SU1726825A1 - Двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к поршневым ДВС, а именно к конструкции цилиндропоршневой группы ДВС с жидкостным охлаждением . Цель изобретени  - повышение надежности путем стабилизации геометрической формы цилиндров при воздействии термических и механических нагрузок. Двигатель имеет блок цилиндров, состо щий из тонкостенных цилиндров 1,выполненных заодно с верхней плитой 4 рубашки охлаждени  2 и верхней плитой 5 картера 3. По наружной поверхности цилиндров 1 выполнены продольные усилительные элементы 6, расположенные в зонах соединени  ребер поршневых бобышек с юбкой поршн  7. 2 ил.

Description

фиг А

Изобретение относитс  к поршневым двигател м внутреннего сгорани  (ДВС) с жидкостным охлаждением, а именно к конструкции цилиндропоршневой группы ДВС.

Известны ДВС, в которых примен ютс  блоки цилиндров, изготовленные заодно с картерной частью двигател , так называемые моноблоки.

Во всех известных конструкци х моноблоков цилиндры выполн ютс  в виде тонкостенного цилиндрического стакана с равной толщиной стенок по окружности цилиндра . Така  конструкци  цилиндров хорошо работает на воспри тие нагрузок от давлени  газов и на воспри тие термических нагрузок, имеющих место при работе ДВС. Однако в период работы ДВС с криво- шипно-шатунным механизмом при движении поршн  по вл етс  бокова  сила, вызванна  наклоном шатуна. Эта сила создает изгибающую нагрузку на цилиндр. От этой нагрузки цилиндр искривл етс , что ведет к увеличению трени  между цилиндром и поршнем, цилиндром и поршневыми кольцами, повышенному износу этих пар трени  и ухудшению показателей работы ДВС: снижению мощности из-за увеличени  трени  в цилиндропоршневой группе, увеличению расхода масла и токсичности выхлопных газов в св зи с большим прорывом масла в камеру сгорани  из-за увеличени  износа пары цилиндр - поршневые кольца и в св зи с большим прорывом газов в картер ДВС и, следовательно, большим уносом масла с системой вентил ции картера . Кроме того, в двигател х с жидкостным охлаждением на наружной поверхности цилиндров (или гильз цилиндров), наход щейс  в контакте с охлаждающей жидкостью, часто возникает коррози , одной из причин которой  вл етс  кавитаци , вызываема  колебани ми стенок цилиндров (или гильз цилиндров). Чтобы уменьшить колебани  и деформацию стенок дилиндров, увеличивают их толщину, что действительно повышает жесткость цилиндров и сопротивление колебани м и деформации от боковых сил, но в то же врем  увеличивает расход металла , но главное - ухудшает теплообмен через стенку цилиндра, что приводит к ухудшению теплового режима работы цилиндропоршневой группы и в результате оп ть же к повышенным йзносам деталей и ухудшению показателей работы ДВС.

Частично проблема увеличени  жесткости цилиндров от боковых сил решаетс  в устройстве, в котором предлагаетс  придать стенке цилиндра осесимметрично возрастающую толщину с наибольшей толщиной в плоскости качани  шатуна, т. е.

в плоскости, перпендикул рной продольной оси двигател .

Однако при нагреве такой цилиндр имеет в отличие от цилиндра с равной толщиной

стенок ухудшение теплопередачи в зонах утолщени  стенок, значительные неравномерные термические деформации и, как следствие, отклонение рабочей части цилиндра от правильной геометрической фор0 мы. Это также ведет к увеличению трени  в цилиндропоршневой группе ДВС, большим йзносам деталей и ухудшению показателей работы ДВС.

Современные автомобильные поршни

5 из алюминиевого сплава и тонкостенные цилиндры не  вл ютс  жесткой конструкцией . Под действием бокового усили , создаваемого наклоном шатуна при движении поршн  вдоль цилиндра, происходитдефор0 маци  направл ющей части поршн  и цилиндра , что приводит к задирам поршн  и цилиндра. Чтобы избежать этих задиров, направл ющую поршн  изготавливают со специальным профилем в виде эллиптиче5 ской бочки с меньшей осью эллипса вдоль поршневого пальца. При совместной деформации цилиндра и такой направл ющей поршн  обеспечиваетс  снижение удельных нагрузок в паре трени  поршень - цилиндр и

0 соответственно уменьшаетс  опасность задиров . Однако искривление цилиндра неблагопри тно отражаетс  на работу поршневых колец, повышает механические потери и увеличивает расход масла.

