CN105649822A - 含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺。其中：飞轮壳的一侧与气缸盖的左端相连；飞轮壳的一端安装有转速传感器，气缸盖的上侧与进气管的一端相连，进气管的另一端与涡轮增压装置的一侧相连；进气管的一侧与氧气导管的一端相连，氧气导管的另一端与氧气罐的一端相连，氧气导管从左往右依次安装有第三电磁阀、电动增压装置；进气管上安装有第二电磁阀，排气管的另一端与涡轮增压装置的一侧相连。该装置通过加装控制器，使得氧气的供给能够实现实时调控节省了氧气，同时双增压装置的调控使得发动机能够更加平稳的运行，通过在气缸盖与缸体的材质中添加纳米六方氮化硼，使得机体具有耐腐蚀，热膨胀系数小，导热性好的特性。
Description
技术领域
本发明涉及柴油发动机领域，尤其是一种含有氧气调控装置的柴油发动机。
本发明同时还涉及一种柴油发动机制造工艺。
背景技术
中国专利公开号CN102121438B,授权公告日2012.06.13,发明专利的名称为纯液氧柴油发动机，该申请公开了一种纯液氧柴油发动机，去掉柴油发动机的空气供给***，由液氧罐、换热器、加热器、压力缓冲罐、氧气流量调控器、柴油发动机和连接管道组成，把氧气出口管与柴油发动机空气入口管相连接，把氧气直接供给柴油发动机燃烧室；把柴油发动机的冷却水作为加热介质通入换热器，与来自液氧罐的氧气发生热交换，回收热能，提高冷却效率；把柴油发动机尾气作为加热介质通入加热器，提高氧气温度，再次回收热能，提高热能利用率，降低成本。不足之处在于大量的使用氧气，使得成本增加，发动机的使用寿命减少。
中国专利公开号CN101446228B,授权公告日2011.06.08,发明专利的名称为一种用于发动机的电动和涡轮双进气增压装置，该申请公开了一种用于发动机的电动和涡轮双进气增压装置，其特征是通过进气管顺序连接空气滤清器、电动增压器，涡轮进气旁通阀的一端和涡轮增压器，涡轮进气旁通阀的另一端绕过涡轮增压器连接节气阀，节气阀连接进气歧管，进气歧管连接气缸，气缸通过出气歧管分别连接涡轮增压器和排气旁通阀的一端，排气旁通阀的另一端绕过涡轮增压器连接排气管。该发明的不足之处在于在高原缺氧的条件下，这种装置的作用有限，并不能很好的解决氧气稀薄条件下发动机的启动与平稳运行。
目前常用发动机缸体按材质可以分为铸铁，铝合金，镁合金；铝合金和镁合金缸体优点是缸体轻，缸体散热效果好，但存在最大的缺点，缸体摩擦系数大，发动机使用寿命大大降低，维修成本大。铸铁发动机耐磨性虽然很好，但由于发动机的快速发展，传统铸铁从力学性能及导热性能以及其他方面，在满足发动机需求上都显得很勉强。
发明内容
本发明要解决的任务是提供一种含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，使得达到发动机能在氧气稀薄条件下平稳的启动与运行，并提高缸体的力学性能的目的。
尤其在氧气稀薄条件的高原环境使用柴油发动机，特别需要关注氧气的供应调控，以达到平稳启动与运行的要求。
为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，包括气缸盖、排气管、涡轮增压装置、进气管、第一电磁阀、出气口、第二电磁阀、氧气罐、氧气导管、电动增压装置、第三电磁阀、控制器、压力传感器、氧传感器、转速传感器、飞轮壳、缸体、导线。
含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，包括气缸盖、排气管、涡轮增压装置、进气管、第一电磁阀、出气口、第二电磁阀、氧气罐、氧气导管、电动增压装置、第三电磁阀、控制器、压力传感器、氧传感器、转速传感器、飞轮壳、缸体、导线；其中：飞轮壳的一侧与气缸盖的一端相连；飞轮壳的一端安装有转速传感器；气缸盖的一侧与进气管的一端相连，气缸盖剩下的一侧与排气管的一端相连，进气管的另一端与涡轮增压装置的一侧相连；进气管的一侧与氧气导管的一端相连，氧气导管的另一端与氧气罐的一端相连，氧气导管从左往右依次安装有第三电磁阀、电动增压装置；进气管上安装有第二电磁阀；进气管的一侧与出气口的一端相连，出气口上安装有第一电磁阀；排气管剩下的一端与涡轮增压装置的一侧相连，压力传感器与氧传感器分别安装在进气管的内壁上，缸体的一侧与气缸盖的一侧相连，缸体的一端与飞轮壳的一侧相连；控制器位于进气管的上部。
