一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，包括做功單元、曲軸總成、齒輪傳動(dòng)裝置、燃油噴射系統(tǒng)總成、氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及凸輪軸總成和增壓器，其中的做功單元由氣缸蓋總成、氣缸套總成和活塞連桿裝配組成，曲軸總成安裝在機(jī)體曲軸腔內(nèi)，齒輪傳動(dòng)裝置集中布置在機(jī)體自由端的齒輪腔內(nèi)，凸輪軸總成安裝在機(jī)體內(nèi)腔并位于曲軸總成上方；曲軸總成驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)裝置，凸輪軸總成由齒輪傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；燃油噴射系統(tǒng)總成中的噴油泵、氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均由凸輪軸總成驅(qū)動(dòng)；增壓器與進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)共同組成MPC增壓系統(tǒng)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有的機(jī)車柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷承受能力低、節(jié)能環(huán)保水平低、動(dòng)力性指標(biāo)不足、整體維修性差等缺陷。
【專利說明】一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柴油機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機(jī)由于熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好、起動(dòng)容易等突出優(yōu)點(diǎn)，自問世以后很快就被用作鐵路牽引軌道交通內(nèi)燃機(jī)車的牽引動(dòng)力?，F(xiàn)有的以柴油機(jī)為牽引動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)車仍然在鐵路牽弓I軌道交通設(shè)備中居于主導(dǎo)地位。
[0003]由于在柴油機(jī)的基礎(chǔ)研究、設(shè)計(jì)手段、產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證、關(guān)鍵零部件開發(fā)、材料、制造水平等方面的差距，使得國產(chǎn)機(jī)車柴油機(jī)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放等綜合性能方面、特別是零部件可靠性、整機(jī)使用壽命與國外同類先進(jìn)柴油機(jī)產(chǎn)品存在不小的差距。目前的國產(chǎn)機(jī)車柴油機(jī)平均有效壓力動(dòng)力性指標(biāo)低于17bar，燃油消耗率高于210g/KW *h，排放只能達(dá)到UIC I標(biāo)準(zhǔn)，柴油機(jī)大修期僅為90萬公里，且維修性差。因此，現(xiàn)有的機(jī)車柴油機(jī)對能源消耗比較大，動(dòng)力性指標(biāo)差，而且排放污染大，不能適應(yīng)未來鐵路牽引客運(yùn)快速、貨運(yùn)快捷、重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，提高柴油機(jī)的動(dòng)力性指標(biāo)和節(jié)能環(huán)保水平，而且便于維修。
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，包括做功單元、曲軸總成、齒輪傳動(dòng)裝置、燃油噴射系統(tǒng)總成、氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及凸輪軸總成和增壓器，所述做功單元由氣缸蓋總成、氣缸套總成和安裝在氣缸套總成缸體內(nèi)的活塞連桿裝配組成，所述曲軸總成安裝在機(jī)體曲軸腔內(nèi)，所述齒輪傳動(dòng)裝置集中布置在機(jī)體自由端的齒輪腔內(nèi)，所述凸輪軸總成安裝在機(jī)體內(nèi)腔并位于曲軸總成上方；所述曲軸總成驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)裝置，所述凸輪軸總成由齒輪傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；所述燃油噴射系統(tǒng)總成中的噴油泵、氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均由凸輪軸總成驅(qū)動(dòng)；所述增壓器分別與進(jìn)氣系統(tǒng)入口端和排氣系統(tǒng)出口端連接相通，所述進(jìn)氣系統(tǒng)出口端、排氣系統(tǒng)入口端分別與氣缸蓋總成相通。
