[发明专利]低速二冲程船用柴油机排气门结构

说明书

本发明公开了一种低速二冲程船用柴油机排气门结构，其方案是：排气门设有废气流道，废气流道的进口设置在排气门底面；出口设置在排气门密封面，废气流道沿排气门中心轴线周向布置。流道可选择单环或双环结构，单环废气流道中心线与水平面的夹角α为20°～40°。双环布置结构分为内环与外环，内环流道夹角α为20°～40°；外环流道夹角α’为30°～50°。所有废气流道的中心线与排气门中心线投影到水平面上的夹角β均为10°～20°。通过在气门底面与密封面之间设置废气流道，有效地排除了气门下方废气聚集区聚集的残余废气，明显可提升扫气效率。通过废气流道不同结构角度的设计使废气流动阻力减至最小，柴油机工作性能得到提高。

技术领域

本发明属于发动机结构，具体涉及一种低速二冲程船用柴油机的排气门结构。

背景技术

船用低速二冲程柴油机的扫气过程覆盖了自扫气口开启(做功行程结束)至排气门关闭 (压缩行程结束)的整个阶段，具有提供新鲜充量、排出缸内废气、提供初始涡流促进混合气充分燃烧以及冷却气缸等作用，高效的扫气过程可以有效的改善船用低速二冲程柴油机的燃烧性能，从而实现提高功率、降低燃油消耗及排放和增强发动机可靠性的目的。

改善船用柴油机的扫气性能、提高扫气效率，目前主要研究扫气口结构，如：扫气口数量、扫气口尺寸以及扫气口角度等的优化，但是研究表明：排气门开启后，大量废气会聚集在气门盘下方无法有效排出气缸，直至排气门关闭依旧存在。残余废气的存在直接降低了扫气效率，最终导致燃烧性能恶化，而单纯的扫气口结构优化无法解决此问题。在此前提下，本发明提出了一种新的排气门结构，可以明显改善排气过程中气门盘下方废气聚集问题，以实现提高扫气性能的目的。

发明内容

本发明的目的是，提供一种低速二冲程船用柴油机排气门结构，可以解决排气过程中气门盘下方废气聚集而无法排出的问题，以提高扫气效率。

为解决上述问题，本发明所提出低速二冲程船用柴油机排气门结构的技术方案是：排气门设有废气流道，废气流道的进口设置在排气门底面；出口设置在排气门密封面。废气流道沿排气门中心轴线周向布置，废气流道可选择单环或双环结构，单环废气流道的中心线与水平面的夹角取值范围为20°～40°。对于双环布置结构分为内环与外环，内环废气流道夹角取值范围为20°～40°；外环废气流道夹角取值范围为30°～50°。废气流道中心线在水平面上的投影与经过该废气流道出口且与排气门中心线相交的直线在水平面上的投影之间的夹角为10°～20°。

本发明的创新性主要在于：为了提高扫气效率，着眼点大多数都在考虑扫气口的结构，而本发明直接通过排气门的结构进行优化设计，针对气门底面废气聚集区的废气进行了输导与排放。内燃机所用的气门结构均是由气门杆和气门两部分构成，而且都是一体加工而成，气门颈部与气门杆同轴平滑连接，并且气门大都是平面。内燃机在工作过程中，排气门开启后，有些废气会聚集在排气门下方而无法排出(如图2)。如果在排气门下方开辟出废气排出的专用通道，那么滞留排气门底面废气聚集区域的废气，以及排气门密封面附近(气流高速排出的)喉口区域的废气，都可以顺利排出，因为废气流道将废气聚集区与喉口区贯通。

本发明的理论依据在于：由不可压、理想流体沿流管作定常流动时的伯努利定理知，流动速度增加，流体的静压将减小；反之，流动速度减小，流体的静压将增加；伯努利定理的方程为：

式中，p为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h 为该点所在的高度，C为常量。在等高流动中，流速大、则压强小；反之，流速小、则压强大。