5 Кроме того, как показали испытани  и анализ задиров поршней и цилиндров ДВС, эти задиры чаще всего бывают не в зоне качани  шатуна (т. е. не в зоне наименьшего диаметра эллипса поршн ), а зонах соеди0 нени  ребер, бобышек поршневого пальца с юбкой поршн . Под действием боковых сил, передающихс  через поршневой палец , поршни приобретают неправильную форму с выпуклост ми в зонах бобышек

5 поршневого пальца, где и происходит контакт юбки поршн  с цилиндром, т. е, передача боковых сил на цилиндры.

Цель изобретени  - стабилизаци  геометрической формы цилиндров ДВС при

0 воздействии механических и термических нагрузок.

Дл  этой цели в ДВС с жидкостным охлаждением , имеющем блок цилиндров с тонкостенными цилиндрами, выполненны5 ми заодно с верхней плитой рубашки охлаждени  блока и верхней плитой картерной части блока, а также поршн  с поршневыми бобышками, соединенными ребрами с юбкой поршн , на наружной части тонкостенных цилиндров выполнены продольные

усилительные элементы, расположенные в сечении, перпендикул рном оси цилиндров , в зоне соединени  ребер бобышек поршневого пальца с юбкой поршн .

Цилиндры ДВС выполнены заодно с верхней плитой рубашки охлаждени  и верхней плитой картера, т. е. без вставных гильз. Конструкци  моноблока, выполненного заодно с цилиндрами и картером ДВС, делает его жестким и хорошо работающим против разрыва цилиндров от газовых сил и сил, возникающих при зат жке головки блока .

На фиг. 1 показан разрез моноблока плоскостью, перпендикул рной продоль- ной оси ДВС; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Двигатель внутреннего сгорани  с жидкостным охлаждением имеет блок цилиндров (фиг. 1), состо щий из тонкостенных цилиндров 1, рубашки 2 охлаждени  и картера 3, выполненных как одна отливка. Цилиндры 1 в верхней части выполнены заодно с верхней плитой 4 рубашки 2 охлаждени , а в нижней части заодно с верхней частью 5 картера 3 ДВС. По наружной поверхности цилиндров 1 выполнены продольные усилительные элементы 6. В цилиндре 1 движетс  поршень 7, имеющий поршневые бобышки 8. В поршневых бо- бышках 8 закреплен поршневой палец 9, св занный с верхней головкой шатуна 10. Поршневые бобышки 8 св заны ребрами 11 с юбкой поршн  7. Ребра 6 жесткости цилиндра 1 выполнены в зонах соединени  ребер 11 поршневых бобышек 8 с юбкой поршн  7.

Двигатель работает следующим образом .

Поршень 7, св занный поршневым пальцем 9 с шатуном 10, перемещаетс  вдоль цилиндра 1. Наклон шатуна 10 создает боковое усилие, передающеес  через поршневой палец 9 и ребра 11 бобышек поршневого пальца на юбку поршн  7. Это

боковое усилие деформирует юбку поршн  7, котора  принимает неправильную форму с выпуклост ми в зонах ребер бобышек поршневого пальца 9. В этих зонах происходит контакт юбки поршн  7 с тонкостенным цилиндром 1. Цилиндр 1 в этой зоне имеет наружные продольные усилительные элементы 6, которые воспринимают боковые силы и способствуют минимальной деформации цилиндра 1.

Благодар  сохранению геометрии цилиндров 1 и улучшению теплового режима работы цилиндропоршневой группы ДВС уменьшаетс  трение в цилиндропоршневой группе и соответственно износ деталей этой группы.

В результате увеличиваетс  ресурс цилиндропоршневой группы на 8-10%, снижаетс  расход масла на 0,5%, св занный с уносом его через систему вентил ции картера , в св зи с лучшей уплотненностью подвижного соединени  цилиндр - поршень и меньшим прорывом газов из цилиндра в картер.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Двигатель внутреннего сгорани  с жидкостным охлаждением, содержащий блок цилиндров с тонкостенными цилиндрами, выполненными за одно целое с верхней плитой рубашки охлаждени  блока и верхней плитой картерной части блока и снабженными продольными усилительными элементами, а также поршни с бобышками, соединенными с юбкой поршн  при помощи ребер, и размещенными в бобышках поршней поршневыми пальцами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности путем стабилизации геометрической формы цилиндров при воздействии механических и термических нагрузок, продольные усилительные элементы цилиндров блока в сечении , перпендикул рном оси цилиндров, размещены в зоне соединени  ребер бобышек поршневого пальца с юбкой поршн .