[0006]進(jìn)一步地，所述的曲軸總成包括曲軸、曲軸連桿頸以及曲軸主軸頸和曲柄臂,其中的曲軸連桿頸與活塞連桿裝配相互配合，曲軸主軸頸采用滑動(dòng)軸承方式與機(jī)體主軸承孔配
口 ο
[0007]進(jìn)一步地，所述的曲軸總成還包括曲軸平衡塊，所述曲軸平衡塊與曲柄臂固定連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述的齒輪傳動(dòng)裝置由曲軸齒輪、中間齒輪以及配氣惰輪和凸輪軸齒輪組成，其中的曲軸齒輪與曲軸總成固定連接且與中間齒輪嚙合傳動(dòng)，所述配氣惰輪設(shè)置兩個(gè)，分布在中間齒輪兩側(cè)并分別與中間齒輪哨合傳動(dòng)，凸輪軸齒輪設(shè)置兩個(gè)，分布在中間齒輪兩側(cè)，且位于中間齒輪同一側(cè)的配氣惰輪、凸輪軸齒輪相互嚙合傳動(dòng)，所述凸輪軸齒輪驅(qū)動(dòng)凸輪軸總成回轉(zhuǎn)。[0009]進(jìn)一步地，所述齒輪傳動(dòng)裝置中的曲軸齒輪與中間齒輪同軸上下結(jié)構(gòu)布置，兩個(gè)配氣惰輪以經(jīng)過曲軸齒輪與中間齒輪圓心的軸線為對稱軸對稱分布在中間齒輪兩側(cè)并分別與中間齒輪嚙合傳動(dòng)，兩個(gè)凸輪軸齒輪以經(jīng)過曲軸齒輪與中間齒輪圓心的軸線為對稱軸對稱分布在中間齒輪兩側(cè)，且位于中間齒輪同一側(cè)的配氣惰輪、凸輪軸齒輪相互嚙合傳動(dòng)。
[0010]進(jìn)一步地，所述的凸輪軸總成是單節(jié)組合式結(jié)構(gòu)，每一單節(jié)的凸輪軸軸段上設(shè)置有順序排列的進(jìn)氣凸輪、供油凸輪和排氣凸輪，每一單節(jié)的凸輪軸軸段之間通過連接軸固定連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述的氣缸蓋總成包括氣缸蓋、氣閥彈簧、進(jìn)氣閥和排氣閥，所述氣缸蓋緊固在機(jī)體上，所述進(jìn)氣閥和排氣閥貫穿氣缸蓋且相互平行布置。
[0012]進(jìn)一步地，所述的氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由氣閥推桿體、搖臂、橫臂以及搖臂座和挺桿組成，所述橫臂與挺桿分別位于搖臂座兩側(cè)，所述搖臂活動(dòng)連接在搖臂座上，所述搖臂座固定于氣缸蓋上平面，所述挺桿一端與氣閥推桿體接觸，另一端與搖臂一端接觸，搖臂另一端與橫臂接觸。
[0013]進(jìn)一步地，所述的活塞連桿裝配包括活塞、活塞銷以及連桿和連桿蓋，所述活塞通過活塞銷與連桿小頭活動(dòng)連接，在連桿的相對大頭一端連接連桿蓋。
[0014]進(jìn)一步地，所述的燃油噴射系統(tǒng)總成是采用電控泵噴嘴PNU燃油噴射系統(tǒng)，所述電控泵噴嘴PNU燃油噴射系統(tǒng)通過電控燃油ΕΠ單元控制燃油噴射量和噴油定時(shí)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:由于做功單元采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于整體吊裝，齒輪傳動(dòng)裝置集中布置在機(jī)體自由端的齒輪腔內(nèi)，進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和增壓器共同組成MPC增壓系統(tǒng)，因此，本發(fā)明的柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷承受能力得以極大地提升，大大提高了柴油機(jī)的動(dòng)力性指標(biāo)和工作可靠性；同時(shí)，通過MPC增壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)的排放廢氣渦輪增壓后再循環(huán)利用，能夠有效地改善柴油機(jī)額定工況部分負(fù)荷性能，并利用燃油噴射系統(tǒng)總成精確地控制燃油噴射，極大地降低了柴油機(jī)的燃油消耗率，從而大大改善柴油機(jī)的排放性能，使該柴油機(jī)能夠達(dá)到EPA TIERII或者nC III排放標(biāo)準(zhǔn)，提高了柴油機(jī)的節(jié)能環(huán)保水平，延長了柴油機(jī)的大修期，具有良好的經(jīng)濟(jì)性；另外，做功單元的整體吊裝也可有效地解決現(xiàn)有機(jī)車柴油的整體維修性差的技術(shù)難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為圖1中曲軸總成的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為圖1中齒輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為圖1中氣缸套總成的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6為圖2中活塞連桿裝配的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為圖2中氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8為圖2中