一种船用高速发动机的制作方法

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1.本发明涉及船用发动机技术领域，尤其涉及一种船用高速发动机。

背景技术：

2.大功率船用高速柴油机一般应用于船用主推、船用辅机、船用柴电推进、发电机组等领域，经改进后可应用于陆用电站、核电应急机组、油田钻井、矿山机械等领域。该类大功率高速柴油机大多为四冲程机，由于大功率高速柴油机要求有较高的单机功率，因此，其功率密度要求比一般柴油机高。目前国际先进的高速柴油机，其平均有效压力一般为2.2～2.6mpa，爆压一般为20～24mpa。先进的大功率高速柴油机具有高功率、大扭矩、智能化的特点，其对几项重要关键系统的要求比较高，比如气缸体的总成、燃油系统、进/排气系统、滑油系统、冷却系统、控制系统等。然而现有大功率高速柴油机的难于满足等体积下功率密度要求较高的问题，同时还存在集成化程度不高的问题。
3.因此亟需一种船用高速发动机，以解决上述的技术问题。

技术实现要素：

4.基于以上所述，本发明的目的在于提供一种船用高速发动机，整体结构紧凑，在相同水平的整机封装体积或排量时，以实现更大的功率输出，同时比普通的船用高速发动机具有更高的集成化程度。
5.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.提供一种船用高速发动机，包括：
7.包括机架组件、气缸组件、输出端箱体、自由端箱体、动力传递组件、正时机构、齿轮组件、燃油系统、润滑系统、冷却系统、增压系统、呼吸系统和控制系统。所述机架组件承载了气缸组件、动力传递组件、正时和增压系统。所述输出端箱体设于所述船用高速发动机的输出端，所述自由端箱体设于所述船用高速发动机的自由端，所述动力传递组件与所述气缸组件的输出端连接，机架组件与输出端箱体、自由端箱体连接，三者共同用于承载其它零部件与系统。所述动力传递组件通过曲轴齿轮与输出端齿轮组件、自由端齿轮组件连接，用于驱动正时机构和各种泵。所述共轨燃油系统的高压共轨管与机架组件连接，高压油管与气缸组件连接，用于向气缸组件提供燃油。润滑系统用于为船用高速发动机中的机械结构提供润滑油。冷却系统用于冷却气缸组件、滑油、增压空气和排气集管。增压系统与气缸组件连通，用于接受气缸组件排出的高温废气，驱动涡轮增压器压缩助燃气体通入气缸组件。呼吸系统用于抽吸曲轴箱高温油气，分离出的滑油流回油底壳，分离出的气体通过增压系统的废气涡轮增压器进入气缸组件。控制系统用于此船用发动机正常起动、运行、降速、停止控制和监测安保报警。本发明提供的船用高速发动机整体结构紧凑，可实现更大的功率输出，同时船用高速发动机的集成化程度更高。
8.作为船用高速发动机的一个技术方案，所述机架组件包括v型机架和轴承盖，所述v型机架上设有多个沿倾斜方向上下贯穿的气缸安装腔以及沿长度方向延伸的传动腔，所
述气缸安装腔的上端开口分布于所述v型机架上端的两侧，所述气缸安装腔的下端开口与所述传动腔连通，所述气缸组件包括多个气缸单元，所述气缸单元一一对应的安装于所述气缸安装腔，所述动力传递组件安装于所述传动腔，所述轴承盖安装于所述传动腔的下端开口。
9.作为船用高速发动机的一个技术方案，所述动力传递组件包括连杆、曲轴、平衡块、飞轮和扭振减震器，所述曲轴设于所述传动腔中并沿所述v型机架的长度方向设置，所述连杆连接所述曲轴和所述气缸单元中的活塞，所述平衡块安装于所述曲轴上，所述飞轮和所述扭振减震器分别与所述曲轴的两端连接，所述飞轮设于所述输出端箱体中，所述扭振减震器设于所述自由端箱体中。
10.作为船用高速发动机的一个技术方案，所述齿轮组件包括输出端齿轮组件和自由端齿轮组件，所述输出端齿轮组件设置于所述输出端箱体中，所述自由端齿轮组件设置于所述自由端箱体中，所述输出端齿轮组件和所述自由端齿轮组件分别与所述动力传递组件的所述曲轴的曲轴齿轮连接，所述曲轴通过所述输出端齿轮组件通过所述飞轮向外输出动力，所述曲轴通过所述输出端齿轮组件和所述自由端齿轮组件将动力传递至所述正时组件、所述共轨燃油系统、所述润滑系统和所述冷却系统的驱动零部件。