含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，其中：转速传感器、第三电磁阀、电动增压装置、第二电磁阀、第一电磁阀、压力传感器、氧传感器分别通过导线与控制器相连。
含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，其中，缸体的冶炼工艺如下：
步骤一，以张钢Z14生铁作为原材料，并通过添加废铁、回炉铁等，将重量组分调节为碳C：3.2-3.7份；硅Si：2.4-2.9份；镁Mg：0.04-0.06份；锰Mn：0.05-0.1份；磷P：<0.05份；硫S：<0.05份；纳米六方氮化硼：0.5-1份铁Fe：94份；
步骤二，将按步骤一所述的比例配置好的张钢Z14生铁，废铁、回炉铁加入到熔炼炉中，炉温升到1540-1550℃；
步骤三，熔炼3-4小时后，静置；
步骤四，在球化包中将孕育剂覆盖在球化剂表面，再在孕育剂表面用铁屑遮盖，其中：球化剂选用1:1的钇基稀土球化剂和FeSiMg8Re7，比重为铁水总重的1.5%-1.7%；孕育剂选用FeSi75，比重为铁水总重0.7%；
步骤五，再在步骤四所述的孕育剂表面用铁屑遮盖；将步骤三中熔炼好的铁水冲入球化包，进行球化和孕育，检查孕育完成后，10分钟内转移至铸件型腔，并完成浇注，待冷却至25℃以下，冶炼完成；
本发明的优点在于：通过加装控制器、涡轮增压装置、第一电磁阀、第二电磁阀、电动增压装置、第三电磁阀、压力传感器、氧传感器、转速传感器，使得氧气的供给能够实现实时调控节省了氧气，同时双增压装置的调控使得发动机能够更加平稳的运行，此外在缸体的材质中添加纳米六方氮化硼，使得缸体更加的耐腐蚀，热膨胀系数小，导热性好，同时增强了抗拉强度、屈服强度及硬度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的缸体结构示意图。
图3为在270℃-350下普通铸铁和本发明掺杂了纳米六方氮化硼的铸铁蠕变变形与时间关系对比曲线。
图4为掺杂了纳米六方氮化硼的铸铁拉伸性能与普通铸铁对比图。
图5为纳米六方氮化硼的掺杂量与抗拉强度关系对比图。
附图标记：气缸盖1、排气管2、涡轮增压装置3、进气管4、第一电磁阀5、出气口6、第二电磁阀7、氧气罐8、氧气导管9、电动增压装置10、第三电磁阀11、控制器12、压力传感器13、氧传感器14、转速传感器15、飞轮壳16、缸体17、导线18。
具体实施方式
实施例1：含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，包括气缸盖1、排气管2、涡轮增压装置3、进气管4、第一电磁阀5、出气口6、第二电磁阀7、氧气罐8、氧气导管9、电动增压装置10、第三电磁阀11、控制器12、压力传感器13、氧传感器14、转速传感器15、飞轮壳16、缸体17、导线18。
实施例2：含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，包括气缸盖1、排气管2、涡轮增压装置3、进气管4、第一电磁阀5、出气口6、第二电磁阀7、氧气罐8、氧气导管9、电动增压装置10、第三电磁阀11、控制器12、压力传感器13、氧传感器14、转速传感器15、飞轮壳16、缸体17、导线18；其中：飞轮壳16的一侧与气缸盖1的一端相连；飞轮壳16的一端安装有转速传感器15；气缸盖1的一侧与进气管4的一端相连，气缸盖1剩下的一侧与排气管2的一端相连，进气管4的另一端与涡轮增压装置3的一侧相连；进气管4的一侧与氧气导管9的一端相连，氧气导管9的另一端与氧气罐8的一端相连，氧气导管9从左往右依次安装有第三电磁阀11、电动增压装置10；进气管4上安装有第二电磁阀7；进气管4的一侧与出气口6的一端相连，出气口6上安装有第一电磁阀5；排气管2剩下的一端与涡轮增压装置3的一侧相连，压力传感器13与氧传感器14分别安装在进气管4的内壁上，缸体17的一侧与气缸盖1的一侧相连，缸体17的一端与飞轮壳16的一侧相连；控制器12位于进气管4的上部。其余同实施例1。
实施例3：含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，其中：转速传感器15、第三电磁阀11、电动增压装置10、第二电磁阀7、第一电磁阀5、压力传感器13、氧传感器14分别通过导线18与控制器12相连。其余同实施例1或2。
实施例4：含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，其中，缸体17的冶炼工艺如下：
