ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК F02F1/00 F04B39/12 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в поршневых машинах, а именно в двигателях внутреннего сгорания и поршневых компрессорах.

Известны двигатели внутреннего сгорания (1), имеющие газовый стык, не разгруженный от раскрывающего действия газовых сил, в которых для соединения гильз цилиндров с головкой блока использована стальная опорная плита, в расточки которой посадочным поясом устанавливаются гильзы цилиндров, опирающиеся буртами на эту плиту. С помощью анкерных шпилек головка блока, опорная плита и картер двигателя образуют единый узел и стык обеспечивается путем затяжки этих шпилек. Эта конструкция имеет ряд существенных недостатков, так как для обеспечения надежности работы необходимы усилия затяжки анкерных связей, значительно превышающие усилия от газовых сил в цилиндре при вспышке. Это вызывает необходимость использования анкерных шпилек повышенной жесткости, приводит к перегрузке деталей блока или блок-картера в местах заделки шпилек, к деформации посадочных и опорных буртов плиты, гильз, головок блока, искажению геометрии рабочей поверхности гильз цилиндра, особенно в легких форсированных дизелях с корпусными деталями из алюминиевых или магниевых сплавов. Несмотря на значительные усилия затяжки анкерных шпилек, создающие "запас стыка", такие конструкции не допускают значительного форсирования двигателя по максимальным давлениям сгорания в цилиндре.

Надежное уплотнение газового стыка достигается в двигателях с "разгруженным" газовым стыком, например в конструкциях с подвесными гильзами (2), в которых уплотнение достигается заворачиванием гильз цилиндров в головку блока по специальной уплотняющей резьбе, либо установкой гильз в головку блока с натягом. Такие конструкции весьма сложны технологически, имеют высокую трудоемкость изготовления, неремонтабельны при износах цилиндровой группы, так как гильзы цилиндров и головка блока в узле замене не подлежат.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой конструкции двигателя внутреннего сгорания является выбранный в качестве прототипа двигатель (3), в котором опорная поверхность гильзы находится в приливе нижней части блока. При более низком расположении опорной плоскости гильзы улучшается охлаждение ее верхней части и поршневых колец, при этом можно избежать коробления наиболее нагретого верхнего пояса гильзы. Для обеспечения надежности газового стыка торец гильзы должен несколько выступать над опорной плоскостью блока. Тогда основная часть силы затяжки шпилек приходится на фланец гильзы. При этом выступание каждой гильзы над верхней плоскостью картера при наличии общей головки блока должно укладываться в жесткие пределы, чтобы обеспечить обжатие каждого торца гильзы. Это требует обеспечения жестких требований к глубине расточки под гильзу в картере и высоте гильз. Эти требования обеспечиваются селективной подборкой гильз по высоте, подбором регулировочных уплотнительных колец, подкладываемых под нижний торец гильзы. Все это усложняет изготовление, сборку и ремонт двигателя. По такой схеме выполнены двигатели автомобилей ГАЗ-66, ГАЗ-13, М-412. Недостатки конструкции (1) присущи и этому двигателю. Гильза цилиндров не разгружена от действия сил затяжки силовых шпилек, крепящих головку к картеру двигателя, что вызывает коробление гильзы. Дополнительные нагрузки на гильзу вызывают неравномерное выступание гильз над верхней плоскостью картера.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения газового стыка с одновременным упрощением технологии производства, сборки и ремонта двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, состоящем из блока цилиндров и состыкованной с ним при помощи анкерных болтов, завернутых в блок, головки цилиндров, размещенных в расточках блока гильз цилиндров, в нижней части каждой из которых установлена опорная плита, поджимающая гильзу через ее нижний торец при помощи болтов, ввернутых в головку и расположенных в сквозных сверленых отверстиях блока цилиндров.

Во втором варианте двигатель выполнен с полыми анкерными болтами, стягивающими головку цилиндров с блоком. Внутри этих болтов размещены болты, стягивающие между собой через опорную плиту головку и гильзу цилиндров.

Третий, упрощенный вариант конструкции - в двигателе болты, поджимающие через опорную плиту гильзу к головке цилиндра, ввернуты в блок цилиндров.

Наличие новых существенных признаков в предлагаемом двигателе внутреннего сгорания позволяет повысить надежность уплотнения газового стыка с одновременным упрощением изготовления, сборки и ремонта двигателя. Новые существенные признаки предлагаемого двигателя внутреннего сгорания не присущи известным решениям (аналогу и прототипу) той же задачи.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения достаточна и необходима для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - поставленной задачи.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан поперечный разрез двигателя (уплотнения газового стыка), на фиг. 2 и фиг. 3 показаны варианты исполнения двигателя внутреннего сгорания по обеспечению газового стыка.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1) состоит из блока цилиндров 1. При помощи анкерных блоков 2, завернутых в блок цилиндров 1, головка цилиндров 3 притянута к верхней опорной плоскости блока цилиндров 1. В расточках блока 1 установлены гильзы цилиндров 4. Верхний торец гильзы цилиндров 4 упирается в головку цилиндров 3. В нижней части каждой гильзы 4 установлена опорная плита 5, поджимающая гильзу 4 через ее нижний торец при помощи болтов 6, ввернутых в головку 3 и расположенных в сквозных сверленых отверстиях 7 блока 1. Усилие от действия газовых сил в цилиндре на головку 3 воспринимается анкерными болтами 2. С целью создания герметичного уплотнения водяной полости рубашки охлаждения 8 в ее кольцевых канавках установлены уплотнительные кольца 9. Прорыв газов из камеры сгорания по стыку головки 3 и верхнего торца гильзы 4 предотвращается болтами 6, стягивающими между собой головку 3 и гильзу 4. Действие газовых сил, открывающих головку 3 от картера, воспринимается болтами 2. При этом уплотнение стыка головки 3 и верхнего торца гильзы 4 остается разгруженным от раскрывающего действия газовых сил в цилиндре. Поэтому усилие прижатия гильзы 4 через опорную плиту 5 болтами 6 значительно меньше, чем усилие прижатия головки 3 к блоку 1.

