BG426Y1 - Четирицилиндров дизелов двигател с принудително пълнене - Google Patents

Description

Полезният модел се отнася до четирицилиндров дизелов двигател с вътрешно горене, намиращ приложение в автомобилостроенето, по-специално в широка гама малолитражни автомобили с полезна товароносимост не повече от 3 тона и в специални автомобили с обща маса до 7 тона.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е четирицилиндров дизелов двигател със свръх пълнене със следната конструкция.

Състои се от основен двигател с редово разположение на цилиндрите, с турбокомпресор, с комбинирана горивонагнетателна помпа, с принудително водно охлаждане, осъществявано от центробежна водна помпа, на чиято ос е монтирана ремъчна шайба с един канал за ремък. Към предното лице на цилиндровата глава чрез кожух на термостата е закрепена гьрловина за изходяща вода, състояща се от фланец, от чиято среда излиза къса тръба, извита под ъгъл спрямо вертикалната ос на двигателя и съобразена със закрепването на радиатора към конкретната работна машина.

Отдолу двигателят е затворен с маслена вана, чието дъно е оформено на две нива, като по цялата си дължина същото съвпада с ширината на блок картера. Върху блок картера е монтирана цилиндровата глава, като от лявата й страна са разположени колекторите. Към горната й страна е закрепен пълнителния колектор, който е с правоъгълно напречно сечение и със заоблени ръбове в двата му края, а от средата му излиза къса тръба, представляваща пълнителния му отвор. Под пълнителния колектор е разположен изпускателният колектор, а под него турбокомпресорът. Закрепването на последния към блок картера е посредством обемна конзола. Предният край на коляновия вал завършва с ремъчна шайба, която е с един канал за ремък, а задният му край - с маховик, който е обхванат отвън от картер на маховика, имащ близка до цилиндър околна повърхност, като предната и задната му част са оформени като фланци. От лявата страна на двигателя е разположен генераторът, на чийто преден край се намира ремъчната шайба, която е с един канал за ремък. Трите шайби - на коляновия вал, на водната помпа и на генератора са свързани с един ремък. От дясната страна на двигателя е монтирана комбинирана горивонагнетателна помпа (ГНП), т.е. с горивоподкачваща помпа и с филтър утайник. За осъществяване на горивния процес в буталото на двигателя е оформена горивна камера открит тороидален тип. В близост до задното лице на блока, от същата страна е разположен вертикално горивният филтър. Връзката между горивонагнетателната помпа и горивния филтър е твърда, т.е. осъществена е с метални тръбопроводи. На дясната площадка на блок картера е разположен хоризонтално, успоредно на надлъжната ос на двигателя маслен филтър, като връзката му с блока се осъществява чрез междинно тяло с Г-образна форма.

Известният аналог има следните недостатъци:

Гьрловината за изходяща вода не е универсална, което я прави непригодна за вграждане в други работни машини.

Конструкцията на маслената вана не осигурява достатъчна вместимост на масло в нея и не дава възможност за вграждане в малолитражни автомобили. Пълнителният колектор е с по-малък обем, при което се ограничава достъпа на въздух, преминаващ през него. Освен това тръбата, с която се осъществява връзката му с турбокомпресора е неподходяща при монтаж на друг тип турбокомпресори. А обемната конзола, с която турбокомпресорът е закрепен към блок картера освен големите й габарити, води и до повишаване теглото на двигателя. Освен това конструкцията на турбокомпресора е стара и не отговаря на съвременните изисквания. При нея липсва байпас клапан, който да регулира автоматично налягането в турбината чрез дебита на изгорелите газове. Картер на маховика е също с неудачна конструкция, защото в него опира вала на съединителя. Освен това тук съединителят се монтира в отделен кожух, който се свързва болтово с картер на маховика, което не осигурява добро центроване на скоростната кутия на работната машина. Обхващането на трите шайби - на коляновия вал, на водната помпа и на генератора с един ремък не дава необхо димата надеждност и не води до предаване на по-голяма мощност при движение от коляновия вал. Конструкцията на ГНП е такава, че не може да осигури по-високо налягане на впръскване на горивото, а оттам и на подходящ горивен процес, при който да се получи по-висока мощност, както и необходимите токсични показатели на изгорелите газове съгласно Евро 1. Горивната камера, оформена в челото на буталото осигурява висока максимална стойност на налягането на изгорелите газове в процеса на горенето, а също и причинява по-висок шум от горенето. Масленият филтър на прототипа е без охладител на маслото, а това не дава възможност за поддържане на температурата на маслото в определени граници, което е особено необходимо при двигатели с принудително пълнене, които са с по-висока мощност.

Техническа същност на изобретението

Техническият проблем, който трябва да бъде решен е да се задоволят все по-високите изисквания на потребителя, свързани с увеличаване на ефективната мощност и надеждността на двигателите, заедно с намаляване съдържанието на токсични компоненти в изгорелите газове, както и нивото на излъчвания от двигателите шум.

Този проблем е решен, като е създаден полезен модел на четирицилиндров дизелов двигател с принудително пълнене. Той се състои от основен двигател с редово разположение на цилиндрите, с турбокомпресор, с нова комбинирана горивонагнетателна помпа, с принудително водно охлаждане, осъществявано от центробежна водна помпа, на чиято ос е монтирана ремъчна шайба с два канала за ремък. Към предното лице на цилиндровата глава посредством кожух на термостата е закрепена гьрловина за изходяща вода, състояща се от фланец и изходяща тръба, извита под ъгъл спрямо вертикалната му ос и изнесена наляво под ъгъл спрямо хоризонталната ос на двигателя. Отдолу двигателят е затворен с маслена вана, чието дъно е на две нива, като по-дълбоката му част от ширина излиза симетрично извън напречната присъединителна повърхност на блок картера. Върху блок картера е монтирана цилиндрова глава, като от лявата й страна са разположени пълнителният и изпус кателният колектори. В горната й част е разположен пълнителният колектор, върху чиято горна и предна стена са оформени две правоъгълни площадки, чиито отвори на предната стена са затворени с фланци. От фланеца, намиращ се в близост до предния край на двигателя излиза тръба, представляваща пълнителния отвор на колектора и е извита надолу под ъгъл спрямо вертикалната ос на двигателя. Чрез него, посредством гъвкаво съединение се осъществява връзката на колектора с турбокомпресора. Под пълнителния колектор е разположен изпускателният колектор, а под него турбокомпресорът, който е с олекотена конструкция. Последният е закрепен към блока посредством планка, закрепена към преходника му и Г-образна конзола. Към турбокомпресора конзолно е захванат байпас клапан. Предният край на коляновия вал завършва с ремъчна шайба, която е с два канала за ремък, а задният му край - с маховик, чиято отворена долна повърхност е наклонена и затворена с наклонения фланец на долния капак. Към лявата страна на двигателя е закрепен генератор, чийто преден край завършва с ремъчна шайба, която е с два канала за ремъци.

Трите шайби - на коляновия вал, на водната помпа и на генератора са свързани с два ремъка. От дясната страна на двигателя е монтирана комбинирана горивонагнетателна помпа с нови технически характеристики, осигуряваща по-високо налягане на впръскване - 700 atm, както и нов горивен процес. За целта в буталото на двигателя е оформена тороидална горивна камера, полузакрит тип, като съотношението на диаметъра на отвора й (D_t) към максималния диаметър на камерата (D₂) е в диапазона 0,650,9. В близост до задното лице на блока е разположен вертикално горивният филтър, като връзката му с помпата е осъществена посредством гъвкави тръбопроводи. На долната дясна площадка на блок картера е монтиран в наклонено положение масленият филтър, като връзката му с блока е чрез междинно тяло. Между междинното тяло и филтъра е монтиран охладител на маслото.

Предимствата на предлагания полезен модел на дизелов двигател с принудително пълнене е, че е създаден двигател с по-висока ефективна мощност и съответстващ на нея нов горивен процес, при който се получава снижение на съдържанието на токсични компоненти в изгорелите газове. Променената конструкция на гърловина за изходяща вода осигурява подобра връзка с радиатора, който е закрепен на автомобила. С новата конструкция на маслената вана се дава възможност за вграждането й в малолитражни автомобили, а освен това осигуряването на достатъчна вместимост на масло в нея е осъществено със силното й издаване извън широчината на блока. Пълнителният колектор има нова осъвременена конструкция с прави ъгловати линии, което осигурява поголям обем на въздух в цилиндрите и води до намаление на неговото съпротивление при преминаването му през колектора. А промяната положението на изходящата тръба на колектора, както и нейната геометрия води до осъществяване на по-добра връзка с изходящия отвор на компресора, който е свързан в общ блок с турбината на турбокомпресора. Предимството на монтирането на турбокомпресор с олекотена конструкция дава възможност за повишаване степента на сгъстяване, а оттам и повишаване мощността на двигателя. А наличието на байпас клапан върху него води до автоматично регулиране на налягането на въздуха чрез дебита на изгорелите газове. Обхващането на трите шайби — на коляновия вал, водната помпа и на генератора с два ремъка води до по-голяма надеждност и до предаване на по-голяма мощност, при движение от коляновия вал. За повишаване мощността на двигателя и осигуряването на нов горивен процес допринася и монтирането на новата горивонагнетателна помпа, която е с по-добри технически характеристики и води до осигуряване на по-високо налягане на впръскване. А използването на бутала със специално конструирана тороидална камера затворен тип води до осъществяване на подобър горивен процес в сравнение с този на прототипа, при който се постигат показателите за токсичност съгласно Евро 1.

Предимство се явява и премахването на твърдата връзка между горивонагнетателната помпа и горивният филтър и замяната й с гъвкави тръбопроводи, с което се избягват проблемите при обслужване на двигателя.

Друго предимство на полезния модел се явява новата конструкция на картер на маховика, която освен, че не опира във вала на съединителя, но и осигурява по-добро центроване на скоростната кутия на работната машина. Освен това, тъй като детайлът е монолитен, конструкцията му е уякчена, улеснена е механичната му обработка. Наклоненото дъно на картера и монтирането към него на долен капак на маховика позволява монтажа на маховика и съединителя да става отдолу.

С цел поддържането на температурата на маслото в определени граници в полезния модел, който е с по-високи мощностни показатели в сравнение с тези на прототипа, между тяло междинно и масления филтър е монтиран маслен охладител, който е с компактна конструкция и служи за охлаждане на маслото, което от своя страна допринася за повишаване моторесурса на двигателя и до удължаване срока за смяна на маслото, а оттам и до намаляване на разхода му.

Описание на приложените фигури

Едно примерно изпълнение на полезния модел е посочено на фигури 1, 2, 3 и 4, от които:

фигура 1 представлява поглед на двигателя отдясно от страна на горивонагнетателната помпа;

фигура 2 - поглед на двигателя отпред; фигура 3 - поглед на двигателя отляво, от страна на турбокомпресора;

фигура 4 - поглед на двигателя отзад.

Пример за изпълнение

Съгласно примерното изпълнение четирицилиндровият дизелов двигател с принудително пълнене има следната конструкция. Той се състои от основен двигател 1 с редово разположение на цилиндрите, с принудително водно охлаждане, осъществявано от центробежна водна помпа 2, на чиято ос е монтирана ремъчна шайба 3 с два канала за ремъци. Отдолу двигателят е затворен с маслена вана 4. Към предно лице на цилиндровата глава посредством кожух на термостата е закрепена гърловина за изходяща вода 5. В горната лява страна на цилиндровата глава е разположен пълнителният колектор 6, а под него — изпускателният колектор 7. От фланеца на пълнителния колектор, намиращ се в близост до предния край на двигателя излиза тръба 8, която се свързва с турбокомпресора 9. Последният е закрепен към блока посредством Г-образна конзола 10 и планка 11, закрепена отстрани на преходника 12 на турбокомпресора. Към турбокомпресора конзолно е захванат байпас клапан 13. Предният край на коляновия вал завършва с ремъчна шайба 14, а задният завършва с маховик 15, който е обхванат от картер на маховика 16. Същият отдолу е затворен с долния капак 17. От лявата страна на двигателя е разположен генератор, чийто преден край завършва с ремъчна шайба 18. Трите шайби - на коляновия вал 14, на водната помпа 3 и на генератора 18 са свързани с два ремъка 19. От дясната страна на двигателя е монтирана комбинирана горивонагнетателна помпа 26. В челото на буталото 20 е оформена тороидална горивна камера 21. Върху дясната долна площадка на блока е разположен масленият филтър 22, като връзката му с блока е чрез междинно тяло 23. Между междинното тяло и масления филтър е монтиран охладител на маслото 24. В близост до задното лице на блока е разположен вертикално горивният филтър 25, като връзката му с горивонагнетателната помпа 26 е осъществена с гъвкави тръбопроводи 27.

