CN1966950A - 具有至少一个涡轮增压器的v型发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种V型发动机(1)，具有至少一个涡轮增压器(2)和至少两个气缸(4)，所述发动机为柴油发动机，并作为水上交通工具的船尾马达，其中，从至少两个气缸(4)引导至至少一个涡轮增压器(2)的排气系统(6)设置在由气缸(4)形成的V字型的内部(8)。在V型发动机(1)中还设置有垂直设置的曲轴(11)、折叠设置的气缸盖(10)以及供应有海水的冷却环路。

Description

具有至少一个涡轮增压器的V型发动机
技术领域
本发明涉及一种V型发动机，具有至少一个涡轮增压器和至少两个气缸，所述发动机为柴油发动机，并作为水上交通工具的船尾马达。
背景技术
通常已知的是采用船尾马达驱动。它们通常是通过紧固螺钉连接到船只的船尾，从而不同于安装在船只内部的船内马达。
通常希望船尾马达应当具有高性能、低重量以及尽可能好的动态操纵性，也就是马达应当对控制指令快速反应。为此，用于水上交通工具的船尾马达通常设计成4冲程或2冲程汽油奥托发动机。柴油船尾马达的比例小于百分之一。一个原因是，在动力相同的情况下，与汽油发动机相比，柴油发动机更重。更高的重量通常是由更大的冲程容积和更复杂的材料所导致的。此外，柴油发动机在驱动特性上通常比汽油发动机反应迟钝，这使得其不适合用作船尾马达。
另一方面，也有一些因素使得柴油发动机可被利用。柴油发动机比汽油发动机具有更高的效率和更低的燃油消耗量。此外，柴油船尾马达可以适合于康士坦茨湖气体排放2级(Lake Constance gas emission Stage 2)的排放阈值，而不需要对废气进行任何后处理。
此外，由于当前大型游艇的防火规章，不希望在船只上单独存储汽油。当许多大型游艇携带具有船尾马达的供应船的时候，如果船尾马达使用柴油，那么这将是很有利的。这将不再需要携带额外的汽油，并且船尾马达可以采用和游艇主驱动一样的柴油。此外，柴油的成本通常也比汽油低。
从而需要用于水上交通工具的柴油船尾马达，其在驱动特性上不比汽油发动机差，并且以动力尽可能的高而重量低为特征。
发明内容
从而，根据本发明，提供一种V性发动机，具有至少一个涡轮增压器和至少两个气缸，所述发动机为柴油发动机，并作为水上交通工具的船尾马达，其中，从至少两个气缸引导至至少一个涡轮增压器的排气系统设置在由气缸形成的V字型的内部。
在本发明的一个实施例中，所述发动机具有两个气缸列，各列包括有等数量的气缸。优选的，每个气缸列包括有两个气缸。从而在优选实施例中，所述发动机为V4发动机。
在本发明的优选实施例中，每个气缸列具有一气缸盖。
根据本发明的一个特征，所述发动机为4冲程发动机。4冲程原理使得发动机获得最好的效率水平和好的排放特性。
在本发明的优选实施例中，各个气缸盖包括有排气门和进气门，该排气门设置成使得废气从气缸形成的V字型的内部的方向流出，该进气门相对于排气门设置，使得在气缸中产生进气涡流。
在本发明的优选实施例中，燃油通过直喷方式供应给燃烧室。
如果发动机处于运转位置，曲轴可以是垂直设置的。优选的，所述发动机具有围绕驱动轴的轴柄，其中，用于对发动机进行冷却和润滑的油路形成为湿槽环路，该湿槽设置在所述轴柄中。
在本发明的可选实施例中，用于对发动机进行冷却和润滑的油路形成为干槽环路。
根据本发明，优选的在V型发动机中设置多个涡轮增压器。在本发明的一个实施例中，所述涡轮增压器是流体式的互相串联设置的。在本发明的另一个实施例中，所述涡轮增压器是流体式的互相平行设置的。当然，涡轮增压器也可以有其它的混合结合方式。
根据本发明V型发动机的优选特征，设置有用于冷却充入空气的冷却装置。优选的，采用海水作为冷却装置中的冷却液。
根据本发明的优选特征，设置有另一个用于冷却发动机组件的发动机冷却环路。所述附加的发动机冷却环路优选的为开放式，采用比如海水作为冷却液。
