CS254518B1

CS254518B1 - Water cooled cylinder liner for turbocharged cylinder

Info

Publication number: CS254518B1
Application number: CS862219A
Authority: CS
Inventors: Jan Macek
Original assignee: Jan Macek
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS221986A1

Abstract

Řešení se týká chladicího pláště vodou chlazené vložky válce přeplňovaného motoru s obtokem a regulací chladicího média. Chladiči plášt vytvořený v bloku motoru je opatřen přepážkou rozdělující chladicí plášt na část příslušející spalovacímu prostoru a na část příslušející klikovému mechanismu, přičemž tyto části chladicího pláště jsou vzájemně propojeny přes uzavírací orgán obtokovým kanálem. Přepážka je uspořádána mezi úrovní doběhu pístního kroužku při horní úvrati pistu a úrovní polohy pístního kroužku při polovičním zdvihu pístu. Obtokový kanál je v místě před uzavíracím orgánem spojen přes zúžení s kanálem opatřeným uzavíracím orgánem a navazujícím na chladicí prostor hlavy válce, přičemž v místě za uzavíracím kanálem je obtokový kanál napojen přes část příslušející spalovacímu prostoru na spojovací kanál a dále do chladicího prostoru hlavy válce. Uzavírací orgány jsou opatřeny ovladačem závislým na tlaku plnicího vzduchu od turbodmýchadla. Účelem řešeni je zamezení tvorby korozívních složek na exponovaných místech spalovacího prostoru a jeho okolí. Řešení lze využít zejména u přeplňovaných motorů lodních, lokomotivních apod.The solution relates to a cooling jacket of a water-cooled cylinder liner of a turbocharged engine with bypass and regulation of the cooling medium. The cooling jacket formed in the engine block is provided with a partition dividing the cooling jacket into a part belonging to the combustion chamber and a part belonging to the crank mechanism, wherein these parts of the cooling jacket are interconnected via a closing member by a bypass channel. The partition is arranged between the level of the piston ring run-out at the top dead center of the piston and the level of the piston ring position at half stroke of the piston. The bypass channel is connected via a constriction at a point in front of the closing member to a channel provided with a closing member and connected to the cooling space of the cylinder head, while at a point behind the closing member the bypass channel is connected via a part belonging to the combustion chamber to a connecting channel and further to the cooling space of the cylinder head. The closing members are provided with a controller dependent on the pressure of the charge air from the turbocharger. The purpose of the solution is to prevent the formation of corrosive components in exposed areas of the combustion chamber and its surroundings. The solution can be used especially in turbocharged marine engines, locomotive engines, etc.

Description

Vynález se týká chladicího pláště vodou chlazené vložky válce přeplňovaného motoru s regulaci obtoku chladicího média.The invention relates to a cooling jacket of a water-cooled cylinder liner of a turbocharged engine with regulation of the coolant by-pass.

Při provozu přeplňovaných naftových motorů na méněhodnotná paliva, obsahující zvýšené množství síry, je životnost dílů spalovacího prostoru silně ovlivněna jejich odolností proti korozi kyselinou siřičitou a sírovou. Tato koroze ohrožuje mimo jiné zejména horní část vložky válce, spalovací prostor, oblast drážek pístních kroužků i samotný píst. Rychlému korozívnimu úbytku materiálu lze zabránit zvýšením teploty exponovaných dílů na rosný bod par korozívních složek, případně jejich neutralizací po kondenzaci.In the operation of turbocharged diesel engines for low-value fuels containing increased amounts of sulfur, the service life of the combustion chamber components is strongly influenced by their resistance to corrosion with sulfuric acid and sulfuric acid. This corrosion particularly affects, in particular, the upper part of the cylinder liner, the combustion chamber, the piston ring groove area and the piston itself. Rapid corrosion loss of the material can be prevented by increasing the temperature of exposed parts to the dew point of the corrosive components or their neutralization after condensation.

Druhý způsob realizovatelný zvětšením tlouštky olejového filmu v horní části vložky a v oblasti drážek těsnicích pístních kroužků vede ke zvýšené spotřebě speciálního oleje s vysokou alkalitou (TBN) a je proto v provozu neekonomický.The second method, feasible by increasing the thickness of the oil film at the top of the liner and in the area of the piston ring grooves, results in an increased consumption of special high alkalinity oil (TBN) and is therefore uneconomical in operation.

Pro realizaci prvního způsobu se používá různých typů termostatických systémů, zvyšujících teplotu chladicí vody motorového okruhu při nízkých výkonových režimech obtokem primárního chladiče nebo obtokem motoru. Tyto systémy zasahuji do teplot všech dilů motoru, zejména zvyšují teplotu hlavy motoru a výfukových ventilů, což není vždy žádoucí.To implement the first method, various types of thermostatic systems are used to increase the cooling water temperature of the engine circuit at low power modes bypassing the primary cooler or bypassing the engine. These systems interfere with the temperatures of all engine parts, especially raising the temperature of the engine head and exhaust valves, which is not always desirable.

Systém regulace odvozovaný z polohy regulační tyče palivových Čerpadel a termostatických čidel teploty je komplikovaný a obtížně se seřizuje.The control system derived from the position of the fuel pump control rod and thermostatic temperature sensors is complicated and difficult to adjust.

Uvedené nedostatky odstraňuje chladicí plášt vložky válce přeplňovaného motoru a obtokem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že chladicí plášt vytvořený v bloku motoru je opatřen přepážkou rozdělující chladicí plášt na část příslušející klikovému mechanismu, přičemž tyto části chladicího pláště jsou vzájemně propojeny přes uzavírací orgán obtokovým kanálem. Přepážka je uspořádána mezi úrovní doběhu stíracího pístního kroužku při horní úvrati pístu a úrovní polohy pístního kroužku při polovičním zdvihu pístu. Obtokový kanál je v místě před uzavíracím orgánem spojen přes zúžení s kanálem opatřeným uzavíracím orgánem a navazujícím na chladicí prostor válce, přičemž v místě za uzavíracím orgánem je obtokový kanál napojen přes část chladicího pláště příslušející spalovacímu prostoru na spojovací kanál a dále do chladicího prostoru hlavy válce. Uzavírací orgány jsou opatřeny ovladačem závislým na tlaku plnicího vzduchu od turbodmýchadla.The cooling jacket of the turbocharged cylinder liner and the bypass according to the invention is characterized in that the cooling jacket formed in the engine block is provided with a partition dividing the cooling jacket into a part corresponding to the crank mechanism, which parts of the cooling jacket are interconnected through a shut-off member. bypass channel. The baffle is arranged between the level of the wiper piston ring overrun at the top dead center of the piston and the level of the piston ring position at half the stroke of the piston. The by-pass duct is connected through a constriction to a duct provided with a shut-off member and connected to the cylinder cooling space at the point upstream of the shut-off member, and downstream of the shut-off member the bypass duct is connected through the part of the cooling jacket . The shut-off devices are equipped with a turbocharger-dependent actuator depending on the charge air pressure.

Výhodou tohoto provedení je, že vytvořením obtokové cesty pro chladicí médium umístěním přepážky a rozvedením kanálů a uzavíracích orgánů podle vynálezu, lze konstrukčně i technologicky nenáročným způsobem zajistit automatickou regulaci póžadované teploty v oblasti spalovacího prostoru v závislosti na zatížení motoru a tím čelit vytváření korozívních složek. Prodlužuje se tak životnost exponovaných částí motoru.The advantage of this embodiment is that by providing a bypass path for the coolant by positioning the baffle and distributing the ducts and shut-off devices according to the invention, it is possible to provide automatic regulation of the desired temperature in the combustion chamber area depending on the engine load. This extends the service life of exposed engine parts.

Příklad konkrétního provedeni chladicího pláště podle vynálezu je uveden na připojeném zobrazeni, které znázorňuje v řezu uspořádání obtoku s části chladicího pláště, vložku a píst.An example of a particular embodiment of a cooling jacket according to the invention is shown in the attached drawing, which shows in cross-section the bypass arrangement with parts of the cooling jacket, liner and piston.

Z obrázku je patrný chladicí plášt 2 vytvořený v bloku 2 motoru obklopující vložku 23 válce, který je rozdělen přepážkou ^.opatřenou přepouštěcím kanálem 10 o malém průřezu na část 24 příslušející spalovacímu prostoru a část 21 příslušející klikovému mechanismu. Část 24 a část 21 chladicího pláště JI je vzájemně propojena obtokovým kanálem 22, v němž je umístěn uzavírací orgán 2 s ovládací pákou 13. Na obtokový kanál 22 je před uzavíracím orgánem 2 napojen přes zúžení 5 kanál 2 navazující na chladicí prostor hlavy 9 válce. V kanálu ji je umístěn za zúžením 2 uzavírací orgán 12 s ovládací pákou 14. Část 24 chladicího pláště _1 je propojena spojovacím kanálem 11 a kanálem .8 a dále do chladicího prostoru hlavy 9 válce. Na opačné straně vložky 23 od chladicího pláště 2 je patrný píst 6 se stěraoím kroužkem 2· Ovládač 22 závislý na tlaku plnicího vzduchu od turbodmýchadla motoru sestává z vedení 16 tlakového vzduchu, pístu 17 s dorazem 19 a z ovládacího táhla 15 uzavíracích orgánů 4, 22· Mezi pístem 17 a dorazem 19 je uložena pružina 18 předem nastavená na limitní tlak plnicího vzduchu v závislosti na teplotě spalovacího prostoru.The cooling jacket 2 formed in the engine block 2 surrounding the cylinder liner 23 is shown in the figure and is divided by a baffle provided with a small cross-sectional passageway 10 into a portion 24 corresponding to the combustion chamber and a portion 21 corresponding to the crank mechanism. The part 24 and the part 21 of the cooling jacket 11 are interconnected by a bypass channel 22, in which a shut-off member 2 with a control lever 13 is located. The channel 2 is connected to the bypass channel 2 before the shut-off member 2. In the channel it is located behind the constriction 2 the closing member 12 with the control lever 14. A part 24 of the cooling jacket 1 is connected by a connecting channel 11 and a channel 8 and further into the cooling space of the cylinder head 9. On the opposite side of the liner 23 from the cooling jacket 2, a piston 6 with a wiper ring 2 is visible. Between the piston 17 and the stop 19 there is a spring 18 preset to the limit pressure of the charging air depending on the temperature of the combustion chamber.