11.作为船用高速发动机的一个技术方案，所述增压系统还包括废气涡轮增压器、开关阀、调节阀、进气管系、进气集管、排气管系和排气集管，所述排气集管与所述气缸单元的排气端连通，所述排气集管通过所述排气管系与所述废气涡轮增压器的涡轮端连通，所述废气涡轮增压器的压气端与所述进气管系连通，所述进气管系和所述空冷器连通，所述空冷器通过所述进气集管与所述气缸单元的进气端连通，经所述排气集管和所述排气管系进入所述废气涡轮增压器的废气能够驱动所述废气涡轮增压器运转，以将外界空气压入所述进气管系，外界空气依次通过所述空冷器和所述进气集管之后被输送至所述气缸单元内，所述废气涡轮增压器设有多个，其中一个所述废气涡轮增压器设置为常开，其余所述废气涡轮增压器可通过所述开关阀进行切入或切出使用，所述开关阀位于其余所述废气涡轮增压器的涡轮端和压气端，所述进气管系还与所述排气集管连通，所述进气管系与所述排气集管之间通过所述调节阀控制通断。
12.作为船用高速发动机的一个技术方案，所述润滑系统包括滑油泵、滑油换热器、滑油滤器和滑油温控阀组件，所述滑油泵安装于所述自由端箱体的底端，所述滑油换热器和所述滑油滤器均安装于所述自由端箱体的上端。在述机架组件、输出端箱体、自由端箱体内具有滑油流道。在所述机架组件内有两个主滑油道沿长度方向贯穿所述v型机架且相对所述v型机架的中心轴线对称设置。
13.作为船用高速发动机的一个技术方案，所述冷却系统包括高温水泵、高温水换热器、低温水泵、低温水换热器、外循环水泵、膨胀水箱、高温水温控阀组件、低温水温控阀组件、单向阀，所述机架组件内设有两个所述高温循环水道，两个所述高温循环水道沿长度方向贯穿所述v型机架且相对所述v型机架的中心轴线对称设置，两个所述低温循环水道沿长度方向贯穿所述v型机架且相对所述v型机架的中心轴线对称设置；
14.在所述高温循环中，所述高温水泵向所述高温循环水道供水，高温水流经所述气缸单元和所述废气涡轮增压器以实现降温，降温后流出的冷却水经过所述高温水温控阀组件后，一部分流至所述高温水泵，另一部分经过所述高温水换热器后流至所述高温水泵，所
述膨胀水箱的高温水腔室与所述高温水泵后的高温水管路连接；
15.在所述低温循环中，所述低温水泵向所述低温循环水道供水，低温水依次流经所述空冷器和所述滑油换热器，降温后流出的冷却水一部分流入所述低温水温控阀组件，另一部分经过所述低温水换热器后流至所述低温水温控阀组件，两部分低温水在所述低温水温控阀组件混流后进入所述低温水泵，所述膨胀水箱的低温水腔室与所述低温水泵后的低温水管路连接；
16.所述外循环水泵将外循环水吸入所述高温水换热器和所述低温水换热器，所述高温水换热器能够冷却所述高温循环的冷却水，所述低温水换热器能够冷却所述低温循环的冷却水。
17.作为船用高速发动机的一个技术方案，还包括呼吸系统，所述呼吸系统可设于所述自由端箱体或所述输出端箱体，所述呼吸系统包括油雾分离器和辅助风机，所述辅助风机与所述油雾分离器连接，所述辅助风机能够将所述v型机架和油底壳形成的腔室中的油雾抽入所述油雾分离器，所述油雾分离器从中分离出滑油和空气，分离出的滑油经油管回流至所述v型机架组件并落回所述油底壳，分离出的空气流入常开的所述废气涡轮增压器。
18.作为船用高速发动机的一个技术方案，所述共轨燃油系统还包括低压燃油泵、高压分配块、两个燃油共轨管、多个喷油器、高压油管、低压分配块、低压集油盒和燃油滤器，所述低压燃油泵、所述燃油滤器、所述高压燃油泵和所述高压分配块依次通过管路连通，两个所述燃油共轨管沿长度方向贯穿所述v 型机架且相对所述v型机架的中心轴线对称设置，所述高压分配块同时与两个所述燃油共轨管连通，所述喷油器设于所述气缸单元上且一一对应设置，所述喷油器能够将所述燃油共轨管中的燃油喷入其对应的所述气缸单元中，所述高压燃油泵和所述喷油器还与所述低压集油盒连通，所述高压分配块还与所述低压分配块连通，所述低压集油盒和所述低压分配块能够将回油导至油柜。
19.作为船用高速发动机的一个技术方案，所述输出端箱体中还设有起动马达，所述起动马达与所述动力传递组件选择性传动连接，所述起动马达能够驱动所述动力传递组件转动。
20.作为船用高速发动机的一个技术方案，所述机架组件主要承载了气缸组件、动力传递组件、正时机构和增压系统，输出端箱体主要承载了共轨燃油系统的高压燃油泵、增压系统的空冷器以及输出端齿轮组件、起动马达，自由端箱体主要承载了润滑系统的滑油泵、滑油换热器，冷却系统的高温水泵、低温水泵、外循环水泵、高温水换热器、低温水换热器以及用于驱动四种泵的自由端齿轮组件。
21.本发明的有益效果为：
22.本发明提供的船用高速发动机设有机架组件，机架组件支撑气缸组件、动力传递组件、齿轮组件和增压系统，同时，机架组件的两端，即输出端和自由端，分别设有输出端箱体和自由端箱体，共同支撑了关键系统的核心零件，使得船用高速发动机结构紧凑，具有较高的集成化水平，并且在相同水平的整机封装体积或排量时，能实现更高的爆发压力与更大的功率输出。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所
需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明提供的船用高速发动机的结构示意图；
25.图2是本发明提供的机架组件的结构示意图；
26.图3是本发明提供的船用高速发动机的局部结构示意图；
27.图4是本发明提供的输出端箱体的布局示意图(自由端看向输出端)；
28.图5是本发明提供的输出端箱体的布局示意图(输出端看向自由端)；
29.图6是本发明提供的自由端箱体位置的布局示意图一；
30.图7是本发明提供的自由端箱体位置的布局示意图二；
31.图8是本发明提供的自由端箱体位置的布局示意图三；
32.图9是本发明提供的增压系统的原理图；
33.图10是本发明提供的冷却系统的原理图；
34.图11是本发明提供的共轨燃油系统的原理图；
35.图12是本发明提供的呼吸系统的原理图。
36.图中：
37.1、机架组件；11、v型机架；12、轴承盖；13、气缸安装腔；14、传动腔； 15、第一安装凸台；2、气缸组件；21、缸盖；22、缸套；23、活塞；3、输出端箱体；31、空气流动腔；314、飞轮组件；315、扭振减震器；32、低温连接水道；33、第二安装凸台；4、自由端箱体；411、第三安装凸台；412、自由端齿轮组件；5、油底壳；513、高压共轨管；521、滑油泵；522、滑油换热器； 523、滑油滤器；53、滑油流道；54、主滑油道；61、高温水泵；62、低温水换热器；63、低温水泵；64、高温水换热器；65、膨胀水箱；66、高温循环水道； 67、低温循环水道；68、外循环水泵；71、高压燃油泵；72、起动马达；81、空冷器；82、进气集管；83、排气集管；9、输出端齿轮组件；101、曲轴；102、凸轮轴。
具体实施方式
38.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.如图1-图12所示，本实施例提供一种船用高速发动机，包括机架组件1以及机架组件1主要承载的气缸组件2、动力传递组件、正时机构和增压系统；输出端箱体3设于机架组件1的输出端，自由端箱体4设于机架组件1的自由端，输出端箱体3和自由端箱体4承载了飞轮、扭振减震器315以及共轨燃油系统、润滑系统和冷却系统的核心零部件；动力传递组件通过曲轴齿轮与输出端齿轮组件9、自由端齿轮组件412连接，用于驱动正时机构和各种泵，位于动力传递组件输出端的飞轮是此船用高速机的主要动力输出零件，位于动力传递组件自由端的扭振减震器315此船用高速机的辅助动力零件；正时机构由动力传递组件的齿轮组件驱动，通过设进排气阀升程和开闭时刻合理的组织气体顺利流入或流出气缸组件2；共轨燃油系统的高压共轨管513与机架组件1连接，共轨燃油系统的高压油管与气缸组件2连
