РУБАШКА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК F01P3/02 F02F1/10 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в частности в многоцилиндровых дизелях.

Известны рубашки блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением (см. , например, книгу "Дизели ЗД20. Руководство по эксплуатации ЗД20РЭ, СССР. М., Внешторгиздат, Изд. 7455Н, с. 6, рис. 2 и M. M. Macленников, М.С. Рапипорт "Авиационные поршневые двигатели", М., Государственное издательство оборонной промышленности, 1951), с установленными в них "мокрыми" съемными втулками цилиндров, когда стальные иди чугунные втулки цилиндров с внешней стороны непосредственно омываются охлаждающей жидкостью. Съемные "мокрые" втулки цилиндров установлены в цилиндрические расточки рубашки цилиндров. Нижней кольцевой поверхностью опорного фланца втулка прижата к расточке в блоке рубашек. Посадочный поясок опорного фланца втулки устанавливают с зазором, с учетом расширения верхней наиболее нагретой части втулки.

Втулка сопряжена с рубашкой цилиндров по двум цилиндрическим опорным поясам - верхнему и нижнему, по скользящей или ходовой посадке. Уплотнение поясов осуществлено резиновыми кольцами, уложенными в кольцевые канавки, выполненные во втулке цилиндра. Реже кольцевые канавки под резиновые кольца выполняют в рубашках блока цилиндров. Цилиндрические опорные пояса втулки цилиндра, расположенные сверху и снизу втулки, одновременно являются центрирущими элементами втулки, обеспечивающими необходимую установку втулки цилиндра в рубашке.

Охлаждающая жидкость подается циркуляционным насосом в блок цилиндров через патрубок, расположенный в нижней части рубашки цилиндров с торца двигателя, далее охлаждающая жидкость протекает вдоль блока и поднимается вверх через водоперепускные каналы в головку блока цилиндров. В головке охлаждающая жидкость заполняет весь объем между стенками камеры сгорания, патрубков клапанов и наружными стенками головки, после чего отводится из двигателя с торца, противоположного подводу.

Недостатками описанной рубашки жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания являются:
- неравномерность распределения жидкости по периметру втулки цилиндра, приводящая к появлению застойных зон и, как следствие, зон местного перегрева втулок цилиндров;
- неравномерность распределения жидкости вдоль блока цилиндров, приводящая к неравномерному охлаждению отдельных цилиндров;
- высокие вибрации втулки цилиндра от перекладки поршня, обусловленные двухопорной заделкой втулки и защемлением верхнего бурта втулки, приводящие к повышенному износу цилиндро-поршневой группы и повышенному расходу смазки;
- кавитационные разрушения втулок цилиндров и рубашек цилиндров, вследствие вибрации втулок цилиндров от перекладки поршней и больших местных перепадов скоростей охлаждающей жидкости в зарубашечном пространстве, приводящих к местным разрывам сплошности потока.

Известна также принимаемая за прототип предлагаемого решения рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания по авторскому свидетельству СССР 699219 по кл. F 02 F 1/10, 1977, содержащая, наряду с верхним и нижним опорными поясами для втулок цилиндров, также промежуточный опорный пояс в виде кольцевого ребра, разделяющего полость охлаждения рубашки на нижнюю полость охлаждения, соединенную с подводящим коллектором, и верхнюю кольцевую полость охлаждения, соединенную с отходящим коллектором и с нижней полостью каналами, выполненными в кольцевом ребре.

Известная конструкция рубашки жидкостного охлаждения недостаточно эффективно охлаждает наиболее теплонапряженные зоны втулки и головки цилиндров, имеет неупорядоченное движение охлаждающей жидкости в зарубашечном пространстве блока цилиндров, недостаточный навигационный запас в этом зарубашечном пространстве.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности охлаждения втулки и головки цилиндров, обеспечение упорядоченности движения жидкости в зарубашечном пространстве блока цилиндров, повышение кавитационного запаса в этом зарубашечном пространстве для снижения кавитационного износа втулок цилиндров и блока цилиндров.

