V型柴油机机体结构的制作方法

v型柴油机机体结构
技术领域
1.本发明涉及一种发动机零部件，尤其涉及一种v型柴油机机体结构，属于柴油机技术领域。


背景技术：

2.在柴油机领域，机体是发动机的骨架，其结构形式对柴油机各方面影响较大。其中龙门式机体结构应用成熟，制造工艺简单，有较大范围应用。对于v型柴油机机体结构，主要包括机体、主轴承盖、主轴承盖螺栓(或螺栓和螺母)，横拉螺栓等。
3.对于v型柴油机，两列气缸结构，设计开发过程中优先考虑共用结构、集成化结构设计，减少零部件数量，减少密封面及泄露风险，同时也会增加机体本身的刚度，达到减小变形量，保证加工精度的目的。v型发动机两列气缸拥有各自的冷却系统。目前行业内有“分区冷却”的新概念，根据冷却部位的不同特性，分区域有针对性地采用不同的冷却方式，提升冷却效率，提升发动机高热效率。
4.目前对于v型重型发动机，缸套由以下两种结构：1)顶置两段式：上支撑肩、上定位孔和下定位孔(o型圈密封)；2)顶置三段式：上支撑肩、上定位孔、中安装孔(o型圈密封)和下安装孔(o型圈密封)。
5.目前顶置两段式冷却的结构，主要应用于传统重型发动机缸套冷却水套结构，采用冷却液冷却。如图1所示现有的6缸直列发动机缸套冷却示意图，分水道之后一个进水口从缸套底部进水，冷却缸套后从机体顶部流入并冷却缸盖，缸套不同热负荷区域无差别冷却。机体出水孔a一般4个以上，结构复杂，同时由于冷却缸盖需求，每个上水孔孔径大小不一，造成缸套水套水流分布不均，进而冷却缸套不均匀，影响缸套变形以及发动机漏气量及机油耗等性能。图1中，b为气缸套安装孔1，c为机体分水道，d为机体分水孔(缸套底部进水)，e为气缸套安装孔2(密封圈)。
6.对于顶置三段式，此结构又分两种类型，其上部均采用冷却液冷却，下部有采用冷却液冷却或是压力润滑油冷却。以上两种结构缸套部分均采用强制冷却，结构复杂、密封要求较高，同时由于缸套下部分热负荷较小，采用强制冷却会造成发动机热损失，但如不进行冷却，对于重型发动机又可能造成缸套局部过热进而造成发动机拉缸。如图13所示现有的v型发动机缸套冷却示意图，上下冷却水套均以冷却液强制冷却，冷却液的分配靠冷却液进、出口大小控制，会导致缸套下部过渡冷却。图13中，f为集水管，g为上水套；h为分水管；i为第一密封圈；j为下水套；k为第二密封圈。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是：如何简化发动机的结构以及避免缸套下部分过度冷却的问题。
8.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种v型柴油机机体结构，其特征在于，包括机体，机体顶部的两侧设有分别与两列气缸对应的两列缸套安装孔，机体上
设有至少两个凸轮轴孔、一个给凸轮轴孔内凸轮轴提供润滑油的主油道、两个分水道和两个集水道，两个集水道分别与机体前端的出水口接通，每个缸套安装孔内均设有一个缸套，缸套安装孔内壁与缸套外壁之间设有相互隔开的气缸套上部冷却腔和气缸套下部冷却腔，机体上每个气缸所在位置对应设有一个分水孔和一个进水孔，所有分水孔的一端和进水孔的一端均位于机体顶面上，机体顶面还设有两个进水口，两个进水口分别与机体内的两个分水道接通，每个分水孔另一端均与分水道接通，每个进水孔另一端与其对应的一个气缸套上部冷却腔接通，每个气缸套上部冷却腔通过每个气缸所在位置对应的回水孔与靠近该气缸套上部冷却腔的集水道连通；机体上凸轮轴孔两侧分别设有用于收集凸轮轴转动而飞溅出来的润滑油的凸轮轴室，凸轮轴室通过凸轮轴室飞溅油和油气入口与气缸套下部冷却腔接通，气缸套下部冷却腔通过飞溅油回油缺口与曲轴箱腔体接通，凸轮轴室与曲轴箱腔体接通。