在本发明的一个实施例中，所述发动机冷却环路为封闭式的，并且供应有海水的水热交换器冷却发动机冷却环路中的冷却液。
优选的，根据本发明的发动机具有由曲轴驱动的两个第二轴，每个驱动安装在一个气缸盖上的凸轮轴。
优选的，所述气缸盖的结构对称，使得两个气缸盖为同样的组件。
本发明的其它优点和实施例将从以下的说明和附图中变得明显。
可以理解，在不脱离本发明范围的前提下，上述提及的特征和下文中将要描述的特征可以不仅用于所述的特殊的结合之中，也可以用于其它的结合或它们本身。
附图说明
参考示例性实施例，附图中示出了本发明，参考附图，以下将更详细的说明本发明。
图1为本发明优选实施例中根据本发明的V型发动机的整体轴测图；
图2为本发明优选实施例中根据本发明的V型发动机的局部横截面图；
图3为根据本发明的V型发动机的仰视图，其清楚的示出了由气缸形成的V字型；
图4为本发明优选实施例中根据本发明的V型发动机的正视图；
图5为本发明优选实施例中根据本发明的V型发动机的另一个透视图；
图6为根据本发明的V型发动机安装后的透视图。
具体实施方式
图1示出了优选实施例中根据本发明的V型发动机1。该发动机1包括涡轮增压器2、四个气缸4、设置在气缸4所形成的V字型的内部8中的排气系统6、两个气缸盖10、每列都包括有两个气缸4的两个气缸列以及连接到曲轴11并由轴柄14围绕的驱动轴12，如图2所示。
发动机1具有四个气缸4，布置成两个气缸列，每列包括两个气缸4。如图3所示，所述气缸列相互之间的夹角为α。根据本发明，采用柴油作为燃油。
对于各个气缸列都设置有气缸盖10。所述两个气缸盖10为同样的组件。换句话说，一个气缸盖10也可以旋转180°安装在相对的气缸列上。所述气缸盖10可以是折叠设置的。气缸列仅仅只有凸轮轴是相互不同的。用于控制凸轮轴的控制链(图中未示)设置在各个气缸列的气缸4的中间。由于气缸盖10进一步的对称结构，使得可以在两个气缸列上使用相同的气缸盖10。因为不需要生产两个不一样的气缸盖10以及它们的多个单独组件，这除了使得装配变得容易，还显著的降低了发动机1的制造成本。
在各个气缸4上，进气门和排气门(图中未示)位于气缸盖的相对侧，使得新鲜气体和废气以涡流形式流动。这样的布置允许管道自由布置，并使得管道更容易密封。此外，所述涡流对气缸4中的燃烧具有有利的影响。
根据本发明，气缸盖10的进气门和排气门侧适合于可获取的空间，结果，排气系统6可以容纳在V字型的内部8中。因此，供应管道设置在相对侧。图3中的角度α其值选择为使得所述排气系统6安装到V字型的内部8中而不产生任何问题，如图4和图5所示。
所述排气系统6对涡轮增压器2内部开口。将涡轮增压器布置的靠近发动机，获得涡轮增压器更高的效率和更佳的响应特性。为了获得更高的功率系数，也就是发动机功率相对于发动机重量的值，设置多个涡轮增压器进行增压。这些涡轮增压器可以平行布置或串联混合布置。该涡轮增压器可以是可变增压器的形式(也就是VTG(涡轮几何形状可变的)增压器)。在这种类型的涡轮增压器中，通过涡轮注入口的可变的几何形状，涡轮的内在特性不断发生变化，在这种情况下，废气可以得到更好的利用。
在发动机1中具有两个冷却环路，一个用于进气冷却，一个用于冷却发动机1。进气冷却环路采用海水作为冷却液。发动机1采用双环路冷却系统进行冷却。在双环路冷却系统中，采用所谓的闭环方法。发动机1的封闭的冷却环路包含有任何所需的冷却液。这些冷却液通过水热交换器进行冷却，而该水热交换器采用海水作为冷却液。然而，也可以采用单一冷却环路(开环)的结构，其中海水直接流过发动机1。
采用已知的泵线列喷油嘴(PLN，pump-line-nozzle)方式作为喷射系统来喷射柴油。然而，如果需要的话，也可以采用不同的喷射系统，比如“一般横轨(commonrail)”方式。