Решение задачи осуществляется за счет того, что в рубашке жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащей верхний и нижний опорные пояса для втулок цилиндров, а также размещенный между ними промежуточный опорный пояс в виде кольцевого ребра, разделяющего полость охлаждения на нижнюю полость охлаждения, соединенную с подводящим коллектором, и верхнюю кольцевую полость охлаждения, соединенную с каналом отвода жидкости в головку цилиндров двигателя и с нижней полостью каналами, выполненными в кольцевом ребре, согласно изобретению нижняя полость охлаждения дополнительно соединена вертикальными каналами, выполненными в перегородках рубашки, с полостью охлаждения головки блока цилиндров. Оси каналов в кольцевом ребре, соединяющих нижнюю полость охлаждения с верхней, выполнены пересекающимися кверху к осям цилиндров, а также скрещивающимися относительно оси цилиндров и развернуты в одну сторону. В промежуточном опорном поясе установлено демпфирующее кольцо, контактирующее с втулкой цилиндра.

Предлагаемая конструкция позволяет снизить уровень вибраций втулок цилиндров, повысить кавитационный запас в зарубашечном пространстве блока за счет установки промежуточной демпфирующей опоры втулки цилиндров и упорядоченности течения охлаждающей жидкости по отсекам блока, обеспечивая тем самым увеличение моторесурса дизеля.

Таким образом, поставленная задача решается за счет предложенной конструкции рубашки жидкостного охлаждения с созданием системы протока охлаждающей жидкости.

Новые существенные признаки предлагаемого решения не присущи другим известным конструкциям.

Совокупность существенных признаков заявленного изобретения необходима и достаточна для достижения обеспечиваемого избретением технического результата и решения поставленной задачи.

Для пояснения изобретения приводится пример выполнения рубашки жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, где на фиг.1 изображена предлагаемая рубашка (разрез А-А на фир.2); на фиг.2 - предлагаемая рубашка (поперечный разрез).

Предлагаемая рубашка 1 цилиндров жидкостного охлаждения имеет три опорных цилиндрических пояса, сопрягаемых с втулкой цилиндра 2.

Верхний 3 и нижний 4 пояса являются опорными и сопряжение по ним осуществлено по ходовой посадке. Третий, промежуточный, пояс 5 в виде кольцевого ребра является поддерживающим и контактирует с зоной 6 втулки цилиндров через демпфирующее кольцо 7. Уплотнение нижнего пояса 4 осуществлено резиновыми кольцами 8 и 9, уложенными в кольцевые канавки, выполненные в рубашке цилиндров 1. Уплотнение верхнего пояса 3 выполнено резиновым кольцом 10, уложенным в канавку, проточенную во втулке цилиндров 2. Демпфирующее кольцо 7 уложено в профильную канавку, выполненную в рубашке 1.

Цилиндрические опорные пояса 3 и 4, расположенные сверху и снизу рубашки 1, одновременно являются центрирующими элементами втулки цилиндров 2, обеспечивающими необходимую установку втулки цилиндра в рубашке. Нижней кольцевой поверхностью 11 опорного фланца 12 втулка прижимается к расточке в рубашке 1.

Пространство, заключенное между нижним опорным поясом 4 и промежуточным поддерживающим поясом 5, образует нижнюю полость охлаждения 13, в которую тангенциально подводится охлаждающая жидкость из общего коллектора 14 (фиг. 2), проходящего вдоль рубашки цилиндров 1. Нижние полости охлаждения 13 выполнены вокруг каждой втулки цилиндра 2 и соединены дополнительно между собой выравнивающими отверстиями 15 в перегородках рубашки 1, отделяющих втулки цилиндров.

Пространство, заключенное между промежуточным поддерживающим поясом 5 и верхним опорным поясом 3 рубашки 1, образует верхнюю полость охлаждения 16. Часть охлаждающей жидкости подается из нижней водяной полости 13 в верхнюю 16 по наклонным каналам сверлениям 17.

Оси 18 каналов 17 выполнены пересекающимися кверху к осям 19 цилиндров, скрещивающимися относительно оси цилиндров и развернуты в одну сторону.

Оси 18 каналов направлены под углом, обеспечивающим одновременное течение жидкости вокруг втулки цилиндра 2 вверх вдоль оси 19 цилиндра. Верхняя полость охлаждения 16 плавно сужена к верхнему фланцу 12 втулки цилиндров, обеспечивая увеличение скорости тока жидкости. В верхней полке рубашки 1 выполнены водоперепускные отверстия 20, обеспечивающие проток охлаждающей жидкости в полость охлаждения головки цилиндров 21.