步骤一，以张钢Z14生铁作为原材料，并通过添加废铁、回炉铁等，将重量组分调节为碳C：3.2份；硅Si：2.4份；镁Mg：0.06份；锰Mn：0.1份；磷P：0.04份；硫S：0.04份；纳米六方氮化硼：0.5份铁Fe：94份；
步骤二，将按步骤一所述的比例配置好的张钢Z14生铁，废铁、回炉铁加入到熔炼炉中，炉温升到1540℃；
步骤三，熔炼4小时后，静置；
步骤四，在球化包中将孕育剂覆盖在球化剂表面，再在孕育剂表面用铁屑遮盖，其中：球化剂选用1:1的钇基稀土球化剂和FeSiMg8Re7，比重为铁水总重的1.5%；孕育剂选用FeSi75，比重为铁水总重0.7%；
步骤五，再在步骤四所述的孕育剂表面用铁屑遮盖；将步骤三中熔炼好的铁水冲入球化包，进行球化和孕育，检查孕育完成后，10分钟内转移至铸件型腔，并完成浇注，待冷却至25℃以下，冶炼完成。其余同实施例1或2或3。
实施例5：含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，其中，缸体17的冶炼工艺如下：
步骤一，以张钢Z14生铁作为原材料，并通过添加废铁、回炉铁等，将重量组分调节为碳C：3.7份；硅Si：2.9份；镁Mg：0.04份；锰Mn：0.05份；纳米六方氮化硼：1份铁Fe：94份；
步骤二，将按步骤一所述的比例配置好的张钢Z14生铁，废铁、回炉铁加入到熔炼炉中，炉温升到1550℃,
步骤三，熔炼3小时后，静置；
步骤四，在球化包中将孕育剂覆盖在球化剂表面，再在孕育剂表面用铁屑遮盖，其中：球化剂选用1:1的钇基稀土球化剂和FeSiMg8Re7，比重为铁水总重的1.7%；孕育剂选用FeSi75，比重为铁水总重0.7%；
步骤五，再在步骤四所述的孕育剂表面用铁屑遮盖；将步骤三中熔炼好的铁水冲入球化包，进行球化和孕育，检查孕育完成后，10分钟内转移至铸件型腔，并完成浇注，待冷却至25℃以下，冶炼完成。其余同实施例1或2或3。
实施例6：含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，其中，缸体17的冶炼工艺如下：
步骤一，以张钢Z14生铁作为原材料，并通过添加废铁、回炉铁等，将重量组分调节为碳C：3.1份；硅Si：2.3份；镁Mg：0.03份；锰Mn：0.04份；磷P：0.06份；硫S：0.06份；纳米六方氮化硼：0.4份铁Fe：94份；
步骤二，将按步骤一所述的比例配置好的张钢Z14生铁，废铁、回炉铁加入到熔炼炉中，炉温升到1545℃；
步骤三，熔炼3小时后，静置；
步骤四，在球化包中将孕育剂覆盖在球化剂表面，再在孕育剂表面用铁屑遮盖，其中：球化剂选用1:1的钇基稀土球化剂和FeSiMg8Re7，比重为铁水总重的1.6%；孕育剂选用FeSi75，比重为铁水总重0.7%；
步骤五，再在步骤四所述的孕育剂表面用铁屑遮盖；将步骤三中熔炼好的铁水冲入球化包，进行球化和孕育，检查孕育完成后，10分钟内转移至铸件型腔，并完成浇注，待冷却至25℃以下，冶炼完成。其余同实施例1或2或3。
实施例7：含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，其中，缸体17的冶炼工艺如下：
步骤一，以张钢Z14生铁作为原材料，并通过添加废铁、回炉铁等，将重量组分调节为碳C：3.8份；硅Si：3份；镁Mg：0.07份；锰Mn：0.2份；纳米六方氮化硼：2份铁Fe：94份；
步骤二，将按步骤一所述的比例配置好的张钢Z14生铁，废铁、回炉铁加入到熔炼炉中，炉温升到1550℃；
步骤三，熔炼4小时后，静置；
步骤四，在球化包中将孕育剂覆盖在球化剂表面，再在孕育剂表面用铁屑遮盖，其中：球化剂选用1:1的钇基稀土球化剂和FeSiMg8Re7，比重为铁水总重的1.7%；孕育剂选用FeSi75，比重为铁水总重0.7%。
步骤五，再在步骤四所述的孕育剂表面用铁屑遮盖；将步骤三中熔炼好的铁水冲入球化包，进行球化和孕育，检查孕育完成后，10分钟内转移至铸件型腔，并完成浇注，待冷却至25℃以下，冶炼完成。其余同实施例1或2或3。
实施例8、将实施例4至7工艺制得的铸铁进行力学强度及硬度测试，与常用铸铁对比如下：
得出结论：实施例4及实施例5工艺及配方在本发明范围内，可见力学强度及硬度较常用铸铁都有明显的提高，实施例6和实施例7所用原料配比不在本发明范围，可见，效果不明显，甚至力学性能更差。
工作原理：