氣缸蓋總成的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9為圖2中凸輪軸總成的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中標(biāo)記:1-油底殼，2-機(jī)體，3-連接箱，4-曲軸總成，5-齒輪傳動(dòng)裝置，6-機(jī)油泵，7-冷卻水泵，8-活塞連桿裝配，9-燃油噴射系統(tǒng)總成，10-氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，11-氣缸蓋總成，12-凸輪軸總成，13-進(jìn)氣系統(tǒng)，14-排氣系統(tǒng)，15-氣缸套總成，16-增壓器，17-彈性阻尼聯(lián)軸節(jié)，19-噴油泵推桿體，20-簧片阻尼式減振器，21-泵支撐箱，22-泵傳動(dòng)齒輪，23-隔振器，24-機(jī)體空氣腔，25-柴油機(jī)主油道，26-高溫水冷卻水腔，27-活塞噴嘴冷卻油道,28-防爆閥，40-曲軸連桿頸，41-曲軸主軸頸，42-曲軸平衡塊，43-曲柄臂，44-曲軸，50-曲軸齒輪，51-中間齒輪，52-配氣惰輪，53-凸輪軸齒輪，80-活塞，81-活塞銷，82-連桿，83-連桿蓋，101-氣閥推桿體，102-搖臂，103-橫臂，104-搖臂座，105-挺桿，110-氣缸蓋，111-氣閥彈簧，112-進(jìn)氣閥，113-氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，114-氣缸蓋冷卻水腔，115-排氣閥，120-凸輪軸，121-連接軸，122-進(jìn)氣凸輪，123-供油凸輪，124-排氣凸輪，130-進(jìn)氣管，131-進(jìn)氣波紋管，132-中冷器，133-進(jìn)氣穩(wěn)壓箱，140-排氣支管，141-排氣總管，142-排氣波紋管，150-氣缸套，151-減磨環(huán)，152-密封圈。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]如圖1、圖2所示的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，柴油機(jī)型式為四沖程十二缸結(jié)構(gòu)，包括做功單元、油底殼1、機(jī)體2、連接箱3、曲軸總成4、齒輪傳動(dòng)裝置5、燃油噴射系統(tǒng)總成9、氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10、凸輪軸總成12、進(jìn)氣系統(tǒng)13以及排氣系統(tǒng)14和增壓器16。所述機(jī)體2下底面安裝有濕式油底殼1，在機(jī)體2輸出端設(shè)置有用于主發(fā)電機(jī)安裝的連接箱3，在機(jī)體2自由端連接泵支撐箱21和電氣監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)，柴油機(jī)的觀察蓋、機(jī)油泵6和冷卻水泵7等均安裝在泵支撐箱21上，所述冷卻水泵7包括高、低溫水泵，從而簡化了機(jī)體2的整體結(jié)構(gòu)，提高了柴油機(jī)的加工、組裝工藝效率。在機(jī)體2上安裝有模塊化并且能整體吊裝的做功單元，所述做功單元主要由氣缸蓋總成11、氣缸套總成15和安裝在氣缸套總成15缸體內(nèi)的活塞連桿裝配8組成；所述曲軸總成4安裝在機(jī)體2曲軸腔內(nèi)；所述齒輪傳動(dòng)裝置5集中布置在機(jī)體2自由端的齒輪腔內(nèi)并由曲軸總成4驅(qū)動(dòng)；所述凸輪軸總成12安裝在機(jī)體2內(nèi)腔并位于曲軸總成4上方，所述凸輪軸總成12由齒輪傳動(dòng)裝置5驅(qū)動(dòng)；所述燃油噴射系統(tǒng)總成9中的噴油泵、氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10均由凸輪軸總成12驅(qū)動(dòng)；所述進(jìn)氣系統(tǒng)13和排氣系統(tǒng)14均設(shè)置在機(jī)體2頂部，且所述進(jìn)氣系統(tǒng)13入口端和排氣系統(tǒng)14出口端分別與增壓器16連接相通，所述進(jìn)氣系統(tǒng)13出口端、排氣系統(tǒng)14入口端分別與氣缸蓋總成11相通。
[0028]所述的機(jī)體2采用球鐵整體鑄造而成，氣缸套總成15分為呈50度夾角的左右兩排安裝在機(jī)體2上，每排設(shè)置六個(gè)，從而使柴油機(jī)頂部呈“V”形結(jié)構(gòu)布局，如圖2所示。機(jī)體2左、右兩側(cè)安裝有氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10，所述氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10由布置在機(jī)體2兩外側(cè)腔內(nèi)的凸輪軸總成12驅(qū)動(dòng)。如圖7所示，所述氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10主要由氣閥推桿體101、搖臂102、橫臂103以及搖臂座104和挺桿105組成，所述橫臂103與挺桿105分別位于搖臂座104兩側(cè)，所述搖臂102活動(dòng)連接在搖臂座104上，所述搖臂座104固定于氣缸蓋110上平面，所述挺桿105 —端與氣閥推桿體101接觸，另一端與搖臂102 —端接觸，搖臂102另一端則與橫臂103接觸，所述橫臂103兩端分別與進(jìn)氣閥112、排氣閥115接觸。