接，用于向气缸组件2提供燃油；润滑系统的滑油泵521由动力传递组件驱动自由端齿轮组件412进行运转，为船用高速发动机中的机械结构提供润滑油；冷却系统用于冷却气缸组件2、滑油、增压空气和排气集管83；增压系统与气缸组件2连通，用于接受气缸组件2排出的高温废气，驱动涡轮增压器压缩助燃气体通入气缸组件2；呼吸系统用于抽吸曲轴 101箱高温油气，分离出的滑油流回油底壳5，分离出的气体通过增压系统的废气涡轮增压器进入气缸组件2；控制系统用于此船用发动机正常起动、运行、降速、停止控制和监测安保报警。具体而言，本实施例提供的船用高速发动机结构紧凑，具有较高的集成化水平，并且在相同水平的整机封装体积或排量时，能实现更高的爆发压力与更大的功率输出。。
40.具体地，如图2所示，机架组件1包括v型机架11和轴承盖12，v型机架 11自下而上朝两侧延伸，v型机架11上设有多个沿倾斜方向上下贯穿的气缸安装腔13以及沿长度方向延伸的传动腔14，气缸安装腔13的上端开口分布于v 型机架11上端的两侧，气缸安装腔13的下端开口与传动腔14连通，气缸组件 2包括多个气缸单元，气缸单元一一对应的安装于气缸安装腔13，动力传递组件安装于传动腔14，轴承盖12安装于传动腔14的下端开口，传动腔14的下端开口还安装有油底壳5。
41.优选地，v型机架11的两端之间的夹角为90
°
。
42.在本实施例中，气缸安装腔13设有个，个气缸安装腔13平均分布于v型机架11上端的两侧，气缸组件2包括个气缸单元，个气缸单元一一对应设置于气缸安装腔13中。v型机架11上两侧的气缸安装腔13交错设置，以便气缸单元与动力传递组件连接。
43.具体地，如图3所示，气缸单元包括缸盖21、缸套22和活塞23，缸套22 穿设于气缸安装腔13中，缸盖21盖设于缸套22的上部，活塞23活动于缸套 22中，活塞23由活塞23顶、活塞23裙、活塞23销构成，与活塞23环共同形成活塞23组件。气缸单元用于燃烧膨胀做功，通过活塞23将燃烧产生的部分能量输送至动力传递组件，以转化为机械能。
44.具体地，动力传递组件包括连杆、曲轴101、平衡块、飞轮和扭振减震器 315，曲轴101设于传动腔14中并沿v型机架11的长度方向设置，连杆连接曲轴101和气缸单元中的活塞23，平衡块安装于曲轴101上，飞轮和扭振减震器 315分别与曲轴101的两端连接，飞轮设于输出端箱体3中，扭振减震器315设于自由端箱体4中。
45.具体地，齿轮组件包括输出端齿轮组件9和自由端齿轮组件412，输出端齿轮组件9设置于输出端箱体3中，自由端齿轮组件412设置于自由端箱体4中，输出端齿轮组件9和自由端齿轮组件412分别与动力传递组件的曲轴101的曲轴齿轮连接，曲轴101通过飞轮向外输出动力，曲轴101通过输出端齿轮组件9 和自由端齿轮组件412将动力传递至正时组件、共轨燃油系统、润滑系统和冷却系统的驱动零部件。
46.具体地，如图9所示，增压系统包含进气和排气两部分，增压系统包括废气涡轮增压器、开关阀、调节阀、空冷器81、进气管系、进气集管82、排气管系和排气集管83，排气集管83与气缸单元的排气端连通，排气集管83通过排气管系与废气涡轮增压器的涡轮端连通，废气涡轮增压器的压气端与进气管系连通，进气管系和空冷器81连通，空冷器81通过进气集管82与气缸单元的进气端连通，经排气集管83和排气管系进入废气涡轮增压器的废气能够驱动废气涡轮增压器运转，以将外界空气压入进气管系，外界空气依次通过空冷器81和进气集管82之后被输送至气缸单元内，废气涡轮增压器的涡轮端和压气端上均设有开关阀，进气管系还与排气集管83连通，进气管系与排气集管83之间通过调节阀控制通断。
47.具体地，增压系统中包括多个由废气涡轮增压器、开关阀、空冷器81、进气管系、进气集管82、排气管系和排气集管83组成的增压单元，增压系统通过开关阀可将不同的废气涡轮增压器相继切入、切出，实现低负荷时部分废气涡轮增压器运转，高负荷时全部废气涡轮增压器运转，以提升整机全负荷性能；还可通过调节阀进行进排气路旁通，降低整机部分转速高负荷工况的排气温度，提升整机运行空间。
48.优选地，关于废气涡轮增压器相继切换功能，发动机起动时可采用1个或2 个废气涡轮增压器，随后在发动机升负荷阶段，废气涡轮增压器的切入数量调整可采用1
→2→3→
4或2
→3→
4策略，在发动机降负荷阶段，废气涡轮增压器的切入数量可采用4
→3→2→
1或4
→3→
2策略逐步递减。废气涡轮增压器切入或切出时，可根据发动机转速、增压器转速、增压压力、喷油量作为输入量，判断需要切入或切出的增压器数量。
49.具体地，如图3所示，进气集管82安装于v型机架11的两则，排气集管 83安装于v型机架11的上端两侧，并与缸盖21连接，进气集管82位于排气集管83的外侧，该布置方案将高温区域集中在船用高速发动机的内侧，低温区域分布在船用高速发动机的外侧，可有效避免工作人员在接近船用高速发动机时被高温灼伤，有助于提升整机的安全性。
50.具体地，如图6-图8所示，润滑系统包括滑油泵521、滑油换热器522、滑油滤器523和滑油温控阀组件，滑油泵521安装于自由端箱体4的底端，滑油换热器522和滑油滤器523均安装于自由端箱体4的上端。机架组件1、输出端箱体3、自由端箱体4中均布置了滑油流道53，其中两个主滑油道54沿长度方向贯穿v型机架11且相对v型机架11的中心轴线对称设置。
51.具体地，如图6和图10所示，冷却系统具有相互独立的高温循环水路、低温循环水路和外循环水路。冷却系统具体包括高温水泵61、高温水换热器64、低温水泵63、低温水换热器62、外循环水泵68、膨胀水箱65、高温水温控阀组件、低温水温控阀组件、单向阀及置于整机内部的水路组成。两个高温循环水道66沿长度方向贯穿v型机架11且相对v型机架11的中心轴线对称设置，两个低温循环水道67沿长度方向贯穿v型机架11且相对v型机架11的中心轴线对称设置。
52.具体地，高温水泵61向高温循环水道66供水，高温循环水道66流经气缸单元、废气涡轮增压器以实现降温，从高温循环水道66流出的冷却水经过高温水温控阀组件后，一部回流至高温水泵61，另一部分经过高温水换热器64后流至高温水泵61，膨胀水箱65的高温水腔室与高温水泵61后的高温水管路连接。另一方面，低温水泵63向低温循环水道67供水，低温水依次流经空冷器81和滑油换热器522，降温后流出的冷却水一部分流入低温水温控阀组件，另一部分经过低温水换热器62后流至述低低温水温控阀组件，两路水在低温水温控阀组件混流后进如低温水泵63，膨胀水箱65的低温水腔室与所述低温水泵63后的低温水管路连接。
53.进一步地，高温水为发动机内循环水，高温水自高温水泵61流出，冷却缸盖21、缸套22、废气涡轮增压器并带走热量后，进入高温水换热器64、高温水温控阀组件，最后进入高温水泵61完成循环。高温水循环水路内的高温水温度可通过高温水温控阀组件自动调节高温水进入高温水换热器64的流量比例实现温度控制。高温循环水路如出现循环水量不足，可通过膨胀水箱65的高温水腔室内的高温水进行补水。在发动机备车过程中，可通过非发动机本体的预供泵、预加热器进行发动机高温水预热。单向阀的功能是避免备车过程中，
预热的高温水进入高温水泵61出口。低温水为发动机内循环水，低温水自低温水泵63 流出，冷却空冷器81和滑油换热器522，带走热量后进入低温水换热器62、低温水温控阀组件，最后进入低温水泵63完成内循环。低温水循环水路内的低温水温度可通过低温水温控阀组件自动调节低温水换热器62流出的低温水的流量比例实现温度控制。低温循环水路如出现循环水量不足可通过膨胀水箱65的低温水腔室内的低温水进行补水。另外，外循环水泵68将外循环水吸入高温水换热器64和低温水换热器62，作为冷源带走高温水换热器64和低温水换热器62 内的热量，即带整机的热量后流出整机。
54.优选地，外循环水泵68具有冗余的供给能力，可为发动机辅助动力输出或其它相关零部件提供冷却所需的水量。
55.具体地，如图11所示，共轨燃油系统包括低压燃油泵、高压燃油泵71、高压分配块、两个燃油共轨管、多个喷油器、高压油管、低压分配块、低压集油盒和燃油滤器，低压燃油泵、燃油滤器、高压燃油泵71和高压分配块依次通过管路连通，两个燃油共轨管沿长度方向贯穿v型机架11且相对v型机架11的中心轴线对称设置，高压分配块同时与两个燃油共轨管连通，喷油器设于燃油共轨管上且与气缸单元一一对应设置，喷油器能够将燃油共轨管中的燃油喷入其对应的气缸单元中，高压燃油泵71和喷油器还与低压集油盒连通，高压分配块还与低压分配块连通，低压集油盒和低压分配块能够将回油导至油柜。
56.具体地，燃油分为低压供应油路、高压供应油路和回油油路三部分。油柜中的燃油进入燃油入口，随后低压燃油通过低压燃油泵、燃油滤器，最后进入高压燃油泵71。燃油在高压燃油泵71内泵压为高压燃油，通过高压分配块分配进入v型机架11两侧的燃油共轨管，并通过位于缸盖21上的喷油器提供燃烧所需的燃油。
57.进一步地，在船用高速发动机的工作过程中，高压燃油泵71和喷油器均会有回油产生，回油通过低压集油盒收集并流回油柜。在燃油系统工作过程中，如出现轨压过高的情况，高压分配块上的限压阀将开启进行泄压，泄压的燃油流入低压分配块后流回油柜。在船用高速发动机的工作工程中，燃油系统还可能由于安装、振动或其它原因导致燃油泄漏，其中部分高压油管的泄漏可通过高压分配块进入低压分配块后流回机旁油柜，部分高压油管或喷油器的泄漏可通过低压集油盒流回机旁油柜。在整机停机后，如需要释放共轨燃油系统中的燃油，可通过高压分配块上的维修阀释放燃油进入低压分配块并流回机旁油柜。
58.优选的，共轨燃油系统包含2个高压燃油泵71，具有一定冗余供油能力，如一台高压燃油泵71故障，另一台高压燃油泵71可满足至少60％负荷下的燃油供应需求，低压燃油泵可根据需求选配。
59.具体地，输出端箱体3中还设有起动马达72，起动马达72与动力传递组件选择性传动连接，起动马达72能够驱动动力传递组件转动。优选的，起动马达 72可为电驱动或空气驱动，根据发动机的摩擦扭矩和起动马达72的额定扭矩、转速，起动马达72数量可设置为1个或2个，在本实施例中，起动马达72的数量为2个。
60.机架组件1主要承载了气缸组件2、动力传递组件、正时机构和增压系统，输出端箱体3主要承载了共轨燃油系统的高压燃油泵71、增压系统的空冷器81 以及输出端齿轮组件9、起动马达72，自由端箱体4主要承载了润滑系统的滑油泵521、滑油换热器522，冷却系统的高温水泵61、低温水泵63、外循环水泵68、高温水换热器64、低温水换热器62以及用于驱动四种泵的自由端齿轮组件412。
61.优选地，如图12所示，船用高速发动机还包括呼吸系统，呼吸系统可设于可设于自由端箱体4或输出端箱体3，呼吸系统包括油雾分离器和辅助风机，辅助风机与油雾分离器连接，辅助风机能够将v型机架11和油底壳5形成的腔室中的油雾抽入油雾分离器，油雾分离器从中分离出滑油和空气，分离出的滑油经油管回流至v型机架11并落回油底壳5，分离出的空气流入废气涡轮增压器。
62.优选的，船用高速发动机还包括电气控制系统，电气控制系统与增压系统、共轨燃油系统、润滑系统、冷却系统、呼吸系统和起动马达72的传感器或执行器连接，用于控制或监测上述系统工作，以实现整机按需求运行。电气控制系统可采集机架组件1内的油气压力，并根据目标压力值调整呼吸系统中的辅助风机的转速。
63.可选的，v型机架11的两侧对称布置两个燃油共轨管，并且v型机架11表面还设有第一安装凸台15，可用于悬挂其它附件，如油管、水管、支架、滤器等。
64.进一步地，v型机架11内还设有凸轮轴102，凸轮轴102通过输出端齿轮组件9与曲轴101的曲轴齿轮传动连接。
65.可选的，输出端箱体3内部具有输出端齿轮组件9和飞轮组件314的安装空间，上部具有空冷器81的安装空间，输出端箱体3的内部还设有具有对称的空气流动腔31用于连接进气集管82，两侧具有对称设置且与机架组件1中的低温循环水道67相连的低温连接水道32，两侧还具有高压燃油泵71和起动马达 72的安装空间。
66.可选的，输出端箱体3的表面设有第二安装凸台33，可用于悬挂其它附件。
67.进一步地的，自由端箱体4的内部具有自由端齿轮组件412和扭振减震器 315的安装空间，上部具有滑油换热器522、滑油滤器523高温水换热器64、低温水换热器62和膨胀水箱65的安装空间，下部具有滑油泵521、高温水泵61、低温水泵63和外循环水泵68的安装空间，其内部还设有分别连接主滑油道54、高温循环水道66、低温循环水道67的流道。
68.可选的，自由端箱体4的表面设有第三安装凸台411，可用于悬挂其它附件。
69.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：