开启发动机；当发动机转速低于额定转速时，转速传感器15将信号传递给控制器12，控制器12控制第二电磁阀7关闭，开启第一电磁阀5、第三电磁阀11；同时控制器12控制电动增压装置10开始对氧气增压，废气从出气口6排出；氧气通过氧气导管9与进气管4进入气缸内参与燃烧，发动机转速开始上升，当控制器12通过转速传感器15检测到转速达到额定转速时，控制器12控制第一电磁阀5关闭，第二电磁阀7开启，第三电磁阀11关闭，电动增压装置10停止工作；在工作过程中如果氧传感器14检测到进气管4内的氧含量低于燃烧所需最低含量时，控制器12控制电动增压装置10开始对氧气增压，当氧气的压力值大于压力传感器13检测到的进气管4压力的1%时，开启第三电磁阀11，通过压差将氧气出入到气缸内，直到氧传感器14检测到的氧气含量达到额定要求时，控制器12控制第三电磁阀11关闭，电动增压装置10停止工作。
Claims (4)
1.含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，包括气缸盖（1）、排气管（2）、涡轮增压装置（3）、进气管（4）、第一电磁阀（5）、出气口（6）、第二电磁阀（7）、氧气罐（8）、氧气导管（9）、电动增压装置（10）、第三电磁阀（11）、控制器（12）、压力传感器（13）、氧传感器（14）、转速传感器（15）、飞轮壳（16）、缸体（17）、导线（18）。
2.根据权要求1所述的含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，包括气缸盖（1）、排气管（2）、涡轮增压装置（3）、进气管（4）、第一电磁阀（5）、出气口（6）、第二电磁阀（7）、氧气罐（8）、氧气导管（9）、电动增压装置（10）、第三电磁阀（11）、控制器（12）、压力传感器（13）、氧传感器（14）、转速传感器（15）、飞轮壳（16）、缸体（17）、导线（18）；其特征在于：飞轮壳（16）的一侧与气缸盖（1）的一端相连；飞轮壳（16）的一端安装有转速传感器（15）；气缸盖（1）的一侧与进气管（4）的一端相连，气缸盖（1）剩下的一侧与排气管（2）的一端相连，进气管（4）的另一端与涡轮增压装置（3）的一侧相连；进气管（4）的一侧与氧气导管（9）的一端相连，氧气导管（9）的另一端与氧气罐（8）的一端相连，氧气导管（9）从左往右依次安装有第三电磁阀（11）、电动增压装置（10）；进气管（4）上安装有第二电磁阀（7）；进气管（4）的一侧与出气口（6）的一端相连，出气口（6）上安装有第一电磁阀（5）；排气管（2）剩下的一端与涡轮增压装置（3）的一侧相连，压力传感器（13）与氧传感器（14）分别安装在进气管（4）的内壁上，缸体（17）的一侧与气缸盖（1）的一侧相连，缸体（17）的一端与飞轮壳（16）的一侧相连；控制器（12）位于进气管（4）的上部。
3.根据权要求1或2所述的含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，其特征在于，转速传感器（15）、第三电磁阀（11）、电动增压装置（10）、第二电磁阀（7）、第一电磁阀（5）、压力传感器（13）、氧传感器（14）分别通过导线（18）与控制器（12）相连。
4.根据权要求1或2或3所述的含有氧气调控装置的柴油发动机的及其制造工艺，其特征在于，缸体（17）的冶炼工艺如下：
步骤一，以张钢Z14生铁作为原材料，并通过添加废铁、回炉铁等，将组分调节为碳C：3.2-3.7份；硅Si：2.4-2.9份；镁Mg：0.04-0.06份；锰Mn：0.05-0.1份；磷P：<0.05份；硫S：<0.05份；纳米六方氮化硼：0.5-1份铁Fe：94份；
步骤二，将按步骤一所述的比例配置好的张钢Z14生铁，废铁、回炉铁加入到熔炼炉中，炉温升到1540-1550℃；
步骤三，熔炼3-4小时后，静置；
步骤四，在球化包中将孕育剂覆盖在球化剂表面，再在孕育剂表面用铁屑遮盖，其中：球化剂选用1:1的钇基稀土球化剂和FeSiMg8Re7，比重为铁水总重的1.5%-1.7%；孕育剂选用FeSi75，比重为铁水总重0.7%；
步骤五，再在步骤四所述的孕育剂表面用铁屑遮盖；将步骤三中熔炼好的铁水冲入球化包，进行球化和孕育，检查孕育完成后，10分钟内转移至铸件型腔，并完成浇注，待冷却至25℃以下，冶炼完成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |