Рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к системам жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в карбюраторных и дизельных двигателях. Рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания содержит гильзу, подводящие и отводящие патрубки, верхний и нижний пояса охлаждения с размещенным в верхнем поясе кожухом, разделяющим полость на внешний и внутренний отсеки и снабженным щелями, выполненными по касательной к внутренней поверхности кожуха, а на внешней поверхности гильзы цилиндра верхнего пояса размещены выступы, причем подводящие и отводящий патрубки выполнены в корпусе рубашки блока цилиндров, верхний подводящий патрубок соединен каналом с внешним отсеком верхней охлаждающей полости, отводящий патрубок соединен каналом с нижней охлаждающей полостью. Новым в устройстве является то, что щели в кожухе верхнего пояса выполнены по касательной к внутренней поверхности кожуха и на внешней поверхности гильзы цилиндра верхнего пояса размещены выступы. Изобретение обеспечивает повышение надежности и долговечности двигателя путем обеспечения оптимального температурного состояния стенки гильзы цилиндра при работе двигателя в различных режимах. 2 ил.

Изобретение относится к системам жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания и может быть использована в карбюраторных и дизельных двигателях.

Известна рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, в которой гильза цилиндра содержит теплостойкую вставку, расположенную на ее наружной поверхности в средней и нижней частях гильзы и контактирующую с охлаждающей жидкостью, в результате чего повышается надежность и долговечность путем выравнивания температурного уровня внутренней поверхности гильзы /1/.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность, так как несмотря на некоторое повышение температурного уровня внутренней поверхности гильзы в нижней части, неравномерность распределения температур на стенках гильзы в осевом и радиальном направлениях остается весьма значительной.

Известна рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, состоящая из пакета плит, контактирующих с гильзой цилиндра, в которых выполнены несообщающиеся друг с другом кольцевые полости охлаждения, через которые прокачивается различное количество охлаждающей жидкости /2/.

Недостатком известного технического решения являются сложность коммутации потоков охлаждающей жидкости через кольцевые полости плит, сложность регулирования потоков жидкости, малая площадь теплоотдачи от стенок к жидкости, ухудшение условия для теплопроводности в сопряжении "стенка гильзы - плита", технологические и конструктивные трудности осуществления при проектировании и изготовлении двигателя.

Известна система охлаждения многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, в которой циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается подачей ее насосом из радиатора в полости охлаждения головки цилиндров, откуда через соответствующие отверстия жидкость перетекает в полости блока цилиндров, по выходе из которых через другие отверстия возвращается в головку цилиндров, затем вновь опускается в блок цилиндров, после чего направляется в радиатор /3/.

Недостатком известной системы охлаждения являются низкая эффективность в связи с тем, что наиболее нагретая при работе двигателя верхняя часть стенки гильзы цилиндра охлаждается жидкостью, уже нагретой в головке цилиндров и неизбежная при такой схеме неравномерность охлаждения отдельных цилиндров многоцилиндрового двигателя.

Известна также рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащая гильзу, подводящий патрубок, нижний и верхний пояса охлаждения, нижний и верхний кожухи, разделяющие полости на внешний и внутренний отсеки и имеющие ряды отверстий с увеличивающимися радиальными сечениями в направлении от входа к выходу охлаждающей жидкости, с увеличивающимися сечениями от низа к верху, за счет чего обеспечивается увеличение прокачки охлаждающей жидкости от входа к выходу и от низа гильзы к верху и происходит некоторое выравнивание температуры внутренней поверхности гильзы в радиальном и осевом направлениях, а также повышение надежности и долговечности двигателя /4/.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность, связанная с тем, что поступающая в нижний пояс рубашки охлаждения охлаждающая жидкость из радиатора имеет наиболее низкую температуру, за счет чего эффективно охлаждается нижняя стенка гильзы цилиндра, которая имеет и без того пониженный температурный уровень.

Из известных наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащая гильзу, подводящие и отводящие патрубки, верхний и нижний пояса охлаждения с размещенными в них нижним и верхним кожухами, разделяющими полости на внешний и внутренний отсеки и снабженными рядами отверстий с увеличивающимися радиальными сечениями в направлении от входа к выходу, причем в верхнем кожухе ряды отверстий выполнены с увеличением радиальных сечений от низа к верху, а в верхнем поясе охлаждения выполнены отводящие каналы в головку блока цилиндров.

Подводящие и отводящие патрубки выполнены в корпусе рубашки блока цилиндров, верхний и нижний подводящие патрубки соединены каналами с внешними отсеками соответственно верхней и нижней охлаждающих полостей, отводящий патрубок соединен каналом с внешним отсеком нижней охлаждающей полости, а ряды отверстий в нижнем кожухе выполнены с увеличением радиальных сечений в направлении от верха к низу.

Недостатком известного технического решения является недостаточная эффективность, связанная с тем, что только за счет размеров, количества и расположением отверстий в верхнем кожухе трудно получить равномерное распределение температуры стенки гильзы цилиндра.

Техническая задача изобретения - повышение надежности и долговечности двигателя путем обеспечения оптимального температурного состояния стенки гильзы цилиндра при работе двигателя на различных режимах.

Техническая задача решается за счет того, что в рубашке жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащей гильзу, подводящие и отводящие патрубки, верхний и нижний пояса охлаждения с размещенным в верхнем поясе кожухом с рядом отверстий, разделяющим верхнюю полость на внешний и внутренний отсеки и снабженным щелями, расположенными параллельно оси гильзы, причем выполнены они по касательной к внутренней поверхности кожуха, а на внешней поверхности верхнего пояса охлаждения гильзы выполнены по всей поверхности выступа и в верхнем поясе охлаждения выполнены отводящие каналы в головку блока цилиндров, в соответствии с заявляемым изобретением подводящие и отводящий патрубки выполнены в корпусе рубашки блока цилиндров, верхний подводящий патрубок соединен каналом с внешним отсеком верхней охлаждающей полости, нижний подводящий патрубок соединен с нижней охлаждающей полостью, которая в свою очередь каналом соединена в отводящим патрубком.

Техническая сущность изобретения поясняется графическими материалами, где фиг. 1 - заявляемая рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, продольный разрез; - фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1.

Заявляемая рубашка жидкостного охлаждения блока 1 цилиндров двигателя внутреннего сгорания содержит гильзу 2, подводящие 3, 4 и отводящий 5 патрубки, верхний "а" и нижний "б" пояса охлаждения с размещенным в верхнем поясе кожухом 6, разделяющем полость на внешний и внутренний отсеки соответственно 7 и 8. В кожухе 6 выполнены щели 9, расположенные параллельно оси гильзы и прорезанные в направлении, касательном к внутренней поверхности кожуха 6. На внешней поверхности гильзы 2 в верхнем поясе "а" выполнены по всей поверхности выступы 10 прямоугольной или трапециидальной формы в поперечном сечении. В верхнем поясе "а" расположены отводящие каналы 11 в головку блока 1 цилиндров. Полость 12 пояса "б" сообщается с отводящим патрубком 5 каналом 13. Подводящие 3, 4 и отводящий 5 патрубки выполнены в блоке 1, причем верхний 3 подводящий патрубок соединен каналом 14 с внешним отсеком 7 верхней охлаждающей полости, а нижний 4 подводящий патрубок соединен каналом 15 с нижней охлаждающей полостью 12.

Заявляемая рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

При работе двигателя охлаждающая жидкость из радиатора (на чертеже не показан) через подводящий патрубок 3 рубашки поступает в отсек 7 верхнего пояса "а" и, обтекая кожух 6, через щели 9 поступает в отсек 8, а затем, обтекая верхнюю часть гильзы 2, выходит через отводящие канал 11 в головку (на чертеже не показана) блока 1. Пройдя головку блока 1, охлаждающая жидкость по обводному каналу (на чертежах не показан) направляется в подводящий патрубок 4, откуда через соединительный канал 15 поступает в полость 12 нижнего пояса "б", обтекая нижнюю часть гильзы 2, и выходит через канал 13 в отводящий патрубок 5.

При этом, в связи с тем, что охлаждающая жидкость во внутренний отсек 8 проходит через щели 9, направленные по касательной к внутренней поверхности кожуха 6, во внутреннем отсеке 8 между кожухом 6 и внешней поверхностью гильзы 2 в поясе "а" она приобретает интенсивное вращательное турбулентное движение, благодаря чему выравнивается температура гильзы 2 цилиндра как в радиальном, так и в осевом направлениях. Помимо интенсивного вращательного движения охлаждающей жидкости в поясе "а" теплоотдача от гильзы 2 цилиндра усиливается благодаря турбулизации охлаждающей жидкости за счет оребрения внешней поверхности гильзы 2 цилиндра в поясе "а" размещенными на ней выступами 10, а также за счет увеличения площади теплоотдачи, благодаря этим выступам.

