一种柴油机及车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种柴油机及车辆，该柴油机包括：燃烧室单元、曲柄连杆单元、配气单元；燃烧室单元包括：活塞、气缸和气缸盖，活塞与气缸盖连接，并且位于气缸与气缸盖形成的燃烧室空间中；气缸盖上设置配气单元，配气单元包括进气歧管和排气歧管，进气歧管与气缸盖上的进气门连接，排气歧管与述气缸盖上的排气门连接；曲柄连杆单元包括：连杆和曲轴，活塞受气缸内气体的压力作用，并将压力经连杆传给曲轴；其中气缸为平分式结构，气缸的缸心距为81mm，缸径为72mm，柴油机通过高压共轨燃油喷射技术进行燃油喷射。由于该柴油机的体积小，并且性能高，因此将该柴油机应用在微型车辆、轿车中，可以提高它们的动力性能和加速性能。
【专利说明】一种柴油机及车辆
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及内燃机【技术领域】，尤其涉及一种柴油机及车辆。
【背景技术】
[0002] 我国重型柴油车的产量在逐年增加，中型、轻型车柴油化步伐也在加快，但在微型 汽车、轿车领域，柴油车所占比例仍为零。
[0003]目前，在微型汽车、轿车领域中，汽油车通常很难实现低速大扭矩的性能，进而使 得汽油车的动力性和加速性较差。并且目前所存在的柴油机体积较大，难以应用到微型汽 车、轿车中。 实用新型内容
[0004] 本实用新型提供一种柴油机及车辆，从而提高应用该柴油机的微型车辆，轿车的 动力性能和加速性能。
[0005] 第一方面，本实用新型实施例提供了一种柴油机，包括：燃烧室单元、曲柄连杆单 元、配气单元；所述燃烧室单元包括：活塞、气缸和气缸盖，所述活塞与所述气缸盖连接，并 且位于所述气缸与气缸盖形成的燃烧室空间中；所述气缸盖上设置所述配气单元，所述配 气单元包括进气歧管和排气歧管，所述进气歧管与所述气缸盖上的进气门连接，所述排气 歧管与所述气缸盖上的排气门连接；所述曲柄连杆单元包括：连杆和曲轴，所述活塞受所 述气缸内气体的压力作用，并将所述压力经所述连杆传给所述曲轴；其中，所述气缸为平分 式结构，所述气缸的缸心距为81mm，缸径为72mm，所述柴油机通过高压共轨燃油喷射技术 进行燃油喷射。
[0006] 结合第一方面，在第一方面的第一种可能实施方式中，所述气缸盖上设置至少2 个所述进气门和至少2个所述排气门。
[0007] 结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式，在第一方面的第二种可能实施 方式中，还包括：废气再循环EGR管和增压器，所述增压器的一端与所述排气歧管连接，所 述增压器的另一端与所述EGR管的一端连接，所述EGR管的另一端与所述进气歧管连接，以 使所述EGR管将所述柴油机产生的废气的一部分送回所述气缸。
[0008] 结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式，在第一方面的第三种可能实施 方式中，所述进气歧管的稳压腔是锥形体，所述稳压腔靠近节气门侧面积大于远离节气门 侧的面积。
[0009] 结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式，在第一方面的第四种可能实施 方式中，所述气缸盖还设置有进气道和排气道，所述进气道为螺旋进气道，所述进气道的出 气方向与气缸壁圆周方向相切。
[0010] 结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式，在第一方面的第五种可能实施 方式中，所述活塞为铝合金铸造而成的ω型活塞。
[0011] 第二方面，本实用新型实施例提供了一种车辆，包括：上述的柴油机、底盘、车身和 电气设备；所述柴油机设置在所述底盘和车身形成的空间中，所述电气设备与所述柴油机 连接，用于控制所述柴油机。