[0029]在機(jī)體2頂部的“V”形夾角的左右兩側(cè)布置有高溫水冷卻水腔26和活塞噴嘴冷卻油道27，柴油機(jī)主油道25內(nèi)置并貫穿于柴油機(jī)機(jī)體2頂部的V形夾角內(nèi)，機(jī)體空氣腔24布置在機(jī)體2的V形夾角中，所述機(jī)體空氣腔24和安裝在機(jī)體2頂面的進(jìn)氣穩(wěn)壓箱133共同構(gòu)成了柴油機(jī)的進(jìn)氣穩(wěn)壓腔。
[0030]柴油機(jī)的做功單元主要由氣缸蓋總成11、氣缸套總成15和活塞連桿裝配8組成。所述的氣缸蓋總成11的具體結(jié)構(gòu)如圖8所示，主要包括氣缸蓋110、氣閥彈簧111、進(jìn)氣閥112以及氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)113和排氣閥115，其中的氣缸蓋110采用高抗拉強(qiáng)度、熱疲勞性能和導(dǎo)熱性能的合金鑄鐵整體澆鑄而成，并采用液壓拉伸器方式緊固在機(jī)體2上。所述的進(jìn)氣閥112和排氣閥115各兩支貫穿氣缸蓋110且相互平行布置，氣缸蓋冷卻水腔114設(shè)置在氣缸蓋110內(nèi)，且呈倒立的“L”形緊鄰排氣閥115，通過這種自帶冷卻水腔的閥座設(shè)計(jì)，可以有效改善進(jìn)氣閥112、排氣閥115的工作條件，位于氣缸蓋110中經(jīng)優(yōu)化的進(jìn)、排氣流道能有效地降低氣流阻力，提高流量系數(shù)，從而改善了柴油機(jī)的燃燒性能，提高了柴油機(jī)的節(jié)能減排水平；通過組織良好的冷卻水流道以保證水道通暢，增加水流速度，有利于改善進(jìn)氣閥112、排氣閥115與對應(yīng)的氣閥座孔之間的過橋區(qū)的冷卻效果，降低其熱應(yīng)力，避免柴油機(jī)過橋區(qū)發(fā)生裂紋等傳統(tǒng)的慣性質(zhì)量問題。所述進(jìn)氣閥112和排氣閥115分別由氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10和氣閥彈簧111相配合來控制各自的開合動(dòng)作，并通過分別安裝在進(jìn)氣閥112和排氣閥115端部的氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)113來控制進(jìn)氣閥112和排氣閥115在開合動(dòng)作的同時(shí)發(fā)生相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。采用上述結(jié)構(gòu)布局可以使得氣缸蓋總成11的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加緊湊，而且具有更高的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，能夠滿足大功率高強(qiáng)化柴油機(jī)高的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷需要。所述進(jìn)氣閥112和排氣閥115分別采用耐高溫、耐腐蝕、蠕變強(qiáng)度高的高鎳合金材料制成整體氣閥，再配套裝用氣閥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)113，可以極大地減緩進(jìn)氣閥112和排氣閥115的工作磨損，提高氣閥的工作可靠性，從而有效地提高了其使用壽命。
[0031]所述氣缸套總成15的具體結(jié)構(gòu)如圖5所示,包括氣缸套150、減磨環(huán)151和O型密封圈152，所述氣缸套150為濕式氣缸套，采用合金鑄鐵離心澆鑄，其缸孔內(nèi)壁經(jīng)過感應(yīng)硬化處理和平臺珩磨處理，并在氣缸套150端口部位設(shè)置有減磨環(huán)151，所述O型密封圈152安裝在氣缸套150外側(cè)，使得氣缸套150外壁與機(jī)體2構(gòu)成高溫水冷卻水腔26，達(dá)到對氣缸冷卻的目的。這樣可以有效地降低氣缸套150的磨損，并減少柴油機(jī)的機(jī)油消耗，提高柴油機(jī)的工作壽命和使用經(jīng)濟(jì)性。
