ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F02B67/00 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкции рядных и V-образных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известны ДВС, включающие верхний и нижний картеры, втулки цилиндров, коленчатый вал, шатуны, поршневые пальцы, поршни и головки цилиндров с механизмом газораспределения, топливный насос высокого давления, масляный и водяной насосы и агрегаты, обеспечивающие работу двигателя, привод указанных механизмов и агрегатов, выполненный с помощью конических шестерен и вертикальных валиков, размещенных в расточках верхнего и нижнего картеров (см. например, книги М.М. Маслеников и М.С. Рапипорт "Авиационные поршневые двигатели" - Государственное издательство оборонной промышленности. Москва, 1951 г. , "Дизели Д12. Руководство по эксплуатации Д12. РЭ". П.О. Полиграфист, Барнаул, 1989 г., "Судовые дизели Д6. Руководство по эксплуатации ЗД6 РЭ". П.О. Полиграфист, Барнаул, 1988 г.).

Известен также ДВС, являющийся прототипом предлагаемого решения, включающий верхние и нижние части картера, втулки цилиндров, коленчатый вал, шатуны, поршневые пальцы, поршни и головки цилиндров с механизмом газораспределения, топливный насос высокого давления, масляный и водяной насосы и агрегаты, обеспечивающие работу двигателя, привод указанных механизмов и агрегатов, выполненный с помощью прямозубых цилиндрических шестерен, размещенных в полости, отлитой заодно с картером двигателя (см. например, книгу "Дизели ЗД20С2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации". Москва, с. 106).

Указанный ДВС обладает рядом существенных недостатков:
- вероятность окончательного брака верхнего и нижнего картеров или блок-картера при производственном браке с отдельным элементом каждого, будь то или расточка под коленчатый вал, цилиндропоршневую группу или собственно передачу;
- невосстанавливаемость двигателя в целом при поломке какого-либо элемента блока при вполне работоспособных остальных элементах блока и двигателя;
- невозможность быстрого реагирования на требования рынка по производству двигателей с различным числом цилиндров или другой размерности без существенной переналадки действующего производства;
- невозможность иметь одновременно на производстве гаммы двигателей различной, но близкой размерности.

Задача состоит в обеспечении расширения мощностного ряда ДВС с обеспечением полной технологической преемственности действующего производства.

Решение задачи достигается за счет того, что в ДВС, включающем верхний и нижний картеры, втулки цилиндров, коленчатый вал, шатуны, пальцы, поршни и головки цилиндров с механизмом газораспределения, топливный насос высокого давления, масляный и водяной насосы и другие агрегаты, обеспечивающие работу двигателя, а также дополнительные агрегаты, устанавливаемые по требованию заказчика, и привод всех указанных механизмов и агрегатов, согласно предложению, привод всех указанных механизмов и агрегатов выполнен в виде цилиндрических зубчатых передач, смонтированных в автономных коробках, прифланцованных к картеру двигателя с переднего и заднего торцев, взаимодействующих с шестернями, закрепленными на концах коленчатого вала и входящих в расточки коробок.

Коробки могут быть выполнены с внутренней и наружной стенками, внутренние полости коробок и картера сообщены между собой через отверстия во внутренних стенках коробок, ограниченные внутренним периметром фланцев соответствующих торцев картера.

Передние стенки коробок могут быть выполнены в виде крышек, прикрепленных к корпусам коробок. Может быть выполнен кожух маховика заодно с наружной стенкой коробки, установленной на заднем торце двигателя, цапфа передней опоры двигателя заодно с наружной стенкой коробки, установленной на переднем торце двигателя, отъемной от передней коробки и сцентрирована с осью коленчатого вала в сквозной расточке в наружной стенке коробки установкой уплотнения коленчатого вала внутри цапфы. Цапфа передней опоры может быть выполнена заодно с крышкой коробки.