[0012] 本实用新型提供一种柴油机及车辆，其中该柴油机包括：燃烧室单元、曲柄连杆单 兀、配气单兀；燃烧室单兀包括：活塞、气缸和气缸盖，活塞与气缸盖连接，并且位于气缸与 气缸盖形成的燃烧室空间中；气缸盖上设置配气单元，配气单元包括进气歧管和排气歧管， 进气歧管与气缸盖上的进气门连接，排气歧管与述气缸盖上的排气门连接；曲柄连杆单元 包括：连杆和曲轴，活塞受气缸内气体的压力作用，并将压力经连杆传给曲轴；并且气缸为 平分式结构，气缸的缸心距为81mm，缸径为72mm，柴油机通过高压共轨燃油喷射技术进行 燃油喷射。由于该柴油机的体积小，并且性能高，因此将该柴油机应用在微型车辆、轿车中， 可以提高它们的动力性能和加速性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型一实施例提供的柴油机的剖面示意图；
[0014] 图2为本实用新型一实施例提供的气缸的爆炸图；
[0015] 图3为本实用新型一实施例提供的气缸盖的爆炸图；
[0016]图4为本实用新型一实施例提供的配气单元的爆炸图。
【具体实施方式】
[0017]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于 本实用新型保护的范围。
[0018] 图1为本实用新型一实施例提供的柴油机的剖面示意图，其中该柴油机包括：燃 烧室单元101、曲柄连杆单元102、配气单元103,如图1所示，燃烧室单元101包括：活塞 1011、气缸1012和气缸盖1013,该活塞1011与气缸盖1013连接，并且位于气缸1012与气 缸盖1013形成的燃烧室空间中，上述气缸1012为平分式结构，所述气缸1012的缸心距为 81mm，缸径为72mm，气缸盖1013上设置配气单元103,所述配气单元103包括进气歧管和排 气歧管，其中进气歧管与气缸盖1013上的进气门连接，排气歧管与气缸盖1013上的排气门 连接；并且排气歧管由硅钥铸铁铸造成的，具有良好的高温抗氧化性能、膨胀系数小、良好 的工艺性能。曲柄连杆单元102包括：连杆和曲轴，所述活塞1011受所述气缸1012内气 体的压力作用，并将压力经连杆传给曲轴；所述连杆采用精锻、涨断连杆工艺，优势在于结 构紧凑，定位可靠，大头孔复位精度较高，大批量生产时加工工序少、成本低；材料方面采用 C70S6材质，不仅强度能满足要求而且疲劳强度高于常用连杆材料。上述曲轴由合金结构钢 模锻而成；主轴颈和连杆颈采用圆角滚压与感应淬火、打磨抛光结合的工艺，获得了轴颈表 面耐磨、圆角部位疲劳强度提高的效果。此外，柴油机还包括：双顶置凸轮轴，该凸轮轴的材 料采用冷激铸铁，四气门技术结合双顶置凸轮轴的设计，使得配气系统的刚度与两气门结 构相比大幅度提升，具有优异的高速动力性能。
[0019] 其中，图2为本实用新型一实施例提供的气缸的爆炸图，如图2所示，所述气缸 1012包括：碗形塞201，气缸体202,垫圈203,六角头螺栓204,变速箱安装板205,变速箱安 装板定位套206,变速箱安装板右支架207,变速箱安装板左支架208,六角法兰面螺栓209， 主轴承螺栓210,下缸体211，定位销212,进水管接头213,进水管接头垫圈214,水泵双头螺 柱215,气缸盖定位套216,发电机支架定位套217,通过对这些组件的有效组合从而可以组 成柴油机的气缸1012。图3为本实用新型一实施例提供的气缸盖的爆炸图，如图3所示，气 缸盖1013包括：内六角圆柱头螺钉301，气缸盖罩302,气缸盖螺栓303,气缸盖罩垫片304， 定位销305,凸轮轴齿轮机油喷嘴306,内六角锥形螺塞307,双头螺柱308,气缸盖本体309， 气缸盖垫片310,排气门座圈311，进气门座圈312,气门导管313,内六角锥形螺塞314,螺 堵密封圈315,凸轮轴安装正时螺堵316,加油口座317,加油口座垫片318,加油口盖密封圈 319,加油口盖320,凸轮轴油封321，缸盖罩堵322。气缸盖1013则可以通过对图3所示的 组件进行有效组合而成。图4为本实用新型一实施例提供的配气单元的爆炸图，如图4所 示，配气单元包括：六角法兰面螺母401，六角法兰面螺栓402,排气岐管隔热罩403,排气歧 管404,进气歧管垫片405,内六角圆柱头螺钉406,废气注入管组件407,进气歧管408,排气 歧管双头螺柱409,排气歧管垫片410,配气单元则可以通过对图4所示的组件进行有效组 合而成。