[0032]如圖6所示，所述的活塞連桿裝配8主要包括活塞80、活塞銷81以及連桿82和連桿蓋83，其中的活塞80通過活塞銷81與連桿82小頭活動(dòng)連接，在連桿82的相對大頭一端通過螺栓連接用于密封的連桿蓋83，且連桿82、連桿蓋83采用四螺栓連接型式。所述的活塞連桿裝配8安裝在氣缸套總成15的氣缸套150內(nèi)，當(dāng)柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)，通過曲軸總成4驅(qū)動(dòng)連桿82運(yùn)動(dòng)，連桿82驅(qū)動(dòng)活塞80在氣缸套150缸體內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。通過燃油噴射系統(tǒng)總成9中的噴油泵向氣缸套150缸體內(nèi)噴入燃油，通過進(jìn)氣系統(tǒng)13向氣缸內(nèi)充入新鮮空氣，噴入的燃油與空氣充分混合，再通過活塞80的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來壓燃油氣混合物，燃油燃燒膨脹后驅(qū)動(dòng)活塞80以更高的速度持續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述活塞80采用鋼頂鋁裙組合活塞，連桿82采用并列式連桿結(jié)構(gòu)，活塞連桿裝配8通過這種分體式結(jié)構(gòu)，既易于拆裝，而且還使活塞連桿裝配8具有最小的外部輪廓尺寸，在柴油機(jī)檢修時(shí)，活塞連桿裝配8可以方便地從氣缸套150中取出，極大地提高了柴油機(jī)的維修效率。
[0033]柴油機(jī)的機(jī)體2中內(nèi)置曲軸總成4、齒輪傳動(dòng)裝置5和凸輪軸總成12，其中的曲軸總成4具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由曲軸44、曲軸連桿頸40、曲軸主軸頸41和曲柄臂43組成，其中的曲軸連桿頸40與連桿82的相對大頭端叉口相互配合，曲軸主軸頸41采用滑動(dòng)軸承方式與機(jī)體2主軸承孔配合。如圖1所示，在曲軸44自由端軸伸端安裝有簧片阻尼式減振器20，在簧片阻尼式減振器20外側(cè)通過螺栓固定連接泵傳動(dòng)齒輪22，所述泵傳動(dòng)齒輪22驅(qū)動(dòng)安裝在泵支承箱21上的機(jī)油泵6和冷卻水泵7工作。在曲軸44輸出端安裝有彈性阻尼聯(lián)軸節(jié)17和手動(dòng)盤車機(jī)構(gòu)，通過彈性阻尼聯(lián)軸節(jié)17來驅(qū)動(dòng)主輔發(fā)電機(jī)，主輔發(fā)電機(jī)的定子外殼則通過連接箱3與機(jī)體2連接成一體，組成柴油發(fā)電機(jī)組，柴油發(fā)電機(jī)組再通過隔振器23彈性安裝在主車架上。由于曲軸44在工作過程中是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為了抵消曲軸44回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心慣性力，可以設(shè)置曲軸平衡塊42通過螺栓與曲柄臂43固定連接。在柴油機(jī)右邊曲軸箱側(cè)蓋位置還設(shè)置有四組防爆閥28，通過防爆閥28的泄壓可以確保曲軸箱內(nèi)的壓力維持在正常水平，提高了柴油機(jī)的工作可靠性和安全性。所述曲軸總成4為經(jīng)正火及回火熱處理后的全纖維擠壓合金鋼曲軸，且全部機(jī)加工而成，抗拉強(qiáng)度高，有利于保證柴油機(jī)的穩(wěn)定工作。
[0034]如圖4所示,所述齒輪傳動(dòng)裝置5是由一個(gè)曲軸齒輪50、一個(gè)中間齒輪51以及兩個(gè)配氣惰輪52和兩個(gè)凸輪軸齒輪53組成的“Y”形結(jié)構(gòu)，其中的曲軸齒輪50固定連接在曲軸44自由端軸伸部且與中間齒輪51嚙合傳動(dòng)，兩個(gè)配氣惰輪52分布在中間齒輪51兩側(cè)并分別與中間齒輪51嚙合傳動(dòng)，兩個(gè)凸輪軸齒輪53分布在中間齒輪51兩側(cè)，且位于中間齒輪51同一側(cè)的配氣惰輪52、凸輪軸齒輪53相互嚙合傳動(dòng)，所述凸輪軸齒輪53再驅(qū)動(dòng)凸輪軸總成12回轉(zhuǎn)?？紤]到機(jī)車柴油機(jī)功率較大，在柴油機(jī)工作過程中，包括齒輪傳動(dòng)裝置5、凸輪軸總成12在內(nèi)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所承受的沖擊力也相應(yīng)地較大，為提高齒輪傳動(dòng)裝置5、凸輪軸總成12的工作壽命，可以將齒輪傳動(dòng)裝置5中的曲軸齒輪50與中間齒輪51同軸上下結(jié)構(gòu)布置，使經(jīng)過曲軸齒輪50與中間齒輪51圓心的軸線重合，再將兩個(gè)配氣惰輪52以經(jīng)過曲軸齒輪50與中間齒輪51圓心的軸線為對稱軸對稱分布在中間齒輪51兩側(cè)并分別與中間齒輪51嚙合傳動(dòng)，將兩個(gè)凸輪軸齒輪53也以經(jīng)過曲軸齒輪50與中間齒輪51圓心的軸線為對稱軸對稱分布在中間齒輪51兩側(cè),且位于中間齒輪51同一側(cè)的配氣惰輪52、凸輪軸齒輪53相互哨合傳動(dòng),這樣可以使得齒輪傳動(dòng)裝置5、凸輪軸總成12在水平方向、豎直方向上的反方向分力得以相互抵消，從而減輕了齒輪傳動(dòng)裝置5、凸輪軸總成12在工作過程中所產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)，避免因柴油機(jī)的過度振動(dòng)導(dǎo)致其中的運(yùn)動(dòng)部件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損壞，提高柴油機(jī)的工作穩(wěn)定性、可靠性。
