槽的右側(cè)面連接有與氣缸同軸向設(shè)置的五條加強(qiáng)筋四47。
[0045]所述的機(jī)體的底面設(shè)有若干個(gè)軸向設(shè)置的散熱片48，機(jī)體右側(cè)壁的下側(cè)開(kāi)設(shè)有4個(gè)冷卻孔49。
[0046]所述的機(jī)體右側(cè)壁的內(nèi)表面34上設(shè)有與曲軸孔50、凸輪軸孔40同軸心設(shè)置的圓形加強(qiáng)筋51、內(nèi)表面上相對(duì)曲軸孔、凸輪軸孔徑向設(shè)置的若干條加強(qiáng)筋五52，所述的加強(qiáng)筋五與加強(qiáng)筋二相連接。
[0047]柴油機(jī)由機(jī)體合件(包括機(jī)體及齒輪室蓋)、氣缸蓋、供油系統(tǒng)、冷卻風(fēng)扇等零部件組成，其中對(duì)于機(jī)體，氣缸采用傾斜布置，氣缸中心線與機(jī)體底面存在25°夾角；氣缸體與配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)向部分中間留有冷卻風(fēng)道并布置一定量的散熱片實(shí)現(xiàn)分體冷卻。通過(guò)加大曲軸安裝孔101與凸輪軸安裝孔106的中心距，適當(dāng)增加正時(shí)齒輪齒數(shù)保證曲軸與配氣凸輪的傳動(dòng)，控制冷卻風(fēng)道尺寸徑向大于5_以上,這樣氣缸體周向冷卻風(fēng)道暢通，同時(shí)均勻布置氣缸體四周鋁合金材料使氣缸體周向散熱均勻。從而有效降低氣缸體由于周向材料不均勻，減小氣缸孔失圓度，減少變形量，減少機(jī)油消耗和摩擦損失，提高整機(jī)耐久性與可靠性。
[0048]對(duì)于機(jī)體合件，用10個(gè)螺栓將機(jī)體的和齒輪室蓋兩者結(jié)合面擰緊形成曲軸箱，為保證機(jī)體合件的兩個(gè)曲軸安裝孔、凸輪軸孔同軸，用兩個(gè)定位銷定位。在機(jī)體外表面、背部、內(nèi)腔以及齒輪室蓋內(nèi)腔布置有大量加強(qiáng)筋，其中機(jī)體與齒輪室蓋內(nèi)腔的加強(qiáng)筋布置如下:以機(jī)體為例，以曲軸軸承孔和凸輪軸軸承孔為中心，布置同心圓加強(qiáng)筋和徑向輻射加強(qiáng)筋，并與周邊密封面凸緣的螺栓孔位置連接，其中機(jī)體的曲軸箱內(nèi)表面受結(jié)構(gòu)限制，加強(qiáng)筋高度較低為3mm，為提高剛度在機(jī)體曲軸箱軸承孔面外也布置加強(qiáng)筋，與齒輪室蓋結(jié)構(gòu)對(duì)稱形成機(jī)體合件軸承孔面的高剛度結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)使用料較少的薄壁機(jī)體、齒輪室蓋剛性最大化，能承受曲軸、凸輪軸的力使變形量最小化。特別突出的是徑向輻射加強(qiáng)筋在氣缸中心線方向和凸輪軸孔的配氣挺柱方向布置加強(qiáng)筋，其余加強(qiáng)筋對(duì)稱分布，與機(jī)體周邊連接處按上述受力點(diǎn)連接設(shè)置，受力傳遞合理；機(jī)體外表面加強(qiáng)筋布置為與氣缸體周圍四個(gè)氣缸螺栓孔圓柱結(jié)構(gòu)延伸到曲軸箱連接處相連，同時(shí)在氣缸中心線方向也布置有加強(qiáng)筋，一直延伸到曲軸箱側(cè)面到機(jī)體安裝面止，使氣缸螺栓孔承受氣缸內(nèi)燃燒力和缸蓋密封力作用時(shí)力能沿直線傳遞，并在機(jī)體外表面與曲軸軸線同向布置有加強(qiáng)筋，使之與機(jī)體側(cè)面內(nèi)凹柱形結(jié)構(gòu)構(gòu)成框架，增強(qiáng)曲軸箱的剛性；機(jī)體的背面沿氣缸螺栓孔圓柱結(jié)構(gòu)的下部加強(qiáng)筋受結(jié)構(gòu)限制，高度較低，用五條背面加強(qiáng)筋與曲軸軸承連接，同時(shí)與氣缸螺栓孔圓柱結(jié)構(gòu)的下部連接的一端加強(qiáng)筋用斜三角形結(jié)構(gòu)相連，實(shí)現(xiàn)力的直線傳遞。
[0049]機(jī)體上螺栓孔的布置沿齒輪室周向不等距分布，且螺栓孔的數(shù)量沿X-Y線兩側(cè)不均等分布，機(jī)體I上部氣缸體一側(cè)螺栓孔布置較為密集為六個(gè)，遠(yuǎn)離氣缸體一側(cè)較為稀疏為四個(gè)。對(duì)機(jī)體上螺栓位置盡可能布置在氣缸蓋螺栓軸線延伸到曲軸箱處、連接機(jī)體外表面加強(qiáng)筋及凸輪軸加強(qiáng)筋的聯(lián)線上。定位銷孔分布在曲軸與凸輪軸連接線兩側(cè)，兩定位銷孔連接線置于曲軸與凸輪軸連接線之間。從而使氣缸蓋螺栓力直線傳遞到曲軸箱上，活塞在上止點(diǎn)附近位置，曲軸軸承孔受力大的方向的位置點(diǎn)布置擰緊螺栓，機(jī)體合件受力最大位置與螺栓位置重疊，通過(guò)加強(qiáng)筋的合理布置將螺栓受力均勻分散在加強(qiáng)筋上，從而使機(jī)體與齒輪室蓋在此位置螺栓擰緊端面作用力最大，變形量最小，實(shí)現(xiàn)合件一體化的設(shè)計(jì)，曲軸箱密封性好。
