發動機及具有該發動機的船舶的製作方法

2023-05-03 18:28:26

本實用新型涉及發動機領域，更具體地，涉及一種發動機及具有該發動機的船舶。

背景技術：

渦輪增壓發動機由於擁有比普通發動機更大的功率和更少的有害氣體排放，已成為目前發電機組、大型車輛、作業機械及船舶的動力核心，在中小型車上也正在得到推廣運用。

渦輪增壓發動機主要包括發動機組、渦輪增壓器、中冷器等部件。其中發動機組具有框架型發動機機體、安裝於發動機機體上的曲軸箱，安裝於或者形成於發動機機體內的氣缸，以及進氣管、排氣管等附件。渦輪增壓器具有通過中間軸連接在一起渦輪部和壓縮部，其中渦輪部的排氣入口用於和發動機的排氣管連接，壓縮部的空氣出口用於和中冷器的氣體入口連接。中冷器安裝於發動機機體上，其氣體出口用於和發動機的進氣管連接，以向各氣缸輸送降溫後的壓縮空氣。

現有技術的直列式渦輪增壓發動機中，渦輪增壓器和中冷器的典型布置結構是：渦輪增壓器和中冷器基本上沿與氣缸軸線方向平行的方向、依次地布置於發動機機體的同一端側，也即，渦輪增壓器和中冷器在沿發動機機體的長度方向上大部分相重合。渦輪增壓器的排氣入口朝向發動機機體，空氣出口背向發動機機體，排氣入口與空氣出口在周向上相差大約180度。中冷器的氣體入口背向發動機機體，中冷器的氣體出口朝向發動機機體。

上述的典型布置結構，為使從渦輪增壓器的空氣出口流出的壓縮空氣能夠經過中冷器降溫後再提供給渦輪增壓發動機，渦輪增壓器的空氣出口和中冷器的氣體入口之間需要通過180度轉彎的U型管道連接，從渦輪增壓器的空氣出口流出的壓縮空氣相當於以急轉彎的方式進入到中冷器內，這導致壓縮空氣在進入中冷器前即損失了較大的壓力，會對渦輪增壓發動機的響應速度產生不利影響。

技術實現要素：

本實用新型旨在提供一種發動機，以改善現有技術的直列式渦輪增壓發動機中壓縮空氣從渦輪增壓器流向中冷器的過程中產生的壓力損失問題。本實用新型還提供了一種船舶。

本實用新型的一個方面，提供了一種發動機，包括：發動機機體；渦輪增壓器，渦輪增壓器具有渦輪部和壓縮部，渦輪部具有用於和發動機排氣管連接的排氣入口，壓縮部具有用於供應壓縮氣體的空氣出口；中冷器，中冷器安裝於發動機機體上，並具有用於接收壓縮氣體的中冷器入口，中冷器入口與空氣出口通過管道連通，壓縮部與中冷器在沿發動機機體的長度方向上相隔預定距離，壓縮部的空氣出口布置在渦輪增壓器的靠近發動機機體的一側。

進一步地，壓縮部的空氣出口朝向中冷器，中冷器入口開設在中冷器的面對壓縮部的壁體上。

進一步地，渦輪增壓器位於發動機機體的一個端壁的外側，中冷器安裝於發動機機體的一個側壁上並靠近渦輪增壓器設置。

進一步地，側壁上形成有用於安裝中冷器的凹臺，中冷器安裝在凹臺上。

進一步地，中冷器包括中冷器本體和中冷器蓋體，中冷器本體安裝於側壁上，中冷器蓋體蓋設於中冷器本體的背離側壁的一側上；中冷器蓋體具有楔形導流腔，中冷器入口設置於中冷器蓋體上。

進一步地，渦輪增壓器的旋轉軸線相對於端壁傾斜布置，使壓縮部相對於渦輪部更加遠離端壁。

進一步地，管道包括直線部和彎曲部，直線部的一端適於與渦輪增壓器的空氣出口接合，另一端與彎曲部相連；彎曲部具有小於90度的彎曲角度並適於與中冷器入口相接合。

進一步地，渦輪增壓器的旋轉軸線水平布置，管道通過波紋管法蘭與空氣出口連接。

進一步地，發動機為直列式渦輪增壓發動機，並且包括至少四個氣缸。

本實用新型的另一個方面，提供了一種船舶，設置有上述的發動機。

本實用新型提供的發動機，採用了將壓縮部與中冷器在沿發動機機體的長度方向上相隔預定距離，壓縮部的空氣出口布置在渦輪增壓器的靠近發動機機體的一側的技術方案，可以理解，此時中冷器的用於接收壓縮空氣的中冷器入口可以有多種設置方式，都能使連通空氣出口與中冷器入口的管道可以不用採用大的彎曲弧度設計，也就避免了壓縮空氣在管道內由於急轉彎所造成的壓力損失，從而有利於提高渦輪增壓發動機的響應速度。