1.一种船用高速发动机，其特征在于，包括机架组件(1)、气缸组件(2)、输出端箱体(3)、自由端箱体(4)、动力传递组件、正时机构、齿轮组件、共轨燃油系统、润滑系统、冷却系统、增压系统、呼吸系统和控制系统，所述机架组件(1)承载所述气缸组件(2)、所述动力传递组件、所述正时机构和所述增压系统，所述输出端箱体(3)设于所述机架组件(1)的输出端，所述输出端箱体(3)承载所述共轨燃油系统的高压燃油泵(71)以及所述增压系统的空冷器(81)，所述自由端箱体(4)设于所述机架组件(1)的自由端，所述自由端箱体(4)承载所述润滑系统、所述冷却系统以及所述齿轮组件。2.根据权利要求1所述的船用高速发动机，其特征在于，所述机架组件(1)包括v型机架(11)和轴承盖(12)，所述v型机架(11)上设有多个沿倾斜方向上下贯穿的气缸安装腔(13)以及沿长度方向延伸的传动腔(14)，所述气缸安装腔(13)的上端开口分布于所述v型机架(11)上端的两侧，所述气缸安装腔(13)的下端开口与所述传动腔(14)连通，所述气缸组件(2)包括多个气缸单元，所述气缸单元一一对应的安装于所述气缸安装腔(13)，所述动力传递组件安装于所述传动腔(14)，所述轴承盖(12)安装于所述传动腔(14)的下端开口。3.根据权利要求2所述的船用高速发动机，其特征在于，所述动力传递组件包括连杆、曲轴(101)、平衡块、飞轮和扭振减震器(315)，所述曲轴(101)设于所述传动腔(14)中并沿所述v型机架(11)的长度方向设置，所述连杆连接所述曲轴(101)和所述气缸单元中的活塞(23)，所述平衡块安装于所述曲轴(101)上，所述飞轮和所述扭振减震器(315)分别与所述曲轴(101)的两端连接，所述飞轮设于所述输出端箱体(3)中，所述扭振减震器(315)设于所述自由端箱体(4)中。4.根据权利要求3所述的船用高速发动机，其特征在于，所述齿轮组件包括输出端齿轮组件(9)和自由端齿轮组件(412)，所述输出端齿轮组件(9)设置于所述输出端箱体(3)中，所述自由端齿轮组件(412)设置于所述自由端箱体(4)中，所述输出端齿轮组件(9)和所述自由端齿轮组件(412)分别与所述动力传递组件的所述曲轴(101)的曲轴齿轮连接，所述曲轴(101)通过所述输出端齿轮组件(9)通过所述飞轮向外输出动力，所述曲轴(101)通过所述输出端齿轮组件(9)和所述自由端齿轮组件(412)将动力传递至所述正时组件、所述共轨燃油系统、所述润滑系统和所述冷却系统的驱动零部件。5.根据权利要求2所述的船用高速发动机，其特征在于，所述增压系统还包括废气涡轮增压器、开关阀、调节阀、进气管系、进气集管(82)、排气管系和排气集管(83)，所述排气集管(83)与所述气缸单元的排气端连通，所述排气集管(83)通过所述排气管系与所述废气涡轮增压器的涡轮端连通，所述废气涡轮增压器的压气端与所述进气管系连通，所述进气管系和所述空冷器(81)连通，所述空冷器(81)通过所述进气集管(82)与所述气缸单元的进气端连通，经所述排气集管(83)和所述排气管系进入所述废气涡轮增压器的废气能够驱动所述废气涡轮增压器运转，以将外界空气压入所述进气管系，外界空气依次通过所述空冷器(81)和所述进气集管(82)之后被输送至所述气缸单元内，所述废气涡轮增压器设有多个，其中一个所述废气涡轮增压器设置为常开，其余所述废气涡轮增压器可通过所述开关阀进行切入或切出使用，所述开关阀位于其余所述废气涡轮增压器的涡轮端和压气端，所述进气管系还与所述排气集管(83)连通，所述进气管系与所述排气集管(83)之间通过所述调节阀控制通断。6.根据权利要求5所述的船用高速发动机，其特征在于，所述润滑系统包括滑油泵