9.优选地，所述的凸轮轴孔内设有凸轮衬套，凸轮衬套内设有凸轮轴，凸轮衬套上靠近主油道的一侧设有与主油道接通的孔，凸轮衬套上靠近凸轮轴室的一侧设有与凸轮轴室接通的孔；凸轮轴室飞溅油和油气入口的位置正对凸轮衬套上靠近凸轮轴室一侧的孔。
10.优选地，所述的飞溅油回油缺口的尺寸小于凸轮轴室飞溅油和油气入口的尺寸。
11.优选地，所述的气缸套上部冷却腔只有一个进水孔和一个回水孔，且进水孔和回水孔分别位于气缸套上部冷却腔的相对两侧。
12.优选地，所述的机体上每个气缸所在位置对应的分水孔和进水孔的位置与每个缸盖内通道的两端的端口位置相对应。
13.优选地，所述的凸轮轴孔、主油道和分水道均设于两列缸套安装孔之间；两个集水道分别设于两列缸套安装孔的外侧。
14.优选地，所述的缸套安装孔为三段支撑结构，分别是第一气缸套安装孔、第二气缸套安装孔和第三气缸套安装孔，第二气缸套安装孔内壁与缸套外壁之间通过缸套密封圈密封连接；缸套安装孔内位于第一气缸套安装孔与第二气缸套安装孔之间的内壁与缸套外壁之间通过缸套密封圈形成气缸套上部冷却腔；缸套安装孔内位于第二气缸套安装孔与第三气缸套安装孔之间的内壁与缸套外壁之间通过缸套密封圈形成气缸套下部冷却腔。
15.优选地，所述的飞溅油回油缺口设于机体上位于第三气缸套安装孔外侧的位置。
16.优选地，所述的两列缸套安装孔之间的夹角形成v型结构；缸套安装孔均正对安装在机体内的主轴；两个集水道分别设于机体上且位于缸套安装孔远离v夹角中心轴的一侧；凸轮轴孔和主油道均设于v夹角的中心轴上；两个分水道分别设于机体上且位于缸套安装孔靠近v夹角中心轴的一侧。
17.优选地，还包括主轴承盖，主轴承盖上设有用于放置主轴的主轴承孔。
18.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
19.本发明的结构分为上下两部分冷却，上部均采用冷却液冷却；由于缸套下部分热负荷较小，因此本发明的结构使用非强制冷却，通过凸轮轴轴承转动而飞溅的飞溅油和油气对缸套下部进行少量的冷却，起到恰当的好处，避免了过度冷却造成发动机热损失。
20.对于重型柴油机，凸轮轴一般采用全支撑结构，即每档主轴颈都有润滑油、轴承及支撑；由于每档均采用压力润滑油强制润滑，因此每档轴承泄露出来的飞溅油的油量是非常充足的，加上曲轴箱内的空气流动，可以作为气缸套下部冷却腔的冷却剂。
21.通过本发明的结构，冷却液由分水道分别分水至每个气缸盖进行冷却，之后回水至气缸套上部冷却腔，用于冷却每个气缸的缸套，最终汇集到集水道回至散热器(外接)；缸套顶部高热负荷区域采用冷却液强制冷却，冷却液的进出口分别设于机体中心两侧，水流流向分布均匀；缸套下部低热负荷区域(即气缸套下部冷却腔)采用凸轮轴轴承润滑油飞溅的部分和曲轴箱油气进行冷却(非强制)。机体上主轴承盖螺栓通过拉伸器装配紧固主轴承盖，横拉螺栓连接机体和主轴承盖，增加龙门式机体的刚度。
附图说明
22.图1为现有的6缸直列发动机缸套冷却示意图；
23.图2为一种v型柴油机机体结构的主视图；
24.图3为图2的左视图(局部为图7中的a1-a1剖视图)；
25.图4为图2的后视图；
26.图5为图2的仰视图；
27.图6为图2的右视图(图7中的a-a半剖视图)；
28.图7为图4的俯视图；
29.图8为图7中的a2-a2局部剖视图(分水道及分水孔剖视图)；
30.图9为一种v型柴油机机体结构的轴侧视图；
31.图10为机体部件缸套上部冷却水流示意图(装配缸套)(图11中的b1-b1剖视图)；
32.图11为机体部件缸套上部冷却水流示意图(装配缸套)(图10中的b-b剖视图)；
33.图12为机体部件缸套下部冷却示意图(装配缸套)(图10中的b2-b2剖视图)；
34.图13为现有的v型发动机缸套冷却示意图。
具体实施方式
35.为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