Приложение на полезния модел

Четирицилиндровият дизелов двигател с принудително пълнене се използва по следния начин:

При пускане на двигателя 1 посредством стартера движението се предава на коляновия вал, а посредством зъбната предавка - на газоразпределителния механизъм и на другите агрегати. При движението на буталото 20 надолу се осъществява такт засмукване, при което засмуканият от атмосферата въздух се сгъстява принудително в агрегата турбокомпресор 9, състоящ се от компресор и турбина и през тръбата 8 влиза в пълнителния колектор 6 и постъпва в горивната камера 21 на двигателя. При такта сгъстяване, малко преди буталото да стигне горна мъртва точка, в цилиндрите се впръсква гориво с по-високо налягане от това на въздуха, осъществено от горивонагнетателната помпа 26, при което горивото се самовъзпламенява и изгаря. Горивният процес започва в края на сгьстителния ход. При такта разширение, изгорелите газове, които са с повишена температура и свръхналягане излизат от изпускателния колектор 7 и задвижват турбината на турбокомпресора 9, която завъртва компресора и така процесът се повтаря.

При работата си двигателят се загрява, а оттам се загрява и охлаждащата вода. Охлаждането се извършва с помощта на вентилатор закрепен на оста на ремъчната шайба 3 на водната помпа 2, която се завъртва от ремъчната шайба на коляновия вал 14, посредством двойната ремъчна предавка 19. Нормалното топлинно състояние на двигателя се регулира от термостат. При определена температура термостатът отваря и водата излиза през гърловина за изходяща вода 5.

Тъй като двигателят е с принудително пълнене, той работи при повишено механично и топлинно натоварване в сравнение с двигателите с нормално пълнене. Затова се изисква и по-интензивно охлаждане на маслото, което се осъществява чрез маслен охладител 24. Почистеното от примеси масло посредством маслен филтър 22 минава през масления охладител 24 и през междинното тяло 23 постъпва в блока и се разнася по маслените магистрали на двигателя 1.

Claims (1)

1. Патентни претенции

   1. Четирицилиндров дизелов двигател с принудително пълнене, състоящ се от основен двигател с редово разположение на цилиндрите, с турбокомпресор, закрепен конзолно за блока, с комбинирана горивонагнетателна помпа, с принудително водно охлаждане, осъществявано от центробежна водна помпа, на чиято ос е монтирана ремъчна шайба, като към предно лице на цилиндровата глава посредством кожух на термостата е закрепена гьрловина за изходяща вода, състояща се от фланец и тръба, извита под ъгъл спрямо вертикалната ос на двигателя, а от лявата страна на главата са разположени пълнителният и изпускателният колектори, при което двигателят е затворен отдолу от маслена вана с дъно на две нива, с разположен от лявата му страна генератор, на чийто преден край има монтирана ремъчна шайба, като предният край на коляновия вал завършва с ремъчна шайба, а задният край с маховик, обхванат външно от картер на маховика, с горивен филтър, свързан с горивонагнетателната помпа с тръбопроводи и с маслен филтър, закрепен за блока посредством междинно тяло, характеризиращ се с това, че ремъчните шайби (3) на водната помпа (2), на коляновия вал (14) и тази на генератора (18) са с два канала за ремъци (19), а гърловината за изходяща вода (5) има изходяща тръба, изместена наляво под ъгъл спрямо хоризонталната ос на двигателя, при което дълбокото дъно на маслената вана (4) излиза по ширина симетрично извън напречното лице на блока, а пълнителният колектор (6) има две правоъгълни площадки, разположени върху горната му и предна стена, затворени с фланци, като от фланеца, намиращ се в близост до предния край на двигателя излиза тръба (8), която е извита под ъгъл спрямо вертикалната ос на двигателя, а намиращия се под изпускателния колектор (7) турбокомпресор (9), който е с намалени габарити, се закрепва към блок картера посредством Г-образна конзола (10) и планка (11), закрепена отстрани на преходника му (12), като конзолно към турбокомпресора е захванат байпас клапан (13), при което картер на маховика (16) е с обемна конструкция и е с 5 наклонена долна плоскост, затворена с долен капак (17), а връзката между горивонагнетателната помпа (26) и горивния филтър (25) е осъществена с помощта на гъвкави тръбопроводи (27), при което в челото на буталото (20) е оформена тороидална горивна камера (21) полузакрит тип, като съотношението на диаметъра на отвора й D, към максималния диаметър на камерата D₂ е в диапазона 0,66-0,90, а между междинното тяло (23) и масления филтър (22) е монтиран маслен охладител (24).