[0020] 可选地，柴油机通过高压共轨燃油喷射技术进行燃油喷射。其中，高压共轨燃油喷 射技术是目前最先进的燃油喷射技术。该技术的喷油压力、喷油量以及喷油定时都可由电 子控制单元（ElectronicControlUnit,E(U)灵活控制，柴油机可以在所有转速和负荷下 提供高的喷射压力，实现包括预喷射、主喷射和后喷射等喷射策略。高压共轨燃油喷射技术 提高了燃油的喷射能量，使油束的贯穿速度更快，喷雾在燃烧室的空间占有率增大，有利于 油气间的相互扩散，使预混燃烧的比例增加，同时也加速了扩散燃烧期内的油气混合，使扩 散燃烧速度明显提高。喷油器安装在燃烧室中央，使多孔油束均匀分布，为燃油和空气的良 好混合创造条件，从而可以降低排气污染物、提高动力性并改善燃油经济性。高压共轨燃油 喷射技术这些功能的实现有效改善了柴油机的经济性、动力性和排放性能，使柴油机能够 满足目前严格的排放法规，同时提供良好的舒适性和可控制性。进一步地，本实用新型中提 供的柴油机还采用增压中冷技术，包括：采用涡轮增压增加柴油机的空气量，提高燃烧的过 量空气因数是降低大负荷工况排气烟度、颗粒物（ParticulateMatter，PM)排放量以及燃 油消耗的有效措施。增压中冷技术，可使增压空气温度下降到50°C以下，工作循环温度的下 降有助于NOx的低排放和PM的下降，此外，涡轮前排气旁通阀的应用，不仅能降低PM和CO 排放，还可以改善涡轮增压柴油机的瞬态性能和低速扭矩。
[0021] 进一步地，上述气缸1012采用闭式水套、无缸套，材料为HT250,与气缸合件加工 主轴承孔，在气缸曲轴箱内部设计活塞冷却润滑喷嘴油道，更好地对活塞及活塞销进行冷 却润滑。其中平分式结构方便铸造，成品率高，有利于降低铸造加工成本。气缸1012具有 框架式下缸体能够增强机体的整体刚度，提高整机机械性能。本实用新型的柴油机为十六 气门结构，包括四个气缸1012,每个气缸1012为四气门结构。即所述气缸盖1013上设置至 少2个进气门和至少2个排气门。相比较每个气缸1012两气门结构大大增大了总气门流通 面积，利于柴油机功率及转矩的提高。并且气缸盖1013由铝合金材料制成。挺柱采用液压 方式，实现进、排气门开关的柔性控制，有效地减小了气门开启和关闭带来的冲击噪声。同 时，在气缸盖1013上布置有水道及油道，从而一方面实现了为气门、挺柱、凸轮轴等运动件 提供润滑油，另一方面将柴油机运转产生的热量带走，降低柴油机的温度。
[0022] 可选地，活塞1011为铝合金铸造而成的ω型活塞，从而使得燃烧更充分，可以降 低喉口热负荷，改善增压器低速排烟性能，此外，活塞裙部喷涂石墨涂层，从而减少与气缸 壁的摩擦。活塞1011的环槽内镶铸铁圈，提高耐磨性；本实用新型的活塞销孔为异形销孔， 从而可以分散活塞销对销座的压力，同时增强对活塞销的润滑。