Предлагаемая конструкция ДВС обеспечивает возможность:
производить изготовление и сборку коробок привода газораспределения и агрегатов на отдельном, специализированном участке;
производить обкатку коробок на безмоторных стендах, что позволяет выявить и устранить производственные дефекты до общей сборки и обкатки дизеля;
позволяет комплектование ими рядных двигателей с различным числом цилиндров и V-образных двигателей с одинаковым развалом блоков и числом цилиндров 6, 8 и 12;
позволяет изменять размерность серийно изготавливаемых двигателей с обеспечением технологической преемственности действующего производства;
осуществлять быструю замену вышедших из строя коробок передач и привода агрегатов на заранее изготовленные и обкатанные без полной разборки двигателя;
осуществлять специализированный ремонт коробок передач и привода агрегатов.

Таким образом решается поставленная задача расширения мощностного ряда ДВС с обеспечением полной технологической преемственности действующего производства.

Новые существенные признаки предлагаемого решения не присущи другим известным конструкциям. Совокупность существенных признаков заявленного решения необходима и достаточна для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата и решения поставленной задачи.

Для пояснения изобретения приводится пример выполнения рядного четырехцилиндрового двигателя с автономными коробками привода механизма газораспределения, топливного насоса, масляных и водяных насосов и других агрегатов, обеспечивающих работу двигателя, а также дополнительных агрегатов, устанавливаемых по требованию заказчика, где:
на фиг. 1 приведен двигатель внутреннего сгорания - продольный разрез,
на фиг. 2 - поперечный разрез двигателя,
на фиг. 3 - вид сбоку на двигатель.

Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания включает картер двигателя 1, представляющий собой корпусную конструкцию, разделенную поперечными перегородками на четыре цилиндровых отсека с выполненными в них расточками под установку втулок цилиндров 2. В перегородках картера расположены пять гнезд для коренных подшипников с вкладышами 3, в которых установлен коленчатый вал 4, имеющий колена с закрепленными на них шарнирно шатунами 5. В верхние головки шатунов 5 запрессованы втулки, выполненные из антифрикционного материала, в которые вставлен палец 6, входящий в бобышки поршня 7. К верхней плоскости картера стяжными болтами прикреплены головки цилиндров 8. Головки цилиндров 8 имеют цилиндрические выточки, которые вместе с днищами поршней образуют камеры сгорания. Каждая камера соединена каналами с впускными окнами на одной стороне головки и с впускными - на другой. В местах выхода каналов в камеру сгорания запрессованы седла клапанов 9. Соосно с седлами клапанов выполнены специальные расточки, в которые запрессованы направляющие втулки 10 клапанов. Клапаны, впускной 11 и выпускной 12, приводятся в движение распределительными валами 13, размещаемыми в подшипниках в корпусе механизма газораспределения 14. Нижняя полость картера закрыта нижним картером 15, являющимся резервуаром для хранения масла.

Торцы картера 1 имеют развитые фланцы, к которым через прокладки 16 и 17 прикреплены к заднему торцу коробка 18 передачи к механизму газораспределения 14, топливному насосу 19, водяному насосу 20, масляному насосу 21 и к переднему торцу коробка 22 привода к дополнительным агрегатам: насосу гидросистемы 23, воздушному компрессору 24 и зарядному генератору 25 (фиг. 3).

Коробка 18 передачи имеет присоединенный или прилитый к наружной стенке кожух маховика 26 с фланцем 27 для стыковки с внешним потребителем. В кожухе маховика 26 помещен маховик 28, прикрепленный болтами 29 к одному торцу коленчатого вала 4. На этом же конце коленчатого вала напрессована шестерня 30, входящая в полость коробки 18 передачи через расточку 31, от которой посредством перебора шестерен 32 осуществлена передача вращения к механизму газораспределения 14, топливному насосу 19, водяному насосу 20 и масляному насосу 21. Уплотнение коленчатого вала осуществлено резино-металлической манжетой 33, помещенной в расточку 34 коробки.