36.本发明中的“左右”、“上下”均是对于各个部件在附图中的位置而言的。
37.本发明提供了一种v型柴油机机体结构，如图2-图12所示，其包括机体1、主轴承盖4、横拉螺栓2和垫圈3、主轴承盖螺栓5和螺母6，装配在一起后一同加工主轴承孔1.10，最后形成本发明的机体结构。主轴承盖4的底部设有主轴承盖螺栓5，主轴承盖螺栓5与螺母6通过螺纹连接；机体1下部的中间位置设有主轴承盖4，主轴承盖4的两侧均通过横拉螺栓2与机体1连接，每个横拉螺栓2一端依次穿过垫圈3、机体1的一侧与主轴承盖4连接。
38.如图3、图5、图6、图7所示，机体1顶部的左右两侧设有分别与两列气缸对应的两列缸套安装孔，两列缸套安装孔之间的夹角形成v型结构，即为v夹角；缸套安装孔均正对安装在机体1内的主轴；两列气缸冷却、润滑系统独立。主轴承盖4上设有用于放置主轴的主轴承孔1.10。
39.机体1上位于v夹角内的区域布置有至少两个(本实施例中为7个)凸轮轴孔1.8、一个主油道1.9和两个分水道1.1，机体1上还布置有两个集水道1.4，两个集水道1.4分别设于机体1上且位于缸套安装孔远离v夹角中心轴的一侧。凸轮轴孔1.8和主油道1.9均设于v夹角的中心轴上；两个分水道1.1分别设于机体1上且位于缸套安装孔靠近v夹角中心轴的一侧。
40.如图11所示，每个缸套安装孔内均设有一个缸套7。如图6所示，缸套安装孔为三段支撑结构，分别是第一气缸套安装孔1.15、第二气缸套安装孔1.13和第三气缸套安装孔1.11，第二气缸套安装孔1.13内壁与缸套7外壁之间通过缸套密封圈8密封连接，如图11所示；缸套密封圈8为橡胶圈密封。
41.如图6、图12所示，缸套安装孔内位于第一气缸套安装孔1.15与第二气缸套安装孔1.13之间的内壁与缸套7外壁之间通过缸套密封圈8形成气缸套上部冷却腔1.14；缸套安装孔内位于第二气缸套安装孔1.13与第三气缸套安装孔1.11之间的内壁与缸套7外壁之间通过缸套密封圈8形成气缸套下部冷却腔1.12。
42.每个缸盖盖在与其对应的一个缸套安装孔上，每个缸盖上设有一通道，通道的两端分别与分水孔1.5一端和进水孔1.2一端连接并接通，分水孔1.5的一端和进水孔1.2的一端均位于机体1顶面上。
43.如图8、图10、图11所示，机体1顶面设有两个进水口1.16，进水口1.16分别与机体1内位于左右两侧的分水道1.1接通，每个气缸所在位置对应的分水孔1.5另一端均与分水道1.1接通，每个进水孔1.2另一端与其对应的一个气缸套上部冷却腔1.14接通，每个气缸套上部冷却腔1.14通过每个气缸所在位置对应的回水孔1.3与机体1左右两侧的集水道1.4连通，两个集水道1.4分别与机体1前端的出水口1.17接通，出水口1.17通过管路连接至散热器(散热器属于v型柴油机机体结构之外的结构，因此在图中没有示出)。
44.如图11、图12所示，缸套冷却水套(即气缸套上部冷却腔1.14)由于只有一进一出水孔(即进水孔1.2和回水孔1.3)且位于气缸套上部冷却腔1.14的相对两侧，水流分布均匀。
45.如图6、图12所示，凸轮轴室1.6通过凸轮轴室飞溅油和油气入口1.7与气缸套下部冷却腔1.12接通，气缸套下部冷却腔1.12通过飞溅油回油缺口1.18与曲轴箱腔体1.19接通，飞溅油回油缺口1.18设于机体1上位于第三气缸套安装孔1.11外侧的位置。凸轮轴室飞溅油和油气入口1.7的位置正对凸轮衬套上靠近凸轮轴室1.6一侧的孔，使得凸轮轴转动而飞溅的润滑油恰好通过凸轮轴室飞溅油和油气入口1.7。
46.飞溅油回油缺口1.18的尺寸较小，远小于凸轮轴室飞溅油和油气入口1.7的尺寸。当凸轮轴转速越来越大时，通过飞溅油和油气进入气缸套下部冷却腔1.12内的速度也越来越大，当飞溅油和油气从凸轮轴室1.6进入气缸套下部冷却腔1.12内的速度大于气缸套下部冷却腔1.12内飞溅油和油气从飞溅油回油缺口1.18出来的速度时，气缸套下部冷却腔1.12内的飞溅油和油气逐渐增加，从而增加气缸套下部冷却腔1.12内的冷却速度。