[0023] 可选地，气缸盖1013还设置有进气道和排气道，所述进气道为螺旋进气道，所述 进气道的出气方向与气缸壁圆周方向相切。从而可以保证新鲜空气有较良好的充量系 数，又保证有较强的涡流强度，保证油气的混合；其中每个气缸布置两个排气道，保证废 气能顺畅流出气缸，降低流动阻力。此外，上述柴油机还包括：排气再循环（ExhaustGas Recycling，EGR)管和增压器，所述增压器的一端与所述排气歧管连接，所述增压器的另一 端与所述EGR管的一端连接，所述EGR管的另一端与所述进气歧管连接，以使所述EGR管将 所述柴油机产生的废气的一部分送回所述气缸。由于排气歧管自带EGR管，因此不需要另 外设计外接管路，节省成本，减小布置空间。通常再循环的废气在进入EGR管前，还需要由 气缸盖1013的冷却通道进行预冷却，从而降低EGR管的温度，提高寿命。EGR技术的工作 原理是将少量废气引入气缸1012内，其中这些废气中所包括的不可再燃烧的CO2及水蒸汽 废气的热容量较大，能使燃烧过程的着火延迟期增加，燃烧速率变慢，缸内最高燃烧温度下 降，破坏NOx的生成条件。EGR技术可使机动车NOx排放明显降低，用中冷EGR技术，因为其 不仅能明显降低NOx，还能够降低其他污染物的排放量。
[0024] 进一步地，所述进气歧管的稳压腔是锥形体，所述稳压腔靠近节气门侧面积大于 远离节气门侧的面积。从而可以保证气体良好的稳定性，减少气体流动损失，提高充气效 率。两个进气道各自独立的设计结构，可以进一步实现可变进气涡流，使柴油机在不同工况 下获得最佳的进气量与涡流比，可大大提高混合气的形成质量，有效的改善低速性能，降低 碳烟颗粒和HC排放水平。此外，柴油机的正时皮带类型为YS型同步，它具有传动平稳、效 率高、噪音小的优点。本实用新型中自动张紧轮类型为偏心式自动张紧轮，它具有旋转臂摆 动角度大、弹簧提供扭力稳定、自动适时调节皮带张紧力的优点。并且正时带轮材料采用 粉末冶金材料，采用这种材料制作成的零件精度高、零件稳定性好。内部轴承采用高强度轴 承。本实用新型的柴机油还采用预热系统启动技术，在寒冬或环境温度较低时，预热塞加热 提升燃烧室温度，进行预热，大大缩短启动时间。
[0025] 下面表格所列出的为本实用新型柴油机的主要技术特点：
[0026]
【权利要求】
1. 一种柴油机，其特征在于，包括：燃烧室单元、曲柄连杆单元、配气单元； 所述燃烧室单元包括：活塞、气缸和气缸盖，所述活塞与所述气缸盖连接，并且位于所 述气缸与气缸盖形成的燃烧室空间中； 所述气缸盖上设置所述配气单元，所述配气单元包括进气歧管和排气歧管，所述进气 歧管与所述气缸盖上的进气门连接，所述排气歧管与所述气缸盖上的排气门连接； 所述曲柄连杆单元包括：连杆和曲轴，所述活塞受所述气缸内气体的压力作用，并将所 述压力经所述连杆传给所述曲轴； 其中，所述气缸为平分式结构，所述气缸的缸心距为81mm，缸径为72mm，所述柴油机通 过高压共轨燃油喷射技术进行燃油喷射。
2. 根据权利要求1所述的柴油机，其特征在于，所述气缸盖上设置至少2个所述进气门 和至少2个所述排气门。
3. 根据权利要求1或2所述的柴油机，其特征在于，还包括：废气再循环EGR管和增压 器，所述增压器的一端与所述排气歧管连接，所述增压器的另一端与所述EGR管的一端连 接，所述EGR管的另一端与所述进气歧管连接，以使所述EGR管将所述柴油机产生的废气的 一部分送回所述气缸。
4. 根据权利要求1或2所述的柴油机，其特征在于，所述进气歧管的稳压腔是锥形体， 所述稳压腔靠近节气门侧面积大于远离节气门侧的面积。
5. 根据权利要求1或2所述的柴油机，其特征在于，所述气缸盖还设置有进气道和排气 道，所述进气道为螺旋进气道，所述进气道的出气方向与气缸壁圆周方向相切。
6. 根据权利要求1或2所述的柴油机，其特征在于，所述活塞为铝合金铸造而成的ω 型活塞。
7. -种车辆，其特征在于，包括：权利要求1-6任一项所述的柴油机、底盘、车身和电气 设备； 所述柴油机设置在所述底盘和车身形成的空间中，所述电气设备与所述柴油机连接， 用于控制所述柴油机。
【文档编号】F02F1/42GK204099042SQ201420533145
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】戚茂乐, 贾金山, 戚茂欢, 郭增军, 孔祥雪, 何义刚 申请人:内蒙古欧意德发动机有限公司