发动机1的驱动轴12在发动机1的安装状态中是垂直放置的，如图6所示。轴柄14围绕这该驱动轴12。从而可以采用湿槽方法对发动机1进行润滑。湿槽位于轴柄14中。另一种选择是，发动机1当然也可以采用使用油罐的干槽方法进行润滑。
上述特征使得发动机1具有紧凑的结构。发动机1的动力/重量比小于1kg/kW。从而，过高的发动机重量或过低的动力水平对船的驱动特性没有负面影响。与传统的汽油驱动船尾马达相比，在发动机低转速时扭矩更高，使其获得高动力储备和更好的加速度。根据本发明的发动机1的燃油消耗大大低于传统的汽油发动机。在低速时，燃油消耗减小35％。
从而，根据本发明的V型发动机1提供了一种用于水上交通工具的柴油船尾马达，与传统的汽油发动机相比，在动力/重量、操纵性和燃油消耗量以及其它一些方面都具有优势。从而可以有利的用于船只和其它小型水上交通工具。

Claims (20)

1、一种V型发动机，具有至少一个涡轮增压器(2)和至少两个气缸(4)，所述发动机为柴油发动机，并作为水上交通工具的船尾马达，其中，从至少两个气缸(4)引导至至少一个涡轮增压器(2)的排气系统(6)设置在由气缸(4)形成的V字型的内部(8)。
2、根据权利要求1所述的V型发动机，其中，所述发动机具有两个气缸列，各列包括有等数量的气缸(4)。
3、根据权利要求2所述的V型发动机，其中，每个气缸列包括有两个气缸(4)。
4、根据上述权利要求中任一个所述的V型发动机，其中，所述发动机每个气缸列具有一气缸盖(10)。
5、根据上述权利要求中任一个所述的V型发动机，其中，所述发动机为4冲程发动机。
6、根据权利要求4或5所述的V型发动机，其中，各个气缸盖(10)包括有排气门和进气门，该排气门设置成使得废气从气缸(4)形成的V字型的内部的方向流出，该进气门相对于排气门设置，使得在气缸(4)中产生进气涡流。
7、根据上述权利要求中任一个所述的V型发动机，其中，燃油通过直喷方式供应给燃烧室。
8、根据上述权利要求中任一个所述的V型发动机，其中，所述发动机具有曲轴(11)，在发动机(1)处于运转位置时，所述曲轴(11)是垂直设置的。
9、根据权利要求8所述的V型发动机，其中，所述发动机具有围绕驱动轴(12)的轴柄(14)，其中，用于对发动机(1)进行冷却和润滑的油路形成为湿槽环路，该湿槽设置在所述轴柄(14)中。
10、根据权利要求1至7中任一个所述的V型发动机，其中，用于对发动机(1)进行冷却和润滑的油路形成为干槽环路。
11、根据上述权利要求中任一个所述的V型发动机，其中，设置有多个涡轮增压器(2)。
12、根据权利要求11所述的V型发动机，其中，所述涡轮增压器(2)是流体式的互相串联设置的。
13、根据权利要求11所述的V型发动机，其中，所述涡轮增压器(2)是流体式的互相平行设置的。
14、根据上述权利要求中任一个所述的V型发动机，其中，设置有用于冷却充入空气的冷却装置。
15、根据权利要求14所述的V型发动机，其中，采用海水作为冷却装置中的冷却液。
16、根据上述权利要求中任一个所述的V型发动机，其中，设置有另一个用于冷却发动机组件的发动机冷却环路。
17.根据权利要求16所述的V型发动机，其中，所述附加的发动机冷却环路为开放式的，并且采用海水作为冷却液。
18、根据权利要求16所述的V型发动机，其中，所述附加的发动机冷却环路为封闭式的，并且供应有海水的水热交换器冷却附加的发动机冷却环路中的冷却液。
19、根据上述权利要求中任一个所述的V型发动机，其中，所述发动机包括由曲轴(11)驱动的两个第二轴，其驱动至少一个安装在一个气缸盖(10)上的凸轮轴。
20、根据权利要求4至19中任一个所述的V型发动机，其中，所述气缸盖(10)的结构对称，使得两个气缸盖(10)为同样的组件。
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