[0035]由于本實(shí)施例的柴油機(jī)為四沖程十二缸結(jié)構(gòu)的柴油機(jī)，氣缸套總成15均分為左右兩排且左右兩排呈“V”形布置，與此結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，所述凸輪軸總成12也設(shè)置有兩組并布置在機(jī)體2左右兩側(cè)，每一組凸輪軸總成12均采用單節(jié)組合式結(jié)構(gòu)，包括六個(gè)凸輪軸單節(jié)。如圖9所示，所述的凸輪軸總成12的每一單節(jié)的凸輪軸120軸段上設(shè)置有順序排列的進(jìn)氣凸輪122、供油凸輪123和排氣凸輪124，每一單節(jié)的凸輪軸120軸段之間通過連接軸121固定連接，處于同一凸輪軸120軸段上的進(jìn)氣凸輪122、排氣凸輪124分別通過氣閥推桿體101驅(qū)動(dòng)處于對應(yīng)的同一氣缸蓋總成11上的進(jìn)氣閥112、排氣閥115，處于同一凸輪軸120軸段上的供油凸輪123則通過噴油泵推桿體19驅(qū)動(dòng)對應(yīng)的燃油噴射系統(tǒng)總成9中的柱塞式噴油泵，如圖1、2所示。所述凸輪軸總成12上的進(jìn)氣凸輪122、供油凸輪123和排氣凸輪124的凸輪型線均具備較大時(shí)間-截面值，以確保凸輪軸總成12具有高充氣系數(shù)和良好的氣流通過能力，而且具有優(yōu)良的動(dòng)力學(xué)性能，沖擊加速度更小，工作也更加平穩(wěn)，因此，凸輪軸總成12工作時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲也比較小，從而有利于提高柴油機(jī)的節(jié)能環(huán)保水平。
[0036]如圖1所示，所述的進(jìn)氣系統(tǒng)13包括進(jìn)氣管130、進(jìn)氣波紋管131以及中冷器132和進(jìn)氣穩(wěn)壓箱133，其中的進(jìn)氣管130入口端均與增壓器16連接相通，所述增壓器16采用高壓比、高效增壓器，共設(shè)置兩臺，均布置在柴油機(jī)的輸出端，以提高柴油機(jī)充氣效率。所述中冷器132也相應(yīng)設(shè)置兩臺，位于兩排氣缸套總成15所形成的“V”形夾角中間的進(jìn)氣穩(wěn)壓箱133上面且與進(jìn)氣穩(wěn)壓箱133連接相通；所述進(jìn)氣穩(wěn)壓箱133安裝在柴油機(jī)機(jī)體2頂部的“V”形夾角入口端，并與內(nèi)置在機(jī)體2頂部的“V”形夾角底部的柴油機(jī)主油道25相對；所述進(jìn)氣波紋管131設(shè)置在進(jìn)氣管130出口端，既便于進(jìn)氣管130安裝時(shí)的補(bǔ)償，也能起到緩沖進(jìn)氣系統(tǒng)13中管道振動(dòng)的效果。所述排氣系統(tǒng)14包括排氣支管140、排氣總管141和排氣波紋管142，其中的排氣支管140兩端分別與氣缸套總成15、排氣總管141連接相通，所述排氣總管141通過排氣波紋管142與增壓器16連接相通，所述進(jìn)氣系統(tǒng)13、排氣系統(tǒng)14和增壓器16共同組成了一個(gè)MPC(英文全稱Modular Pulse Converter的簡寫，模件式脈沖轉(zhuǎn)換器)增壓系統(tǒng)。
[0037]從柴油機(jī)氣缸排出的高溫廢氣經(jīng)由排氣支管140進(jìn)入排氣總管141中，最后進(jìn)入增壓器16中，高溫廢氣的部分熱能轉(zhuǎn)化為增壓器16的機(jī)械能，以對進(jìn)入增壓器16的外部空氣進(jìn)行增壓，增壓后空氣再進(jìn)入進(jìn)氣管130中，經(jīng)中冷后最終進(jìn)入氣缸套總成15，因此，柴油機(jī)采用高效高壓比增壓技術(shù)充分利用廢氣的能量，從而提高了柴油機(jī)的動(dòng)力性并極大地提高了柴油機(jī)的節(jié)能環(huán)保水平，使柴油機(jī)可以達(dá)到EPA TIERII或者nC III排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0038]柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)總成9采用電控泵噴嘴PNU (英文全稱Pump Nozzle Unit的簡寫，泵噴嘴)燃油噴射系統(tǒng)，無傳統(tǒng)高壓油管，所述電控泵噴嘴PNU燃油噴射系統(tǒng)通過電控燃油EUI單元(英文全稱Electric Unit Injector的簡寫，電控噴射單元)可以極大地提高燃油噴射壓力，并精準(zhǔn)地控制燃油噴射量和噴油定時(shí)，達(dá)到降低油耗和減排的目的，從而有效地改善了柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性能。由于所述燃油噴射系統(tǒng)總成9沒有傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)所必需的高壓油管，可以簡化柴油機(jī)結(jié)構(gòu)，并消除可能帶來的燃油泄漏隱患。