47.本发明的工作原理如下：
48.如图8、图10、图11所示，缸套7上部冷却方式：冷却液从进水口1.16分别进入左右两侧的分水道1.1，通过每个气缸所在位置对应的分水孔1.5进入缸盖(图中没有示出)，之后通过进水孔1.2进入气缸套上部冷却腔1.14，之后通过每个气缸所在位置对应的的回水孔1.3进入左右两侧的集水道1.4，通过机体1前端的出水口1.17进入散热器冷却。通过进入气缸套上部冷却腔1.14内的冷却液对气缸套上部冷却腔1.14外侧的缸套7和机体1进行冷却。
49.如图6、图12所示，凸轮轴孔1.8内设有凸轮衬套，凸轮衬套内设有凸轮轴，凸轮衬套上靠近主油道1.9的一侧设有与主油道1.9接通的孔，凸轮衬套上靠近凸轮轴室1.6的一
侧设有与凸轮轴室1.6接通的孔，使得主油道1.9内的油进入至凸轮衬套与凸轮轴之间，对凸轮轴进行润滑。
50.缸套7下部冷却方式：凸轮轴转动时，凸轮轴轴承的润滑油泄出后与油气一起，通过凸轮轴旋转离心力，进入凸轮轴室1.6内，并且一部分润滑油与油气通过凸轮轴室飞溅油和油气入口1.7进入气缸套下部冷却腔1.12，之后通过第三气缸套安装孔1.11上的飞溅油回油缺口1.18回到曲轴箱腔体1.19内。另一部分润滑油直接从凸轮轴室1.6进入曲轴箱腔体1.19内。曲轴箱腔体1.19内的润滑油汇集到油底壳，然后通过机油泵循环至其他零部件冷却过滤，再重新进入主油道1.9进行使用。通过进入气缸套下部冷却腔1.12内的油与油气对气缸套下部冷却腔1.12外侧的缸套7和机体1进行少量的冷却。
51.缸套7周围温度温差较小，减小了发动机工作过程中因热负荷不均匀引起的缸套安装孔的变形量。
52.本实施例中，机体1的材料选用qt450-10，具有高强度及高耐疲劳性能，能够满足发动机高爆压要求。主轴承盖4采用qt500-7，主轴承盖螺栓5、螺母6、横拉螺栓2均采用42crmo，满足发动机紧固件高等级、高预紧力要求。
53.本发明利用了v型机凸轮轴处于v夹角内，凸轮轴位置恰到好处，缸套下部冷却腔体与凸轮轴室又能有接口相通的设计才能够实现飞溅与油气冷却。无需专门为飞溅润滑而拼凑设计结构。

技术特征：
1.一种v型柴油机机体结构，其特征在于，包括机体(1)，机体(1)顶部的两侧设有分别与两列气缸对应的两列缸套安装孔，机体(1)上设有至少两个凸轮轴孔(1.8)、一个给凸轮轴孔(1.8)内凸轮轴提供润滑油的主油道(1.9)、两个分水道(1.1)和两个集水道(1.4)，两个集水道(1.4)分别与机体(1)前端的出水口(1.17)接通，每个缸套安装孔内均设有一个缸套(7)，缸套安装孔内壁与缸套(7)外壁之间设有相互隔开的气缸套上部冷却腔(1.14)和气缸套下部冷却腔(1.12)，机体(1)上每个气缸所在位置对应设有一个分水孔(1.5)和一个进水孔(1.2)，所有分水孔(1.5)的一端和进水孔(1.2)的一端均位于机体(1)顶面上，机体(1)顶面还设有两个进水口(1.16)，两个进水口(1.16)分别与机体(1)内的两个分水道(1.1)接通，每个分水孔(1.5)另一端均与分水道(1.1)接通，每个进水孔(1.2)另一端与其对应的一个气缸套上部冷却腔(1.14)接通，每个气缸套上部冷却腔(1.14)通过每个气缸所在位置对应的回水孔(1.3)与靠近该气缸套上部冷却腔(1.14)的集水道(1.4)连通；机体(1)上凸轮轴孔(1.8)两侧分别设有用于收集凸轮轴转动而飞溅出来的润滑油的凸轮轴室(1.6)，凸轮轴室(1.6)通过凸轮轴室飞溅油和油气入口(1.7)与气缸套下部冷却腔(1.12)接通，气缸套下部冷却腔(1.12)通过飞溅油回油缺口(1.18)与曲轴箱腔体(1.19)接通，凸轮轴室(1.6)与曲轴箱腔体(1.19)接通。