Выравнивание температуры гильзы 2 в радиальном направлении приводит к снижению овализации гильзы 2, что непосредственно связано с увеличением моторесурса двигателя. Помимо выравнивания температур наличие тангенциальных щелей в кожухе 6 и выступов 10 из внешней поверхности гильзы 2 цилиндра способствует турбулизации потока охлаждающей жидкости в поясе "а", что прямо связано с повышением теплоотдачи от стенки к жидкости и приводит к снижению температуры стенки гильзы в этом поясе. Некоторое выравнивание температуры стенки гильзы 2 цилиндра в осевом направлении позволяет снизить износ цилиндропоршневой группы двигателя, уменьшить вероятность возникновения на границе между отработанными газами и стенкой гильзы ситуаций, при которых температура стенки гильзы ниже температуры насыщенного водяного пара, входящего в отработанные газы, конденсация которого на стенке гильзы приводит к ее коррозионному износу особенно в процессе пуска, прогрева и работы двигателя на пониженных температурных режимах.

Технические преимущества заявляемого устройства состоят в том, что конструктивные особенности его позволили изменить схему циркуляции охлаждающей жидкости и обеспечить режим, при котором прокачка охлаждающей жидкости в верхнем поясе через щелевые отверстия кожуха создает организованное вращательное движение между кожухом и поверхностью гильзы при эффективной теплоотдаче. Охлаждающая жидкость из радиатора при наиболее низкой температуре направляется сначала только во внешний отсек верхнего пояса рубашки, проходит через щели кожуха во внутренний отсек, охлаждая верхнюю часть стенки гильзы цилиндра и через отводящие каналы поступает в головку блока, что обеспечивает повышение температуры нижней части гильзы цилиндра и максимально возможное снижение температуры ее верхней части. Нагретая до более высокой температуры охлаждающая жидкость из головки блока по обводному каналу направляется в нижнюю полость пояса "б", нагревая нижнюю часть стенки гильзы цилиндра, откуда охлаждающая жидкость через отводящий патрубок направляется в радиатор для охлаждения.

Техническое преимущество заявляемого устройства состоит также в том, что выравнивание температуры стенки гильзы цилиндра в осевом направлении позволяет использовать в системе смазки двигателя менее вязкое масло, что приводит к снижению механических потерь, повышает эффективность и экономичность двигателя. При этом улучшаются также и эксплуатационные свойства двигателя, так как снижение вязкости масла всегда связано с улучшением его низкотемпературных свойств.

Источник информации: 1. Авторское свидетельство СССР N 1605007, F 02 F 1/00, 24.02.89, публ. БИ N 41, 1990.

2. Авторское свидетельство СССР N 1638340, F 02 F 1/16, F 01 P 3/02, 17.06.88, публ. БИ N 12, 1991.

3. Заявка Франции 2637941, F 01 P 3/02, F 02 F 1/26, 18.10.88, публ. 1990.

4. Авторское свидетельство СССР N 1657706, F 02 F 1/10, 05.06.89, публ. БИ N 23, 1991.

5. Заявка РФ 93015381/06, 6 F 02 F 1/10, F 01 P 3/02, 23.03.93., публ. БИ N 18, 1995 - прототип.

Формула изобретения

Рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, включающая гильзу, подводящие и отводящий патрубки, верхний и нижний пояса охлаждения с размещенным в верхнем поясе кожухом с рядом отверстий, разделяющим верхнюю полость на внешний и внутренний отсеки, в верхнем поясе охлаждения выполнены отводящие каналы в головку блока цилиндров, при этом подводящие и отводящие патрубки выполнены в корпусе рубашки блока цилиндров, верхний подводящий патрубок соединен каналом с внешним отсеком верхней охлаждающей полости, нижний подводящий патрубок соединен с нижней охлаждающей полостью, которая, в свою очередь, каналом соединена с отводящим патрубком, отличающаяся тем, что ряд отверстий в кожухе верхнего пояса выполнен в виде щелей, размещенных по касательной к внутренней поверхности кожуха, а на внешней поверхности гильзы цилиндра верхнего пояса размещены выступы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2