Двигатель внутреннего сгорания с жидкостным и воздушным охлаждением Советский патент 1984 года по МПК F01P9/04 

1 Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для воздушного и жидкостного охлаждения поршневых двигателей вну реннего сгорания, например дизелей. Известен двигатель внутреннего сгорания (две) с устройством для во душного охлаждения цилиндра и головки, в котором полость охлаждения в верхней части цилиндра образована кольцевой канавкой по его наружной поверхности и наружным буртом голов ки, охватывающим верхнюю ч-асть цилиндра. Нижний кьнец полости вьтолней открытым для входа в нее охлаждающего воздуха СП. IОднако зффективность полости в отношении отвода тепла от верхней части цилиндра недостаточна, так как при прямоугольной форме поперечного сечения кольцевой канавки нево можно путем увеличения глубины канавки уменьшить толщину стенки цилиндра до минимального значения, определяемого прочностью стенки, и, тем самым, снизить температуру на нагреваемой поверхности цилиндра до уровня, при котором сохраняются нормальные условия смазки пары цилиндр-поршневое кольцо, не вызывая при этом повьшгенных деформаций верх ней зоны цилиндра, приводящих к задирам и заклиниванию поршня, Кроме того, мала площадь охлаждаемой поверхности также снижает эффективность кольцевой полости. Известен также ДВС с жидкостным и воздушным охлаждением, содержащий по меньшей мере один оребренный цилиндр, во внутренней попости которо го установлен поршень с компрессион ными и маслосъемныМ кольцами, голов ку цилиндра с буртом и полость охлаж дения верхней части цилиндра, сооб. щенную при помощи каналов для подво.да и отвода охлаждающей жидкос,ти с системой смазки двигателя С2. В известном двигателе цилиндр им ет повышенную теплонапряженность стенок в зоне верхнего компрессионного кольца и, кроме того, усложнена технология выполнения полости охлаж дения в отливке цилиндра Цель изобретения - повьш1ение эффективности охлаждения верхней цилиндра. Поставленная цель достигается те что в ДВС с жидкостным и воздушным 8I охлаждением, содержащем по меньшей мере один оребренный цилиндр, во внутренней полости которого установлен поршень с компрессионными и маслосъемным кольцами, головку цилиндра с буртом и полость охлаждения верхней части цилиндра, сообщенную при помощи каналов для подвода и отвода охлаждающей жидкости с системой смазки двигателя полость охлаждения верхней части цилиндра выполнена в виде ряда кольцевых канавок переменной глубины, основания которых расположены по вогнутой в сторону зеркала цилиндра поверхности, канавка с максимальной глубиной расположена в зоне верхнего компрессионного кольца при положении поршня в верхней мертвой точке. (ВМТ), перемычки между канавками снабжены проточками для распределения охлаждающей жидкости, а бурт головки охватьтает полость охлажденияи снабжен отверстиями для подвода и отвода охлаждающей жидкости, расположенными на уровне канавки с максимальной глубиной, Каналы для подвода и отвода охлаждагацей ядадкости расположены в стенке цилиндра параллельно его оси на стороне, противоположной направлению потока охлаждающего воздуха , На фиг. 1 представлен поршневый двигатель внутреннего сгорания с жидкостным и воздушным охлаждением, вертикальный поперечный разрез, на фиг, 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - сечение Б-Б на 4мг. 1, на фиг, 4 - полость охлаждения, разрез (стрелка4 1И показано напраншение потока охлаждающей жидкости). Двигатель содержит оребренный цилиндр 1, головку 2 цилиндра с днищем 3, охлаждаюпшми каналами 4 в днище 3 и наружным буртом 5, охватывающим верхнюю часть цилиндра 1. Полость охлаждения выполнена в виде ряда кольцевых канавок 6 переменной глубины, основания которых расположены по вогнутой в сторону зеркала цилиндра поверхности 7, причем канавка 8 с максимальной глубиной расположена в зоне верхнего компрессионного кольца 9 при положении поршня 10 в ВМТ. Кольцевые канавки 6 с буртом 5 образуют замкнутую полость о ажде3ния. В бурте 5 выполнены радиальные отверстия 11 и 12 для подвода и отвода охлаждающей жидкости на уровне канавки 8 с максимальной глубиной. Перемычки 13 между канавками снабже ны проточками 14 и 15, служащими для выравнивания местных гидравлических сопротивлений на входе жидко ти в канавки между перемычками и на ее выходе из этих канавок. , Подводящее отверстие 11 сообщено с напорной магистралью 16 системы 4Смазки двигателя через первый соеди интельный канал 17 в бурте 5 и подводящий канал 18 в стенке цилиндра а также через напорный канал 19 в стенке картера 20. Отводящее отверс тие 12 сообщено с полостью 21 карте ра 20 через второй соединительный канал 22 в бурте 5, охлаждающие каналы 4 в днище 3, третий соединител ньй канал 23 в бурте 5, отходящий канал 24 в стенке цили1щра 1 и слив ной канал в стенке картера 20. Каналы 17 и 18, а также каналы 22 к 22 к отводящий канал 24 параллельны оси цилиндра 1 и расположены в стенке цилиндра на стороне, противоположной входу потока охлаждающего воздуха. При работе наружная поверхность цилиндра 1 охлаждается потоком возд ха, подаваемого, например, вентилятором. Жидкость, в частности масло, отбирается из напорной магистрали 16 системы смазки двигателя с помощью канала 19 в стенке картера 20 и поступает в канал 18 в стенке цилин ра t, а из него в соединительный ка нал 17 и через отверстие 11 в бурте 5 головки 2 охлаждающая жидкость по дается в кольцевую полость охлаждения, образованную канавками 6 переменной глубины на наружной- поверхности цилиндра 1. Жидкость распределяется по канавкам 6 с помощью проточки 14 в перемычках 13. Б каждой канавке масло движется двумя частичными потоками, омывающими стенку цилиндра в поперечном, по от 84 ношению к оси цилиндра направлении. Затем зти частичные потоки вновь соединяются с помощью проточки 15 в перемычках 13, по отверстию 12 и соединительному каналу 22 масло поступает в охлаждающие каналы 4 в днище головки 2, а из них че,рез канап 23 в бурте 5 головки 2 и канал 24 в стенке цилиндра 1 - в сливной канал в картере 20 двигателя. Таким образом, двигатель согласно изобретению обладает следукицими преимуществами. Высокая эффективность локального жидкостного охлаждения и радиальная жесткость верхней части цилиндра обеспечиваются тем, что вогнутость кольцевой полости в сторону зеркала цилиндра позволяет уменьшать толщину стенки цилиндра в наиболее ответственной зоне верхнего компрессионного кольца при положении поршня в ВМТ до минимального значения, определяемого прочностью стенки и, тем самым, снизить температуру на нагретой поверхности цилиндра до уровня, при котором сохраняются нормальные условия смазки пары кольцо-цилиндр, не вызывая при этом значительных деформаций верхней части цилиндра. Кольцевые канавки переменной глубины выполняются механической обработкой с малым luaroM, в результате чего площадь охлаждаемой повёрхност верхней зоны цилиндра резко увеличивается, а перемычки между канавками также позволяют повысить скорость движения потока охлаждающего, масла в кольцевой полости и создать турбулентный режим течения, обеспечивающий высокий коэффициент теплоотдачи от стенки цилиндра. Так как подводящий и отводящий каналы для охлаждающей жидкости расположены рядом друг с другом на стороне, противоположной направлению потока охлаждающего воздуха, имеющей более высокую температуру, снижается теплонапряженность г.илиндра.

Фиг,1

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЖИДКОСТНЫМ И ВОЗДУШНЫМ ОХЛАДЦЕНИЕМ, содержащий по меньшей мере один оребренный цилиндр, во внутренней полости которого установлен пор1вень с компрессионньми и маслосъемным кольцами, головку цилиндра с буртом и полость охлаждения верхней части цилиндра, сообщенную при помощи каналов для подвода и отвода охлаждающей жидкости с системой смазки двигателя, отличающийс я тем, что, с целью повьтения эффективности охлаждения, полость охлаждения верхней части циливдра выполнена в виде ряда кольцевых канавок переменной глубины, основания которых расположены по вогнутой в сторону зеркала цилиндра поверхности, канавка с максимальной глубиной расположена в зоне верхнего компрессионного кольца при положении поршня в верхней мертвой точке, перемычки между канавками снабжены проточками для распределения охлаждакицей жидкости, а бурт головки охватывает полость охлаждения и снабжен S отверстиями для подвода и отвода охлаждающей жидкости, расположенны(О ми на уровне канавки с максимальной глубиной. с 2. Двигатель по п.1, о т ли чающийся тем, что каналы для подвода и отвода охлаждающей жидкости расположены в стеике цилиндра параллельно его оси на стороне, противоположной направления потока со охлаждающего воздуха. 01 00