Při provozu motoru vynález řeší omezení chlazení a tím zvýšení teploty části 24 příslušející spalovacímu prostoru, a to obtokem chladicího média obtokovým kanálem 22 přes zúžení 5 do kanálu _8 a dále do prostoru hlavy 9 válce při uzavřeném uzavíracím orgánu _4. Tento uzavírací orgán 4_ je uzavřen právě při poklesu plnicího tlaku vzduchu a tudíž při nízkém zatížení motoru, kdy dochází k tvorbě největšího množství korozívních složek ve spalovacím prostoru.In the operation of the engine, the invention solves the limitation of cooling and thus the temperature increase of the combustion chamber portion 24 by bypassing the coolant through the bypass channel 22 through the constriction 5 into the channel 8 and further into the cylinder head space 9 with the closing member 4 closed. This shut-off member 4 is closed just when the charge pressure of the air decreases and therefore at a low engine load, whereby the greatest amount of corrosive components in the combustion space is produced.

V této fázi je uzavírací orgán 12 v kanálu ji otevřen. Aby nedošlo k úplnému zamezeni chlazení části 24 chladicího pláště JL, slouží k přepouštění malého množství chladicího média přepouštěcí kanál 10 o malém průřezu vytvořený v přepážce _3. Zvýší-li se zatížení s následným zvýšením tlaku plnicího vzduchu, reaguje ovládač 20 působením tlakového vzduchu na píst 17, ovládací táhlo 15 a dále na ovládací páku 13 uzavíracího orgánu JÍ a ovládací páku 14 ovládacího orgánu 12, přičemž uzavírací orgán 4 se otevírá a uzavírací orgán 12 se uzavírá. Chladicí médium pak proud! v plném tlaku jak částí 21, tak částí 24 chladicího pláště 1. a dochází k ochlazování vložky 23 válce po celé její chladicí ploše.At this stage, the closure member 12 in the channel is opened. In order not to completely prevent cooling of the cooling jacket part 24, a small cross-sectional channel 10 formed in the partition 3 is used to transfer a small amount of cooling medium. If the load increases with the consequent increase in the charge air pressure, the actuator 20 reacts by applying compressed air to the piston 17, the actuating rod 15 and further to the actuating lever 13 of the closing member 11 and the actuating lever 14 of the actuating member 12. the organ 12 is closed. The coolant then flows! under full pressure of both the cooling jacket parts 21 and 24, and the cylinder liner 23 cools over its entire cooling surface.

Takto se při částečném zatížení motoru zvyšuje teplota spalovacího prostoru a nebezpečí koroze z kondenzace sloučenin již nehrozí.Thus, when the engine is partially loaded, the combustion chamber temperature rises and there is no longer any risk of corrosion from the condensation of the compounds.

Claims

A cooling jacket of a water-cooled cylinder liner of a supercharged engine, characterized in that the cooling jacket (1) formed in the engine block (2) is provided with a partition (3) dividing the cooling jacket (1) into a part (24) of the cooling jacket (1). and a part (21) of the cooling jacket (1) belonging to the crank mechanism, the two parts of the cooling jacket (1) being connected to each other via a closing member (4) by a bypass channel (22).

Cooling jacket according to claim 1, characterized in that the baffle (3) is provided with a bypass channel (10) and is arranged between the run-out level of the wiper piston (7) at the top dead center of the piston (6) and the level of the wiper piston ring (7). with half piston stroke (6).

Cooling jacket according to Claims 1 and 2, characterized in that the by-pass channel (22) is connected via a constriction (5) to a channel (8) provided with a further closing member (12) and connected to the cooling space the by-pass channel (22) is connected via a part (24) of the cooling jacket (1) to the connecting channel (11) and further to the cooling space of the cylinder head (9).

Cooling jacket according to Claims 2 and 3, characterized in that the two shut-off members are provided with an actuator (20) dependent on the charge air pressure from the turbocharger.