RU148861U1

RU148861U1 - CYLINDER BLOCK OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU148861U1
Application number: RU2014114924/06U
Authority: RU
Inventors: Евгений Борисович Березин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Ульяновский моторный завод" (ОАО "УМЗ")
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2014-12-20

Abstract

1. Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания из алюминиевого сплава, содержащий залитые чугунные гильзы, имеющие с верхнего торца уплотняющий буртик, отличающийся тем, что чугунные гильзы верхним торцом выходят на верхнюю плоскость блока, а на внешней стороне гильз выполнены элементы жесткости в виде колец, расположенных по всей длине гильз.2. Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что элементы жесткости в виде колец располагаются по всей длине гильз с шагом 5-6 мм, сопрягаются с наружной поверхностью гильз радиусом 0,7-0,9 мм и образованы двумя радиусами 0,5-0,9 мм с центрами на диаметрах наружной поверхности гильз.3. Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что уплотняющий буртик выполнен шириной 4,5-5 мм и высотой 13,5-14 мм и содержит проточку высотой 3,5-4 мм с глубиной до диаметра наружной поверхности гильзы.4. Блок цилиндров по п.1, отличающийся тем, что уплотняющий буртик гильз сопрягается с наружной поверхностью гильз радиусом 4-5 мм.1. The cylinder block of an internal combustion engine made of aluminum alloy, containing cast iron sleeves having a sealing bead from the upper end, characterized in that the cast iron sleeves with the upper end extend onto the upper plane of the block, and stiffening elements in the form of rings arranged on the outside of the sleeves along the entire length of the liners. 2. The cylinder block of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the stiffening elements in the form of rings are located along the entire length of the sleeves in increments of 5-6 mm, mate with the outer surface of the sleeves with a radius of 0.7-0.9 mm and are formed by two radii 0 5-0.9 mm with centers on the diameters of the outer surface of the liners. 3. The cylinder block of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sealing collar is made of a width of 4.5-5 mm and a height of 13.5-14 mm and contains a groove 3.5-4 mm high with a depth of up to the diameter of the outer surface of the liner. four. The cylinder block according to claim 1, characterized in that the sealing collar of the liners mates with the outer surface of the liners with a radius of 4-5 mm

Description

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к конструкции блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания (ДВС).The utility model relates to the field of engine building, namely to the design of the cylinder block of an internal combustion engine (ICE).

Известна конструкция блока цилиндров ДВС из алюминиевого сплава с залитыми гильзами цилиндров изготовленных из специального чугуна. Гильза цилиндров имеет на внешней поверхности у обоих торцов уплотняющие буртики, выполненные в виде выступающего прямоугольника или параллелограмма. Буртики предназначены для фиксации гильзы в блоке цилиндров, уплотнения от прорыва газов в систему охлаждения и охлаждающей жидкости в картер масляный ДВС [1].A known design of the engine block of the internal combustion engine of an aluminum alloy with filled cylinder liners made of special cast iron. The cylinder liner has sealing lips on the outer surface of both ends, made in the form of a protruding rectangle or parallelogram. The flanges are designed to fix the liner in the cylinder block, to seal from the breakthrough of gases into the cooling system and coolant in the crankcase of the oil ICE [1].

Недостатком этой конструкции является высокая податливость боковой стенки гильзы цилиндров между уплотняющими буртиками гильзы в сторону увеличения диаметра от давления рабочих газов в цилиндре и появление деформации рабочей поверхности гильзы цилиндров от затяжки крепления головки цилиндров. В этом случае деформация стенок гильзы цилиндров искажает их форму, из-за чего нарушается герметичность камеры сгорания, происходит повышенный износ рабочей поверхности гильзы и поршневых колец, что приводит к ухудшению показателей двигателя (падения мощности и крутящего момента, повышению расхода топлива, снижения экологических показателей и срока эксплуатации двигателя).The disadvantage of this design is the high flexibility of the side wall of the cylinder liner between the sealing lips of the liner in the direction of increasing the diameter from the pressure of the working gases in the cylinder and the appearance of deformation of the working surface of the cylinder liner from tightening the cylinder head. In this case, the deformation of the cylinder liner walls distorts their shape, as a result of which the tightness of the combustion chamber is impaired, increased wear of the working surface of the liner and piston rings occurs, which leads to a deterioration in engine performance (power and torque drop, increased fuel consumption, reduced environmental performance and engine life).

Наиболее близкой конструкцией такого же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является блок цилиндров ДВС из алюминиевого сплава с залитыми чугунными тонкостенными гильзами. На внешней стороне гильзы с верхней стороны расположен уплотняющий буртик прямоугольной формы, с нижней стороны гильзы на внешней стороне расположены четыре уплотняющих буртика, между буртиком с верхней стороны гильзы и нижними буртиками внешняя поверхность гильзы имеет цилиндрическую форму одного диаметра. В конструкции блока цилиндров над верхним торцом гильзы цилиндров расположен слой алюминиевого сплава, который вместе с внутренней поверхностью гильзы составляет полную поверхность цилиндра блока ДВС [2].The closest design of the same purpose to the claimed utility model in terms of features is the engine block of the internal combustion engine made of aluminum alloy with cast-iron thin-walled sleeves. A rectangular sealing bead is located on the outer side of the sleeve from the upper side, four sealing beads are located on the outside of the sleeve on the outer side, and the outer surface of the sleeve has a cylindrical shape of the same diameter between the shoulder on the upper side of the sleeve and the lower shoulders. In the design of the cylinder block above the upper end of the cylinder liner is a layer of aluminum alloy, which together with the inner surface of the cylinder liner makes up the entire surface of the cylinder of the engine block [2].

Недостатком данной конструкции блока цилиндров, является появление изгибающих напряжений и деформации в стенке гильзы цилиндров от давления рабочих газов в цилиндре и от затяжки болтов крепления головки цилиндров. В этом случае деформация стенок гильзы цилиндров искажает их форму, из-за чего нарушается герметичность камеры сгорания, происходит повышенный износ рабочей поверхности гильзы и поршневых колец, что приводит к ухудшению показателей двигателя. Другим недостатком данной конструкции является прослойка алюминиевого сплава между верхним торцом гильзы цилиндров и прокладкой головки блока цилиндров. В этой конструкции по стыку алюминиевого слоя и верхнего торца гильзы возможен прорыв рабочих газов в охлаждающую систему ДВС, что повышает вероятность поломки ДВС.The disadvantage of this design of the cylinder block is the appearance of bending stresses and deformations in the cylinder liner wall from the pressure of the working gases in the cylinder and from the tightening of the cylinder head bolts. In this case, the deformation of the cylinder liner walls distorts their shape, due to which the tightness of the combustion chamber is violated, increased wear of the working surface of the liner and piston rings occurs, which leads to a deterioration in engine performance. Another disadvantage of this design is the layer of aluminum alloy between the upper end of the cylinder liner and the gasket of the cylinder head. In this design, at the junction of the aluminum layer and the upper end of the liner, breakthrough of working gases into the ICE cooling system is possible, which increases the likelihood of ICE breakdown.

Сущность полезной модели заключается в разработке конструкции блока цилиндров из алюминиевого сплава с залитыми чугунными гильзами, обладающего большей жесткостью и прочностью на рабочей поверхности цилиндров, в направлениях действия сил давления рабочих газов и моментов от затяжки болтов головки цилиндров.The essence of the utility model is to develop the design of a cylinder block made of aluminum alloy with cast-iron sleeves, which has greater rigidity and strength on the working surface of the cylinders, in the directions of action of the pressure of working gases and the moments from tightening the bolts of the cylinder head.

Результат - блок цилиндров с повышенной жесткостью по рабочей поверхности цилиндра и, как следствие, повышение надежности и ресурса блока цилиндров и ДВС в целом, снижение расхода масла на угар, снижение механических потерь ДВС, обеспечение возможности повышения энергетических показателей ДВС.The result is a cylinder block with increased rigidity along the working surface of the cylinder and, as a result, increased reliability and service life of the cylinder block and internal combustion engine as a whole, reduced oil consumption for burns, reduced mechanical losses of internal combustion engines, and the possibility of increasing the energy performance of internal combustion engines.