Другая часть охлаждающей жидкости подается из нижней водяной полости 13 в головку цилиндров 21, минуя верхнюю водяную полость 16 по сверлениям 22, выполненным в перегородках блока цилиндров 23. Охлаждающая жидкость из нижней водяной полости и верхней объединяются в водяной полости 24 головки цилиндров.

Нижняя полость охлаждения 13 дополнительно соединена вертикальными каналами 22, выполненными в перегородках 23 рубашки 1 цилиндров, с полостью охлаждения головки цилиндров 21.

Работа с предложенной рубашкой жидкостного охлаждения осуществляется следующим образом.

Охлаждающая жидкость подводится тангенциально из общего коллектора 14 в нижнюю полость охлаждения 13 каждого цилиндра, объемы жидкости в каждой полости 13 выравниваются за счет отверстий 15 в перегородках рубашки.

Охлаждающая жидкость в каждом цилиндровом отсеке разбивается на два потока. Один поток жидкости подается из нижней полости 13 в верхнюю 16 по наклонным каналам 17. Оси наклонных каналов и оси цилиндров, являясь скрещивающимися и направленными под углом, обеспечивают заданное течение жидкости вокруг и вдоль втулки цилиндра. Верхняя полость 16 зa счет плавного сужения к верхнему бурту втулки обеспечивает увеличение скорости тока жидкости. Из верхней полости 16 указанный поток жидкости через водоперепускные отверстия в верхнем торце рубашки 1 поступает в головку цилиндров.

Второй поток охлаждающей жидкости подается ив нижней полости 13 в головку цилиндров, минуя верхнюю полость 18, по каналам, выполненным в перегородках рубашки цилиндров.

В головке двигателя объединяются оба потока охлаждающей жидкости, обеспечивая необходимое ее охлаждение и навигационный запас охлаждающей жидкости на выходе из зарубашечного пространства двигателя в головку.

Использование предлагаемого изобретения дизелестроительными предприятиями обеспечит получение значительного экономического эффекта.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в частности в многоцилиндровых дизелях. Рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров содержит верхний и нижний опорные пояса для втулок цилиндров и размещенный между ними промежуточный опорный пояс в виде кольцевого ребра, разделяющего полость охлаждения рубашки на нижнюю полость охлаждения, соединенную с подводящим коллектором, и верхнюю кольцевую полость охлаждения, соединенную с каналом отвода жидкости в головку блока цилиндров двигателя и с нижней полостью каналами, выполненными в кольцевом ребре. Нижняя полость охлаждения дополнительно соединена вертикальными каналами, выполненными в перегородках рубашки, с полостью охлаждения головки блока цилиндров, чем обеспечивается два различных потока охлаждающей жидкости, смешивающихся в полости охлаждения головки. Оси каналов в кольцевом ребре выполнены пересекающимися кверху к осям цилиндров, а также скрещивающимися относительно оси цилиндров и развернуты в одну сторону. В промежуточном опорном поясе установлено демпфирующее кольцо, контактирующее с втулкой цилиндра. Изобретение обеспечивает повышение эффективности охлаждения. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, состоящая из рубашек охлаждения каждого цилиндра, размещенных в блоке цилиндров, разделенных между собой межцилиндровыми перегородками блока и содержащих верхний, нижний и выполненный в виде кольцевого ребра промежуточный опорные пояса под втулку цилиндра и размещенные между ними верхнюю и нижнюю кольцевые полости охлаждения, рубашки охлаждения головки (головок), соединенные каналами с верхней полостью охлаждения каждого цилиндра и подводящего коллектора, закрепленного на боковой стенке блока, отличающаяся тем, что подводящий коллектор сообщается с нижней полостью рубашки охлаждения каждого цилиндра тангенциальными каналами, выполненными в блоке цилиндров, нижние полости рубашек охлаждения соседних цилиндров соединены между собой выравнивающими каналами, выполненными в межцилиндровых перегородках блока и сообщающимися с рубашкой головки цилиндров вертикальными каналами, также выполненными в межцилиндровых перегородках блока, нижняя полость рубашки охлаждения каждого цилиндра сообщается с верхней наклонными каналами, выполненными в кольцевом ребре промежуточного пояса. 2. Рубашка по п. 1, отличающаяся тем, что между втулкой цилиндра и ее промежуточным опорным поясом установлено демпфирующее кольцо. 3. Рубашка по п. 2, отличающаяся тем, что оси каналов в кольцевом ребре промежуточного пояса пересекаются с осью цилиндра.