(521)、滑油换热器(522)、滑油滤器(523)和滑油温控阀组件，所述滑油泵(521)安装于所述自由端箱体(4)的底端，所述滑油换热器(522)和所述滑油滤器(523)均安装于所述自由端箱体(4)的上端，所述机架组件(1)、输出端箱体(3)、自由端箱体(4)上均设有滑油流道(53)，所述机架组件(1)内设有两个主滑油道(54)，两个所述主滑油道(54)沿长度方向贯穿所述v型机架(11)且相对所述v型机架(11)的中心轴线对称设置。7.根据权利要求6所述的船用高速发动机，其特征在于，所述冷却系统由相互独立的高温循环和低温循环组成，所述冷却系统包括高温水泵(61)、高温水换热器(64)、低温水泵(63)、低温水换热器(62)、外循环水泵(68)、膨胀水箱(65)、高温水温控阀组件、低温水温控阀组件、单向阀，所述机架组件(1)内设有两个所述高温循环水道(66)，两个所述高温循环水道(66)沿长度方向贯穿所述v型机架(11)且相对所述v型机架(11)的中心轴线对称设置，两个所述低温循环水道(67)沿长度方向贯穿所述v型机架(11)且相对所述v型机架(11)的中心轴线对称设置；在所述高温循环中，所述高温水泵(61)向所述高温循环水道(66)供水，高温水流经所述气缸单元和所述废气涡轮增压器以实现降温，降温后流出的冷却水经过所述高温水温控阀组件后，一部分流至所述高温水泵(61)，另一部分经过所述高温水换热器(64)后流至所述高温水泵(61)，所述膨胀水箱(65)的高温水腔室与所述高温水泵(61)后的高温水管路连接；在所述低温循环中，所述低温水泵(63)向所述低温循环水道(67)供水，低温水依次流经所述空冷器(81)和所述滑油换热器(522)，降温后流出的冷却水一部分流入所述低温水温控阀组件，另一部分经过所述低温水换热器(62)后流至所述低温水温控阀组件，两部分低温水在所述低温水温控阀组件混流后进入所述低温水泵(63)，所述膨胀水箱(65)的低温水腔室与所述低温水泵(63)后的低温水管路连接；所述外循环水泵(68)将外循环水吸入所述高温水换热器(64)和所述低温水换热器(62)，所述高温水换热器(64)能够冷却所述高温循环的冷却水，所述低温水换热器(62)能够冷却所述低温循环的冷却水。8.根据权利要求6所述的船用高速发动机，其特征在于，还包括呼吸系统，所述呼吸系统可设于所述自由端箱体(4)或所述输出端箱体(3)，所述呼吸系统包括油雾分离器和辅助风机，所述辅助风机与所述油雾分离器连接，所述辅助风机能够将所述v型机架(11)和油底壳(5)形成的腔室中的油雾抽入所述油雾分离器，所述油雾分离器从中分离出滑油和空气，分离出的滑油经油管回流至所述v型机架(11)并落回所述油底壳(5)，分离出的空气流入常开的所述废气涡轮增压器。9.根据权利要求2所述的船用高速发动机，其特征在于，所述共轨燃油系统还包括低压燃油泵、高压分配块、两个燃油共轨管、多个喷油器、高压油管、低压分配块、低压集油盒和燃油滤器，所述低压燃油泵、所述燃油滤器、所述高压燃油泵(71)和所述高压分配块依次通过管路连通，两个所述燃油共轨管沿长度方向贯穿所述v型机架(11)且相对所述v型机架(11)的中心轴线对称设置，所述高压分配块同时与两个所述燃油共轨管连通，所述喷油器设于所述气缸单元上且一一对应设置，所述喷油器能够将所述燃油共轨管中的燃油喷入其对应的所述气缸单元中，所述高压燃油泵(71)和所述喷油器还与所述低压集油盒连通，所述高压分配块还与所述低压分配块连通，所述低压集油盒和所述低压分配块能够将回油导
至油柜。10.根据权利要求1至9任一项所述的船用高速发动机，其特征在于，所述输出端箱体(3)中还设有起动马达(72)，所述起动马达(72)与所述动力传递组件选择性传动连接，所述起动马达(72)能够驱动所述动力传递组件转动。

技术总结

本发明涉及船用发动机技术领域，公开一种船用高速发动机，包括机架组件、输出端箱体、自由端箱体、气缸组件、动力传递组件、正时机构、齿轮组件、燃油系统、润滑系统、冷却系统、增压系统、呼吸系统和控制系统。机架组件与输出端箱体、自由端箱体连接，三者共同用于承载其它零部件与系统。机架组件主要承载了气缸组件、动力传递组件、正时机构和增压系统。输出端箱体主要承载了共轨燃油系统的高压燃油泵、增压系统的空冷器以及输出端齿轮组件、起动马达。自由端箱体主要承载了润滑系统的滑油泵、滑油换热器、冷却系统的部分以及自由端齿轮组件。该船用高速发动机整体结构紧凑，可实现更大的功率输出，同时船用高速发动机的集成化程度更高。高。高。