Выше приведенный результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в блоке цилиндров из алюминиевого сплава с залитыми чугунными гильзами, особенностью является то, что в нем, для повышения жесткости рабочей поверхности цилиндров в направлении сил от давления рабочих газов и моментов от затяжки болтов крепления головки блока цилиндров, созданы элементы жесткости. На внешней стороне гильзы в виде колец образованных двумя радиусами R₁=0,5-0,9 мм с центрами на диаметрах наружной поверхности гильзы отстоящими друг от друга на расстоянии A=0,6-0,8 мм. не более Кольца сопрягаются с наружной поверхностью радиусом R₂=0,7-0,9 мм и располагаются по всей длине гильзы с шагом Б=5-6 мм. Выбранная геометрия колец значительно увеличивает структурную жесткость гильзы и блока цилиндров в целом, при этом улучшается технологичность получения отливки блока цилиндров. Элементом повышения жесткости блока цилиндров является и то, что чугунная гильза верхним торцом выходит на верхнею плоскость блока и имеет с верхнего торца уплотняющий буртик шириной B=4,5-5 мм и высотой H=13,5-14 мм. В уплотняющем буртике на расстоянии Г=7-9 мм от верхнего торца гильзы расположена проточка высотой h=3,5-4 мм с глубиной до диаметра наружной поверхности гильзы.The above result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that in the cylinder block made of aluminum alloy with cast-iron sleeves, the feature is that in it, to increase the rigidity of the working surface of the cylinders in the direction of forces from the pressure of the working gases and the moments from tightening the head bolts cylinder block, created stiffeners. On the outer side of the sleeve in the form of rings formed by two radii R ₁ = 0.5-0.9 mm with centers on the diameters of the outer surface of the sleeve spaced apart from each other at a distance of A = 0.6-0.8 mm. no more than the Rings mate with the outer surface of radius R ₂ = 0.7-0.9 mm and are located along the entire length of the sleeve with a pitch of B = 5-6 mm. The selected geometry of the rings significantly increases the structural rigidity of the liner and the cylinder block as a whole, while improving the manufacturability of casting the cylinder block. An element of increasing the stiffness of the cylinder block is the fact that the cast-iron sleeve with its upper end goes to the upper plane of the block and has a sealing collar with a width of B = 4.5-5 mm and a height of H = 13.5-14 mm from the upper end. In the sealing collar at a distance of G = 7–9 mm from the upper end of the liner there is a groove of height h = 3.5–4 mm with a depth of up to the diameter of the outer surface of the liner.

Проточка фиксирует гильзу в алюминиевой основе блока цилиндров.A groove fixes the liner in the aluminum base of the cylinder block.

Буртик сопрягается с наружной поверхностью гильзы цилиндров радиусом R₃=4-5 мм, который подобран для улучшения технологии при заливке гильзы. Примененная геометрия уплотнительного буртика позволяет эффективнее противодействовать деформации стенок гильзы цилиндров от затяжки гаек креплений головки цилиндров. Выход чугунной гильзы на верхнюю поверхность блока цилиндров значительно повышает надежность работы уплотнения камеры сгорания в головке блока цилиндров через прокладку с чугунной гильзой цилиндров блока, исключая прорыв газов в систему охлаждения ДВС.The shoulder mates with the outer surface of the cylinder liner with a radius of R ₃ = 4-5 mm, which is selected to improve the technology when filling the liner. The applied geometry of the sealing collar makes it possible to more effectively counteract the deformation of the cylinder liner walls from tightening the nuts of the cylinder head fasteners. The output of a cast-iron liner to the upper surface of the cylinder block significantly increases the reliability of the combustion chamber seal in the cylinder head through a gasket with a cast-iron cylinder liner, eliminating the breakthrough of gases into the ICE cooling system.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:The essence of the utility model is illustrated by drawings:

фиг. 1 - продольный разрез блока цилиндров;FIG. 1 is a longitudinal section of a cylinder block;

фиг. 2 - вид А;FIG. 2 - view A;

фиг. 3 - вид Б.FIG. 3 - view B.

Блок цилиндров ДВС содержит алюминиевый блок 1, залитые в алюминий чугунные гильзы 2, гильза цилиндров имеет на верхнем торце уплотняющий буртик 3, в уплотнительном буртике расположена проточка 4, на наружной стороне 5 гильзы цилиндров равномерно с шагом 5 мм расположены кольца 6 образованные двумя радиусами R₁ The ICE cylinder block contains an aluminum block 1, cast-iron liners cast into aluminum, the cylinder liner has a sealing collar 3 at the upper end, a groove 4 is located in the sealing collar, and rings 6 formed by two radii R are evenly arranged on the outer side 5 of the cylinder liner with a step of 5 mm _one