[0039]本發(fā)明的柴油機(jī)的工作過程為:在柴油機(jī)開始工作之前，啟動(dòng)電機(jī)先帶動(dòng)曲軸44旋轉(zhuǎn)，曲軸44驅(qū)動(dòng)與之固定連接的曲軸齒輪50回轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)凸輪軸齒輪53轉(zhuǎn)動(dòng)，通過兩個(gè)凸輪軸齒輪53來分別驅(qū)動(dòng)與之固定連接的兩根凸輪軸120回轉(zhuǎn)，凸輪軸120以0.5倍曲軸44回轉(zhuǎn)速度回轉(zhuǎn)；位于凸輪軸120上的進(jìn)氣凸輪122和排氣凸輪124驅(qū)動(dòng)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10按照一定的進(jìn)、排氣規(guī)律控制進(jìn)氣閥112、排氣閥115的開閉動(dòng)作，把經(jīng)增壓中冷新鮮空氣送進(jìn)由氣缸蓋110、氣缸套150和活塞80共同組成的燃燒室內(nèi)，并把所述燃燒室中的廢氣排出燃燒室。柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)相應(yīng)地向安裝于氣缸蓋總成11中的電控噴油泵供油，所述電控噴油泵通過供油凸輪123驅(qū)動(dòng)，并使電控噴油泵按照一定的噴油規(guī)律向由氣缸蓋110、氣缸套150和活塞80共同組成的燃燒室內(nèi)噴油，在燃燒室內(nèi)完成空氣和燃油的充分混合，充分混合的油氣在活塞80的往復(fù)作用下，經(jīng)壓縮、爆發(fā)、燃燒膨脹后驅(qū)動(dòng)活塞80持續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，至此，柴油機(jī)發(fā)火啟動(dòng)成功。在柴油機(jī)啟動(dòng)成功后，啟動(dòng)電機(jī)停止工作，而由活塞80的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)連桿82，再由連桿82帶動(dòng)曲軸44持續(xù)旋轉(zhuǎn)，通過曲軸44的持續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出扭矩做功，因此，柴油機(jī)的這一工作過程實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，所形成的動(dòng)能以扭矩的型式通過飛輪向外輸出。[0040]本發(fā)明柴油機(jī)上的做功單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能保證氣缸蓋總成11、氣缸套總成15和活塞連桿裝配8進(jìn)行整體吊裝，確保柴油機(jī)具有較好的使用維修性；柴油機(jī)中的凸輪軸總成12采用單節(jié)組合式結(jié)構(gòu)，使用維護(hù)成本低且檢修方便；柴油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)13和排氣系統(tǒng)14均是采用模塊化結(jié)構(gòu)，提高了零部件的互換性；在柴油機(jī)的輸出端設(shè)置后油封，通過輸出端后油封的環(huán)形迷宮式密封及自帶下回油方式可以有效地解決柴油機(jī)工作過程中的漏油、密封問題。經(jīng)測試，當(dāng)氣缸套總成15中的氣缸套150內(nèi)徑為280mm、活塞80行程為300mm時(shí)，柴油機(jī)的燃油消耗率為198g/kW.h，機(jī)油消耗率為0.6g/kff.h，柴油機(jī)大修期可達(dá)28000小時(shí)以上。因此，本發(fā)明提高了柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷承受能力，使得柴油機(jī)的可靠性和使用壽命得以提升，而且柴油機(jī)具有較低的燃油消耗和機(jī)油消耗，降低了柴油機(jī)的應(yīng)用成本，并使柴油機(jī)能夠達(dá)到EPA TIERII或者nC III排放標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，整個(gè)柴油機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，提高了柴油機(jī)整體的維修性能。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:包括做功單元、曲軸總成(4)、齒輪傳動(dòng)裝置(5)、燃油噴射系統(tǒng)總成(9)、氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)以及凸輪軸總成(12)和增壓器(16)，所述做功單元由氣缸蓋總成(11)、氣缸套總成(15)和安裝在氣缸套總成(15)缸體內(nèi)的活塞連桿裝配(8)組成，所述曲軸總成(4)安裝在機(jī)體(2)曲軸腔內(nèi)，所述齒輪傳動(dòng)裝置(5)集中布置在機(jī)體(2)自由端的齒輪腔內(nèi)，所述凸輪軸總成(12)安裝在機(jī)體(2)內(nèi)腔并位于曲軸總成(4)上方；所述曲軸總成(4)驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)