Второй конец коленчатого вала также имеет напрессованную шестерню 35, входящую в полость коробки 22 привода агрегатов через расточку 36. От шестерни 35 перебором шестерен 37 осуществлена передача вращения к насосу гидросистемы 23, воздушному компрессору 24 и зарядному генератору 25. Уплотнение коленчатого вала осуществлено резино-металлической манжетой 38, помещенной в расточку 39 коробки.

Коробки 18 и 22 выполнены соответственно с наружной и внутренней (со стороны крепления к картеру) стенками, внутренние полости коробок 18, 22 и картера 1 сообщены между собой через отверстия во внутренних стенках коробок, ограниченные внутренним периметром фланцев соответствующих (переднего и заднего) торцев картера 1. Вместо коробки 18 привода агрегатов может быть установлена крышка, закрывающая торец картера (на фиг. не показана). Коробки 18 и 22 могут быть прифланцованы только к верхней части картера, если верхний и нижний картер 1 не имеют общего торцевого фланца.

Передние стенки коробок 18 и 22 могут быть выполнены в виде крышек, прикрепленных к корпусам коробок. Цапфа передней опоры 40 двигателя выполнена заодно с наружной стенкой коробки 22 или крышкой, закрывающей ее или отъемной от коробки 22 и сцентрирована с осью коленчатого вала 4 в сквозной расточке в наружной стенке коробки 22.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкции рядных и V-образных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Изобретение позволяет обеспечить расширение мощности ряда ДВС с полной технологической преемственностью действующего производства. ДВС содержит картер 1, втулки цилиндров 2, коленчатый вал 4, шатуны 5, пальцы 6, поршни 7, головки цилиндров 8 с механизмом газораспределения 14, топливный насос 19, масляный 21 и водяной 20 насосы, насос гидросистемы 23, воздушный компрессор 24 и зарядный генератор 25. Привод навесных агрегатов 14, 19, 20, 21, 23, 24, 25 выполнен в виде цилиндрических зубчатых передач, смонтированных в автономных коробках 18, 22. Коробки 18, 22 выполнены с внутренней и наружной стенками. Внутренние полости коробок 18 и 22 и картера 1 сообщены между собой. Передние стенки коробок 18 и 22 могут быть выполнены в виде крышек, а кожух маховика 26 - заодно с наружной стенкой коробки 18. Цапфа 40 передней опоры двигателя может быть выполнена заодно с наружной стенкой коробки 22 или отъемной от нее. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, включающий верхний и нижний картеры, втулки цилиндров, коленчатый вал, шатуны, пальцы, поршни и головки цилиндров с механизмом газораспределения, топливный насос высокого давления, масляный и водяной насосы и агрегаты, обеспечивающие работу двигателя, а также дополнительные агрегаты, устанавливаемые по требованию заказчика, и привод всех указанных механизмов и агрегатов, отличающийся тем, что привод всех указанных механизмов и агрегатов выполнен в виде цилиндрических зубчатых передач, смонтированных в автономных коробках, прифланцованных к картеру двигателя с переднего и заднего торцов и взаимодействующих соответственно с шестернями, закрепленными на концах коленчатого вала и входящих в расточки коробок. 2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что коробки выполнены с внутренней и наружной стенками, внутренние полости коробок и картера сообщены между собой через отверстия во внутренних стенках коробок, ограниченные внутренним периметром фланцев соответствующих торцов картера. 3. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что передние стенки коробок выполнены в виде крышек, прикрепленных к корпусам коробок. 4. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что кожух маховика выполнен заодно с наружной стенкой коробки, установленной на заднем торце двигателя. 5. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что цапфа передней опоры двигателя выполнена заодно с наружной стенкой коробки, установленной на переднем торце двигателя. 6. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что цапфа передней опоры двигателя выполнена отъемной от передней коробки и сцентрирована с осью коленчатого вала в сквозной расточке в наружной стенке коробки, а внутри цапфы установлено уплотнение коленчатого вала. 7. Двигатель внутреннего сгорания по пп.1 и 3, отличающийся тем, что цапфа передней опоры выполнена заодно с крышкой.