[0050]對(duì)于冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要集中在冷卻風(fēng)扇上，冷卻風(fēng)扇由尼龍66注塑成型，風(fēng)扇葉片輪廓采用吊鉤型，葉片總數(shù)為20片，采用前彎葉片型式布置，冷卻風(fēng)扇葉片高度沿圓形輪轂徑向漸變，漸變角在2°?3°之間，相鄰葉片間采用不等角度布置，最小葉片相鄰角度為13.5°、最大葉片相鄰角度為22.5°，相鄰葉片間角度沿順時(shí)針?lè)较蛴葾到B遞增，從而能優(yōu)化風(fēng)扇噪聲頻譜，降低風(fēng)扇噪聲中那些突出的線狀頻譜成分，使噪聲頻譜較為平滑，并且能減小空氣的振動(dòng)峰值，避免葉片與空氣發(fā)生共振，減少了葉片的振動(dòng)，降低冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲。在風(fēng)扇外徑(由飛輪尺寸及整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置確定)確定后，對(duì)風(fēng)扇葉片的出口角、進(jìn)口角、葉片的進(jìn)口寬度及葉片的曲率半徑進(jìn)行了多參數(shù)優(yōu)化，確定其優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而可增大冷卻風(fēng)量，提高風(fēng)扇散熱能力。
[0051]對(duì)于柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)及噴油系統(tǒng)，采用優(yōu)化試驗(yàn)的方法設(shè)計(jì)小型渦流室燃燒系統(tǒng)，對(duì)燃燒室參數(shù):渦流室容積比、通道比及主燃燒室參數(shù)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化；對(duì)噴油系統(tǒng)采用長(zhǎng)型軸針式噴油嘴，優(yōu)化噴油泵參數(shù)組合，配選合適的供油提前角，改善柴油機(jī)燃燒性能，燃油耗、排放大幅度降低，且減少了燃燒噪聲。油耗的降低使整機(jī)熱負(fù)荷下降，進(jìn)一步提高了柴油機(jī)的可靠性。上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非依此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，故:凡依本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī),包括機(jī)體合件(I)，機(jī)體合件上安裝有曲軸(2)、氣缸蓋、供油系統(tǒng)及冷卻風(fēng)扇(3)，其特征在于:所述的機(jī)體合件包括機(jī)體(4)和齒輪室蓋(5)，所述的機(jī)體的左側(cè)端面(6)設(shè)有若干個(gè)螺栓孔(7)，螺栓孔與機(jī)體表面加強(qiáng)筋(8)相連接或朝向相同，不等距螺栓(9)穿過(guò)齒輪室蓋與螺栓孔配合將齒輪室蓋(5)固定在機(jī)體(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，其特征在于:所述的機(jī)體(4)的前側(cè)設(shè)有氣缸(10)，氣缸的軸線與機(jī)體底面(11)形成的夾角為25°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，其特征在于:所述的氣缸(10)包括相互獨(dú)立的缸體(12)和配氣結(jié)構(gòu)導(dǎo)向缸(13),缸體與配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)向缸之間設(shè)有冷卻風(fēng)道(14),缸體和配氣機(jī)構(gòu)導(dǎo)向缸外側(cè)均設(shè)有散熱片(15),所述的散熱片為3?4片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，其特征在于:所述的冷卻風(fēng)扇(3)包括輪轂(16)，輪轂面上中心圓(17)的外側(cè)周向間隔分布有若干個(gè)葉片(18)，所述的葉片包括傾斜的根部(19)，根部的外端設(shè)有弧形部(20)，所述的所述的葉片的弧形部