裝置(5)，所述凸輪軸總成(12)由齒輪傳動(dòng)裝置(5)驅(qū)動(dòng)；所述燃油噴射系統(tǒng)總成(9)中的噴油泵、氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)均由凸輪軸總成(12)驅(qū)動(dòng)；所述增壓器(16)分別與進(jìn)氣系統(tǒng)(13)入口端和排氣系統(tǒng)(14)出口端連接相通，所述進(jìn)氣系統(tǒng)(13)出口端、排氣系統(tǒng)(14)入口端分別與氣缸蓋總成(11)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:所述的曲軸總成(4)包括曲軸(44)、曲軸連桿頸(40)以及曲軸主軸頸(41)和曲柄臂(43)，其中的曲軸連桿頸(40)與活塞連桿裝配(8)相互配合，曲軸主軸頸(41)采用滑動(dòng)軸承方式與機(jī)體(2)主軸承孔配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:所述的曲軸總成(4)還包括 曲軸平衡塊(42)，所述曲軸平衡塊(42)與曲柄臂(43)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:所述的齒輪傳動(dòng)裝置(5)由曲軸齒輪(50)、中間齒輪(51)以及配氣惰輪(52)和凸輪軸齒輪(53)組成，其中的曲軸齒輪(50)與曲軸總成(4)固定連接且與中間齒輪(51)嚙合傳動(dòng)，所述配氣惰輪(52)設(shè)置兩個(gè)，分布在中間齒輪(51)兩側(cè)并分別與中間齒輪(51)嚙合傳動(dòng)，凸輪軸齒輪(53)設(shè)置兩個(gè)，分布在中間齒輪(51)兩側(cè)，且位于中間齒輪(51)同一側(cè)的配氣惰輪(52)、凸輪軸齒輪(53)相互哨合傳動(dòng),所述凸輪軸齒輪(53)驅(qū)動(dòng)凸輪軸總成(12)回轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:所述齒輪傳動(dòng)裝置(5)中的曲軸齒輪(50)與中間齒輪(51)同軸上下結(jié)構(gòu)布置，兩個(gè)配氣惰輪(52)以經(jīng)過曲軸齒輪(50)與中間齒輪(51)圓心的軸線為對稱軸對稱分布在中間齒輪(51)兩側(cè)并分別與中間齒輪(51)嚙合傳動(dòng)，兩個(gè)凸輪軸齒輪(53)以經(jīng)過曲軸齒輪(50)與中間齒輪(51)圓心的軸線為對稱軸對稱分布在中間齒輪(51)兩側(cè),且位于中間齒輪(51)同一側(cè)的配氣惰輪(52)、凸輪軸齒輪(53)相互嚙合傳動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:所述的凸輪軸總成(12)是單節(jié)組合式結(jié)構(gòu)，每一單節(jié)的凸輪軸(120)軸段上設(shè)置有順序排列的進(jìn)氣凸輪(122)、供油凸輪(123)和排氣凸輪(124)，每一單節(jié)的凸輪軸(120)軸段之間通過連接軸(121)固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:所述的氣缸蓋總成(11)包括氣缸蓋(110)、氣閥彈簧(111)、進(jìn)氣閥(112)和排氣閥(115)，所述氣缸蓋(110)緊固在機(jī)體(2)上，所述進(jìn)氣閥(112)和排氣閥(115)貫穿氣缸蓋(110)且相互平行布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:所述的氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)是由氣閥推桿體(101)、搖臂(102)、橫臂(103)以及搖臂座(104)和挺桿(105)組成，所述橫臂(103)與挺桿(105)分別位于搖臂座(104)兩側(cè)，所述搖臂(102)活動(dòng)連接在搖臂座(104)上，所述搖臂座(104)固定于氣缸蓋(110)上平面，所述挺桿(105)一端與氣閥推桿體(101)接觸，另一端與搖臂(102) —端接觸，搖臂(102)另一端與橫臂(103)接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:所述的活塞連桿裝配(8)包括活塞(80)、活塞銷(81)以及連桿(82)和連桿蓋(83)，所述活塞(80)通過活塞銷(81)與連桿(82)小頭活動(dòng)連接，在連桿(82)的相對大頭一端連接連桿蓋(83)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)保型大功率機(jī)車柴油機(jī)，其特征在于:所述的燃油噴射系統(tǒng)總成 (9)是采用電控泵噴嘴PNU燃油噴射系統(tǒng)，所述電控泵噴嘴PNU燃油噴射系統(tǒng)通過電控燃油ΕΠ單元控制燃油噴射量和噴油定時(shí)。
【文檔編號】F02D41/30GK103993958SQ201410239001
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】胥兵, 趙華, 葉文彪 申請人:南車玉柴四川發(fā)動(dòng)機(jī)股份有限公司