附圖說明

下文將參考附圖進一步描述本實用新型的實施例，在附圖中：

圖1示出了本實用新型實施例提供的發動機的俯視結構，該圖中未示出發動機排氣管；

圖2示出了圖1的局部立體結構；以及，

圖3示出了本實用新型實施例提供的發動機的結構。

具體實施方式

參見圖1至圖3，示出了本實用新型實施例提供的發動機的結構。

該發動機包括發動機機體3、渦輪增壓器1和中冷器2等部件。其中，渦輪增壓器1具有通過中間軸連接的渦輪部11和壓縮部12，渦輪部11具有用於和發動機排氣管35連接的排氣入口110，壓縮部12具有用於供應壓縮氣體的空氣出口120。可以理解，排氣入口110用於接收發動機排氣管35排出的高溫廢氣，空氣出口120用於輸出經壓縮部12壓縮後的空氣。中冷器2通過法蘭連接的方式安裝於發動機機體3上，並具有用於吸入壓縮氣體的中冷器入口21和用於與發動機進氣管連接的中冷器出口。

由圖中可以看出，渦輪增壓器1的壓縮部12與中冷器2在沿發動機機體3的長度方向上相隔預定距離，且壓縮部12的空氣出口120布置在渦輪增壓器1的靠近發動機機體3的一側。可以理解，此時中冷器2的用於接收壓縮空氣的中冷器入口21可以有多種設置方式，都能使連通空氣出口120與中冷器入口21的管道4可以不用採用大的彎曲弧度設計。這樣，相對於現有技術中渦輪增壓器和中冷器基本上沿與氣缸軸線方向平行的方向、依次布置於發動機機體的同一端側的布置方式來說，通過拉開渦輪增壓器1與中冷器2在沿發動機機體3長度方向上的距離，並相應改進空氣出口120和中冷器入口21的設置位置，使得連通空氣出口120與中冷器入口21的管道4可以不用採用大的彎曲弧度設計，也就避免了壓縮空氣在管道4內由於急轉彎所造成的壓力損失，從而有利於提高渦輪增壓發動機的響應速度。需要指出的是，結合已知技術可知，發動機可以包括安裝於發動機機體3上的曲軸箱(圖1中未示出)，曲軸被支承在曲軸箱內，發動機機體3的長度方向與曲軸的長度方向相平行。

再來參見圖1，本實施例中示出了空氣出口120和中冷器入口21的優選設置方式。具體地，壓縮部12的空氣出口120朝向中冷器2，使得空氣出口120與渦輪增壓器1的旋轉軸線相比更靠近中冷器2；中冷器入口21開設在中冷器2的面對壓縮部12的壁體上。可以理解，這種設置方式有利於降低管道4的彎曲角度，進一步降低壓縮空氣在管道4內流動時可能發生的壓力損失。

再來結合參考圖1至圖3，該發動機機體3優選地為直列式渦輪增壓發動機的機體，其包括：兩個相對設置的端壁311和312，連接在兩個端壁311和312之間並相對設置的兩個側壁321和322，以及蓋設在兩個端壁311和312、兩個側壁321和322上方的頂壁33。發動機機體3的下部安裝有前述的曲軸箱。本實施例中，發動機機體3上具有六個可以安裝氣缸的孔30。優選地，渦輪增壓器1位於端壁311的外側，中冷器2安裝於側壁321上並靠近渦輪增壓器1設置，這樣一方面可以避免使渦輪增壓器1、中冷器2離發動機排氣管35、發動機進氣管過遠，造成氣體流通路徑過長所帶來的不良影響，另一方面還可以有效降低渦輪增壓發動機的整體長度。本領域技術人員可以理解，當中冷器2安裝於側壁321上時，只需要對發動機進氣管的結構做出適當改變，即可容易地使中冷器2的中冷器出口與發動機進氣管連接，進而向發動機氣缸供給降溫後的壓縮空氣。