所在圓的半徑為16.5?18.5mm，所述的相鄰兩葉片之間的夾角的度數(shù)為13.5?22.5°，所述的葉片的數(shù)目為20片，其中10片的相鄰葉片之間的夾角沿順時(shí)針逐漸增大、另外10片的相鄰葉片之間的夾角沿順時(shí)針逐漸減小，所述的葉片的上表面(21)由弧形部至根部逐漸朝向輪轂傾斜，傾斜角的角度為2?3°，輪轂及若干個(gè)葉片均是采用尼龍66注塑成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，其特征在于:所述的機(jī)體的前側(cè)面(22)、頂面(23)和后側(cè)面(24)上均設(shè)有兩條周向的加強(qiáng)筋一(25)和若干條軸向的加強(qiáng)筋二(26)，所述的加強(qiáng)筋一與加強(qiáng)筋二相交錯(cuò)連接，機(jī)體的頂面上設(shè)有兩個(gè)與頂面加強(qiáng)筋一同朝向的螺栓孔，機(jī)體的左側(cè)端面的螺栓孔與若干條加強(qiáng)筋二相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，其特征在于:所述的若干個(gè)螺栓孔呈周向且不等間距設(shè)在機(jī)體的左側(cè)端面上，位于機(jī)體前側(cè)的螺栓孔數(shù)目大于機(jī)體后側(cè)的螺栓孔數(shù)目，所述的機(jī)體前側(cè)的螺栓孔的數(shù)目為6個(gè)，由上至下依次為螺栓孔一(27)、螺栓孔二(28)、螺栓孔三(29)、螺栓孔四(30)、螺栓孔五(31)、螺栓孔六(32)，所述的螺栓孔一(27)與機(jī)體頂面的加強(qiáng)筋二(26)部分連接，所述的螺栓孔二(28)、螺栓孔三(29)軸向延伸與氣缸相連接，所述的螺栓孔四(30)、螺栓孔五(31)分別設(shè)在機(jī)體的噴油泵安裝孔(33)的上、下兩側(cè)，所述的螺栓孔六(32)與機(jī)體右側(cè)壁內(nèi)表面(34)上的凸輪軸加強(qiáng)筋(35)相連接，所述的機(jī)體后側(cè)的螺栓孔的數(shù)目為4個(gè)，由上至下依次為螺栓孔七(36)、螺栓孔八(37)、螺栓孔九(38)、螺栓孔十(39)，所述的螺栓孔七(36)與機(jī)體頂面的加強(qiáng)筋二(26)相連接，所述的螺栓孔八(38)和螺栓孔九(39)與機(jī)體后側(cè)面的加強(qiáng)筋二(26)相連接，所述的螺栓孔十(39)與機(jī)體右側(cè)壁內(nèi)表面上的相對(duì)凸輪軸孔(40)設(shè)置的凸輪軸徑向加強(qiáng)筋(41)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，其特征在于:所述的機(jī)體的左側(cè)端面上設(shè)有兩個(gè)定位銷孔(42)，兩個(gè)定位銷孔分別設(shè)置在機(jī)體的前側(cè)和后側(cè)，兩定位銷孔的連線位置與曲軸孔與凸輪軸孔之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，其特征在于:所述的機(jī)體(4)的右側(cè)壁(44)上設(shè)有軸承安裝槽(43)，軸承安裝槽的右側(cè)面徑向設(shè)有若干條加強(qiáng)筋三(45)，加強(qiáng)筋三與部分加強(qiáng)筋二相連接，加強(qiáng)筋三與軸承安裝槽的連接端設(shè)有三角形的加強(qiáng)板(46)，所述的軸承安裝槽的右側(cè)面連接有與氣缸同軸向設(shè)置的五條加強(qiáng)筋四(47)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，其特征在于:所述的機(jī)體的底面設(shè)有若干個(gè)軸向設(shè)置的散熱片(48)，機(jī)體右側(cè)壁的下側(cè)開(kāi)設(shè)有4個(gè)冷卻孔(49)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)冷斜置式柴油機(jī)，其特征在于:所述的機(jī)體右側(cè)壁的內(nèi)表面(34)上設(shè)有與曲軸孔(50)、凸輪軸孔(40)同軸心設(shè)置的圓形加強(qiáng)筋(51)、內(nèi)表面上相對(duì)曲軸孔、凸輪軸孔徑向設(shè)置的若干條加強(qiáng)筋五(52)，所述的加強(qiáng)筋五與加強(qiáng)筋二相連接。
【文檔編號(hào)】F04D29/26GK204003128SQ201420436571
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】羅昌國(guó) 申請(qǐng)人:綠田機(jī)械股份有限公司