Блок цилиндров ДВС работает следующим образом. При работе ДВС на внутреннею поверхность гильзы цилиндров действует сила от давления рабочих газов и усилие от движущего поршня (не показан). Эти усилия создают напряжения и деформации в стенках гильзы направленных на увеличение диаметра гильзы. Равномерно расположенные по наружной поверхности 5 гильзы цилиндров 2 горизонтальные элементы жесткости в виде колец 6, противодействуют воздействию растягивающего усилия и тем самым уменьшают деформацию стенки гильзы и блока цилиндров ДВС в целом. Кроме этого при сборке ДВС от затяжки гаек крепления головки цилиндров через прокладку (не показаны) к блоку цилиндров 1 возникают изгибающие напряжения и деформации в стенке гильзы цилиндров 2. Уплотняющий буртик 3 расположенный с верхнего торца гильзы 2 и выходящий на верхнюю плоскость алюминиевого блока 1 противодействует деформации стенок гильзы цилиндров 2 от затяжки гаек креплений головки цилиндров и значительно повышает надежность герметичности стыка блок цилиндров - головка блока цилиндров.The engine block cylinder works as follows. When the internal combustion engine is operating, the force from the pressure of the working gases and the force from the moving piston (not shown) act on the inner surface of the cylinder liner. These efforts create stress and strain in the walls of the liner aimed at increasing the diameter of the liner. The horizontal stiffeners evenly located on the outer surface 5 of the cylinder liner 2 in the form of rings 6 counteract the action of tensile forces and thereby reduce the deformation of the cylinder liner wall and the engine block as a whole. In addition, when assembling the ICE from tightening the nuts on the cylinder head through a gasket (not shown) to the cylinder block 1, bending stresses and deformations occur in the wall of the cylinder liner 2. The sealing collar 3 located at the upper end of the liner 2 and protruding onto the upper plane of the aluminum block 1 counteracts deformation of the walls of the cylinder liner 2 from tightening the nuts of the cylinder head fasteners and significantly increases the reliability of the tightness of the junction of the cylinder block - cylinder head.

Преимущество полезной модели состоит в том, что по сравнению с известными конструкциями блока цилиндров ДВС, предложенная конструкция обладает большей жесткостью и прочностью в направлении действия сил давления рабочих газов на стенки гильзы цилиндров и действия усилий на гильзы цилиндров от затяжки гаек крепления головки цилиндров во время сборки ДВС. Кроме этого, предложенная конструкция повышает надежность работы стыка между блоком цилиндров и головкой блока цилиндра.The advantage of the utility model is that, compared with the known ICE cylinder block designs, the proposed design has greater rigidity and strength in the direction of action of the working gas pressure forces on the cylinder liner walls and the force exerted on the cylinder liners by tightening the cylinder head mounting nuts during assembly ICE. In addition, the proposed design increases the reliability of the joint between the cylinder block and the cylinder head.

Источники информации:Information sources:

1. Патент на изобретение N 2146183, Государственный реестр изобретен РФ, зарегистрирован 10.03.2000.1. Patent for invention N 2146183, the State Register was invented by the Russian Federation, registered on 10.03.2000.

2. Колл. авторов под ред. Березина Е.Б. «Двигатели ОАО «Волжские моторы» для автомобилей УАЗ и «ГАЗель» - М., Атласы автомобилей, 2001, с. 15, 16. - прототип.2. Call authors ed. Berezina E.B. “Volga Motors OJSC engines for UAZ and GAZelle cars” - M., Car Atlases, 2001, p. 15, 16. - prototype.

Claims

1. The cylinder block of an internal combustion engine made of aluminum alloy, containing cast iron sleeves having a sealing bead from the upper end, characterized in that the cast iron liners with the upper end extend onto the upper plane of the block, and stiffening elements in the form of rings arranged on the outside of the liners along the entire length of the sleeves.

2. The cylinder block of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the stiffening elements in the form of rings are located along the entire length of the sleeves in increments of 5-6 mm, mate with the outer surface of the sleeves with a radius of 0.7-0.9 mm and are formed by two radii of 0.5-0.9 mm with centers on the diameters of the outer surface of the sleeves.

3. The cylinder block of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sealing collar is made of a width of 4.5-5 mm and a height of 13.5-14 mm and contains a groove 3.5-4 mm high with a depth to the diameter of the outer surface sleeves.

4. The cylinder block according to claim 1, characterized in that the sealing collar of the liners mates with the outer surface of the liners with a radius of 4-5 mm.