2.如权利要求1所述的一种v型柴油机机体结构，其特征在于，所述的凸轮轴孔(1.8)内设有凸轮衬套，凸轮衬套内设有凸轮轴，凸轮衬套上靠近主油道(1.9)的一侧设有与主油道(1.9)接通的孔，凸轮衬套上靠近凸轮轴室(1.6)的一侧设有与凸轮轴室(1.6)接通的孔；凸轮轴室飞溅油和油气入口(1.7)的位置正对凸轮衬套上靠近凸轮轴室(1.6)一侧的孔。3.如权利要求1所述的一种v型柴油机机体结构，其特征在于，所述的飞溅油回油缺口(1.18)的尺寸小于凸轮轴室飞溅油和油气入口(1.7)的尺寸。4.如权利要求1所述的一种v型柴油机机体结构，其特征在于，所述的气缸套上部冷却腔(1.14)只有一个进水孔(1.2)和一个回水孔(1.3)，且进水孔(1.2)和回水孔(1.3)分别位于气缸套上部冷却腔(1.14)的相对两侧。5.如权利要求1所述的一种v型柴油机机体结构，其特征在于，所述的机体(1)上每个气缸所在位置对应的分水孔(1.5)和进水孔(1.2)的位置与每个缸盖内通道的两端的端口位置相对应。6.如权利要求1所述的一种v型柴油机机体结构，其特征在于，所述的凸轮轴孔(1.8)、主油道(1.9)和分水道(1.1)均设于两列缸套安装孔之间；两个集水道(1.4)分别设于两列缸套安装孔的外侧。7.如权利要求1所述的一种v型柴油机机体结构，其特征在于，所述的缸套安装孔为三段支撑结构，分别是第一气缸套安装孔(1.15)、第二气缸套安装孔(1.13)和第三气缸套安装孔(1.11)，第二气缸套安装孔(1.13)内壁与缸套(7)外壁之间通过缸套密封圈(8)密封连接；缸套安装孔内位于第一气缸套安装孔(1.15)与第二气缸套安装孔(1.13)之间的内壁与缸套(7)外壁之间通过缸套密封圈(8)形成气缸套上部冷却腔(1.14)；缸套安装孔内位于第二气缸套安装孔(1.13)与第三气缸套安装孔(1.11)之间的内壁与缸套(7)外壁之间通过缸套密封圈(8)形成气缸套下部冷却腔(1.12)。8.如权利要求7所述的一种v型柴油机机体结构，其特征在于，所述的飞溅油回油缺口(1.18)设于机体(1)上位于第三气缸套安装孔(1.11)外侧的位置。
9.如权利要求1所述的一种v型柴油机机体结构，其特征在于，所述的两列缸套安装孔之间的夹角形成v型结构；缸套安装孔均正对安装在机体(1)内的主轴；两个集水道(1.4)分别设于机体(1)上且位于缸套安装孔远离v夹角中心轴的一侧；凸轮轴孔(1.8)和主油道(1.9)均设于v夹角的中心轴上；两个分水道(1.1)分别设于机体(1)上且位于缸套安装孔靠近v夹角中心轴的一侧。10.如权利要求1所述的一种v型柴油机机体结构，其特征在于，还包括主轴承盖(4)，主轴承盖(4)上设有用于放置主轴的主轴承孔(1.10)。

技术总结
本发明公开了一种V型柴油机机体结构，包括机体，机体上设有至少两个凸轮轴孔、一个给凸轮轴孔内凸轮轴提供润滑油的主油道、两个分水道和两个集水道，两个集水道分别与机体前端的出水口接通，机体上凸轮轴孔两侧分别设有凸轮轴室，凸轮轴室通过凸轮轴室飞溅油和油气入口与气缸套下部冷却腔接通，气缸套下部冷却腔通过飞溅油回油缺口与曲轴箱腔体接通，凸轮轴室与曲轴箱腔体接通。本发明的结构分为上下两部分冷却，上部均采用冷却液冷却；由于缸套下部分热负荷较小，因此本发明的结构使用非强制冷却，通过凸轮轴轴承转动而飞溅的飞溅油和油气对缸套下部进行少量的冷却，起到恰当的好处，避免了过度冷却造成发动机热损失。避免了过度冷却造成发动机热损失。避免了过度冷却造成发动机热损失。


技术研发人员：马市伟 刘新彦 毛明华 冯爱秀 张辉 宋小军 纪丽伟 陈阳
受保护的技术使用者：上海新动力汽车科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/6/7