圖1和圖2中還示出了中冷器2殼體的一種優選構造，中冷器2包括中冷器本體22和中冷器蓋體23，中冷器本體22以法蘭連接的方式安裝於側壁321上，中冷器蓋體23蓋設於中冷器本體22的背離側壁321的一側上，中冷器蓋體23與中冷器本體22的連接也可以是法蘭連接。中冷器蓋體23具有楔形導流腔，可以理解，楔形導流腔沿背離渦輪增壓器1的方向逐漸變小，中冷器入口21設置於中冷器蓋體23上。由圖3中的氣流方向可以看出，採用該種中冷器殼體構造，雖然氣流從空氣出口120進入發動機進氣管的過程仍有彎曲，但是彎曲程度也遠小於現有技術的180度轉彎，能夠有效改善壓縮空氣的壓力損失。而且採用該種中冷器結構，容易製造和組裝，有助於降低成本。

優選地，由圖1和圖2中可以看出，在用於安裝中冷器2的側壁321上形成有凹臺320，中冷器2安裝在凹臺320上，這樣，通過圖1可以看出，通過對發動機機體3結構進行進一步的優化，可以進一步降低發動機的寬度尺寸。

優選地，渦輪增壓器1的旋轉軸線相對於端壁311傾斜布置，使壓縮部12相對於渦輪部11更加遠離端壁311。可以理解，渦輪增壓器1的旋轉軸線與連接在渦輪部11和壓縮部12之間的中間軸的軸線重合。該種設計，有助於在保證壓縮部12與中冷器2之間隔開預定距離的同時，避免渦輪部11與端壁311因距離增大所造成的排氣管35長度過度增長的問題。優選地，渦輪增壓器1的旋轉軸線水平地布置，以降低渦輪增壓器1的安裝難度。

由圖2中還可以看出，管道4優選地通過波紋管法蘭41與空氣出口120連接。通過設置波紋管法蘭41，一方面可以補償安裝誤差，使得組裝操作更容易，另一方面，波紋管法蘭41可以吸收零件因溫度變化產生的熱位移，並能吸收零件因震動所產生的震動位移，保證連接部位不會因熱脹冷縮或震動而損壞，使發動機的結構更穩定。

由圖2中還可以看出，本實施例中空氣出口120高於中冷器入口21，且空氣出口120傾斜地朝向中冷器入口，針對於此種情況，本實施例提供的發動機還對管道4的結構進行了進一步的優化，以進一步地改善壓縮氣體的流動。具體地，該管道4進一步地包括直線部和彎曲部，該直線部與彎曲部優選地為一體式結構，其中，直線部的一端適於與渦輪增壓器的空氣出口120接合，直線部的另一端與彎曲部相連；彎曲部具有小於90度的彎曲角度並適於與中冷器入口21相接合。

本實用新型實施例還提供了一種應用有該發動機的船舶。當然，該發動機還可以應用於發電機組、大型車輛、作業機械等領域。因本實用新型實施例提供的發動機可以達到上述技術效果，因此應用有該發動機的船舶等設備也應具備相應的技術效果，在此不再贅述。

工業實用性

綜上所述，本實用新型實施例提供的發動機，通過拉開渦輪增壓器1與中冷器2在沿發動機機體3長度方向上的距離，並相應改進空氣出口120和中冷器入口21的設置位置，使得連通空氣出口120與中冷器入口21的管道4可以避免採用大的彎曲弧度設計，也就避免了壓縮空氣在管道4內由於急轉彎所造成的壓力損失，從而有利於提高渦輪增壓發動機的響應速度。

需要說明的是，雖然上述實施例中該發動機以應用於直列式渦輪增壓發動機進行詳細說明，本領域技術人員可以理解，通過合理的結構改變，該發動機也可以應用於W型、V型等渦輪增壓發動機上。另外，渦輪增壓發動機可以包括至少四個氣缸，例如本實施例中，發動機機體3上具有六個可以安裝氣缸的孔30，可以安裝六個氣缸。

可以理解的是，本實用新型的以上各實施例僅僅是為了說明本實用新型的原理而採用的示例性實施例，本實用新型並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為處於本實用新型的保護範圍之內。本實用新型的保護範圍僅由所附權利要求書的語言表述的含義及其等同含義所限定。