Сборка двигателя осуществляется следующим образом. Анкерными болтами 2 головка цилиндра 3 притягивается к блоку цилиндров 1. Затем изнутри картера гильзы цилиндров 4 вставляются в свои расточки, накрываются опорной плитой 5 и заворачиваются болты 6.

Предлагаемая конструкция двигателя и уплотнения газового стыка, сочетая в себе элементы известных конструкций газового стыка с подвесными гильзами и конструкций с силовыми анкерными связями, обеспечивает высокую надежность при работе с максимальными давлениями сгорания в цилиндрах, улучшает технологию производства.

На фиг. 2 показан вариант конструкции двигателя внутреннего сгорания, в котором анкерные болты 2 выполнены полыми, внутри них расположены болты 6, вворачиваемые снаружи в опорную плиту 5 и поджимающие через нее гильзу 4 к головке 3. Принципиально этот вариант не отличается от основного. Однако в этой конструкции возможно осуществление подзатяжки болтов 6 при ослаблении момента затяжки без разборки двигателя.

На фиг. 3 показан вариант конструкции двигателя внутреннего сгорания и уплотнения газового стыка, в котором болты 6 ввернуты не в головку 3, а в блок цилиндров 1. Это несколько ухудшает надежность уплотнения газового стыка, так как анкерные болты 2 дополнительно нагружаются усилием затяжки болтов 6. Однако конструкция головки цилиндров 3 из-за отсутствия резьбовых отверстий под болты упрощается. Этот вариант приемлем при незначительной затяжке болтов 6 и их высоком относительном удлинении, чтобы не раскрылся газовый стык при ослаблении затяжки анкерных болтов 2.

Источники информации
1. Патент ФРГ N 824125, кл. 46 C 15.

2. М. М.Масленников, М.С.Рапипорт. Авиационные поршневые двигатели. Государственное издательство оборонной промышленности, М., 1951, с.487, фиг. 260, 261, с. 492, фиг. 266.

3. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова, М., Машиностроение, 1984 г., с. 313 - 314, рис. 232 б, в (прототип).

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в поршневых машинах, а именно в двигателях внутреннего сгорания и поршневых компрессорах. Двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров, состыкованную с ним анкерными болтами, завернутыми в блок, головку цилиндров, размещенные в расточках блока гильзы цилиндров, верхний торец которых упирается в головку. В нижней части каждой гильзы цилиндров установлена опорная плита, поджимающая гильзу через ее нижний торец при помощи болтов, ввернутых в головку и расположенных в сквозных сверленых отверстиях блока цилиндров. Двигатель внутреннего сгорания по второму варианту отличается тем, что внутри анкерных болтов, стягивающих головку цилиндров с блоком цилиндров, выполненными полыми, размещены болты, стягивающие между собой через опорную плиту головку и гильзу цилиндров. В третьем, упрощенном варианте, двигатель внутреннего сгорания отличается тем, что болты, поджимающие через опорную плиту гильзу к головке цилиндров, ввернуты в блок цилиндров. Изобретение позволяет повысить надежность уплотнения газового стыка блока цилиндров и головки цилиндров, упростить технологию производства, сборки и ремонта двигателя. 3 с. п.ф-лы, 3 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, состоящий из блока цилиндров и состыкованной с ним при помощи анкерных болтов, завернутых в блок, головки цилиндров и размещенных в расточках блока гильз цилиндров, верхний торец которых упирается в головку цилиндров, отличающийся тем, что в нижней части каждой гильзы цилиндров установлена опорная плита, поджимающая гильзу через ее нижний торец при помощи болтов, ввернутых в головку цилиндров и расположенных в сквозных сверленых отверстиях блока цилиндров. 2. Двигатель внутреннего сгорания, состоящий из блока цилиндров и состыкованной с ним при помощи анкерных болтов, завернутых в блок, головки цилиндров и размещенных в расточках блока гильз цилиндров, верхний торец которых упирается в головку цилиндров, отличающийся тем, что в нижней части каждой гильзы цилиндров установлена опорная плита, поджимающая гильзу через ее нижний торец к головке цилиндров при помощи болтов, размещенных внутри полых анкерных болтов, стягивающих головку цилиндров с блоком цилиндров. 3. Двигатель внутреннего сгорания, состоящий из блока цилиндров и состыкованной с ним при помощи анкерных болтов, завернутых в блок, головки цилиндров и размещенных в расточках блока гильз цилиндров, верхний торец которых упирается в головку цилиндров, отличающийся тем, что в нижней части каждой гильзы цилиндров установлена опорная плита, поджимающая гильзу через ее нижний торец к головке цилиндров при помощи болтов, ввернутых в блок цилиндров.