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, подводящий и отводящий патрубки, верхнюю подводящую и нижнюю отводящую полости с размещенным между ними и гильзой цилиндра кожухом, разделяющим верхнюю и нижнюю полости от охлаждающей полости гильзы цилиндра, снабженного расположенными параллельно оси гильзы щелями, выполненными по касательной к внутренней поверхности кожуха из верхней подводящей полости в охлаждающую полость гильзы цилиндра и расположенными по касательной к внутренней поверхности кожуха из охлаждающей полости гильзы цилиндра в нижнюю отводящую полость, причем подводящий и отводящий патрубки выполнены в корпусе рубашки блока цилиндров, верхний подводящий патрубок соединен каналом с верхней подводящей полостью, нижний отводящий патрубок соединен каналом с нижней отводящей полостью, соединенной обводным патрубком с охлаждающей полостью головки блока цилиндров, при этом щели в кожухе верхнего и нижнего поясов выполнены по касательной к внутренней поверхности кожуха в одном направлении. Изобретение обеспечивает повышение надежности и долговечности двигателя путем обеспечения оптимального температурного состояния стенки гильзы цилиндра при работе двигателя на различных режимах. 3 ил.

Изобретение относится к системам жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано 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, содержащая гильзу, подводящий патрубок, нижний и верхний поясы 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 [2].

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.

Известна также рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащая гильзу, подводящие и отводящие патрубки, верхний и нижний поясы 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 [3].

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

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 размещенным в верхнем поясе кожухом, разделяющим полости на внешний и внутренний отсеки и снабженным щелями, расположенными параллельно оси гильзы и выполненными по касательной к внутренней поверхности кожуха, а на внешней поверхности гильзы цилиндра верхнего пояса размещены выступы. Подводящие и отводящие 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 [4].

Недостатком известного технического решения является недостаточная эффективность, связанная с тем, что разделение на два пояса охлаждения по высоте гильзы цилиндров не создает достаточной равномерности охлаждения гильзы цилиндров в осевом направлении, а также не выравнивает условия охлаждения гильзы цилиндров в радиальном направлении в нижнем поясе.

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, подводящий и отводящий патрубки, верхний и нижний поясы охлаждения, кожух с рядом отверстий в верхнем поясе охлаждения, при этом подводящий и отводящий патрубки выполнены в корпусе рубашки блока цилиндров, верхний подводящий патрубок соединен каналом с верхней подводящей полостью, отводящий патрубок соединен каналом с нижней отводящей полостью, ряд отверстий в кожухе верхнего пояса выполнен в виде щелей, размещенных по касательной к внутренней поверхности кожуха, в соответствии с заявляемым изобретением в нижнем поясе охлаждения в кожухе выполнен ряд отверстий в виде щелей, размещенных по касательной к внутренней поверхности кожуха.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена заявляемая рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, продольный разрез; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение по Б-Б на фиг.1.

Заявляемая рубашка жидкостного охлаждения блока 1 цилиндров двигателя внутреннего сгорания содержит гильзу 2, подводящий 3 и отводящий 4 патрубки, верхнюю подводящую полость 5, расположенную в верхнем "а" поясе охлаждения, и нижнюю отводящую полость 6, расположенную в нижнем "б" поясе охлаждения, с размещенным между ними кожухом 7, разделяющим полости 5 и 6 от охлаждающей полости 8 гильзы цилиндра. В кожухе 7 выполнены щели 9, расположенные параллельно оси гильзы и прорезанные в направлении, касательном к внутренней поверхности кожуха 7 в поясе "а", и такие же щели 10 выполнены в поясе "б". Подводящий 3 и отводящий 4 патрубки выполнены в блоке 1, причем подводящий патрубок 3 соединен каналом 11 с верхней подводящей полостью 5, а отводящий патрубок 4 соединен каналом 12 с нижней отводящей полостью 6.

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

При работе двигателя охлаждающая жидкость из радиатора помпой (не показаны) через подводящий патрубок 3 рубашки подается в полость 5 через канал 11 верхнего пояса "а" и, обтекая кожух 7, через щели 9 поступает в охлаждающую полость 8 гильзы цилиндра пояса "а", совершая при этом в охлаждающей полости 8 гильзы цилиндра винтообразное, вращательно-поступательное движение сверху вниз из пояса "а" в пояс "б". В поясе "б" поток охлаждающей жидкости из полости 8 гильзы цилиндров выходит через щели 10 кожуха 7 в нижнюю отводящую полость 6 и через канал 12 в отводящий патрубок 4, из которого он направляется по обводному патрубку в головку блока цилиндров (не показан).

В связи с тем, что охлаждающая жидкость в охлаждающую полость 8 проходит через щели 9, направленные по касательной к внутренней поверхности кожуха 7 и внешней поверхности гильзы 2 в поясе "а", она приобретает интенсивное винтообразное, вращательно-поступательное, турбулентное движение вокруг продольной оси гильзы цилиндра из зоны "а" до зоны "б". В кожухе 7 щели 10 прорезаны в направлении по касательной к внутренней поверхности кожуха 7 по направлению, совпадающему с направлением вращательного движения охлаждающей жидкости, с целью уменьшения гидравлического сопротивления потоку при прохождении через щели 10.

Организованное таким образом движение охлаждающей жидкости в охлаждающей полости 8 гильзы цилиндра способствует выравниванию температуры гильзы цилиндра 2 в радиальном направлении, а поступательное движение вращающегося потока жидкости из зоны пояса "а" в зону пояса "б" способствует выравниванию температуры гильзы цилиндра 2 в осевом направлении.

Выравнивание температуры гильзы цилиндра 2 в радиальном направлении приводит к снижению овализации гильзы цилиндра при работе двигателя, что непосредственно связано с увеличением моторесурса двигателя и смягчения влияния на овализацию гильзы цилиндра расположения выхлопного клапана системы газораспределения двигателя. Помимо выравнивания температуры гильзы цилиндра наличие тангенциальных щелей 9 в кожухе 7 способствует турболизации потока охлаждающей жидкости по всей поверхности охлаждения гильзы цилиндра, что прямо связано с повышением теплоотдачи от стенки гильзы цилиндра к охлаждающей жидкости и, наоборот, от охлаждающей жидкости к стенке гильзы цилиндра в зоне пояса "б", что может иметь место на некоторых режимах работы двигателя, например при пуске и прогреве двигателя, а также при работе двигателя на пониженных температурных режимах.

Выравнивание температуры стенки гильзы цилиндра 2 в осевом направлении позволяет снизить износ цилиндропоршневой группы двигателя, уменьшить вероятность возникновения на границе между отработанными газами и стенкой гильзы цилиндра двигателя ситуаций, при которых температура стенки гильзы ниже температуры насыщенных паров отработанных газов, конденсация которых на стенке гильзы цилиндра 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 охлаждающая жидкость при работе двигателя из радиатора при наиболее низкой температуре направляется сначала в зону пояса "а" и через щели в кожухе на наиболее нагретую верхнюю часть гильзы цилиндра, интенсивно охлаждая ее и одновременно нагреваясь, совершает в охлаждающей полости между поверхностью гильзы цилиндра и кожухом винтообразное, вращательно-поступательное движение до зоны полости "б", за счет чего нижняя часть гильзы цилиндра в зоне полости "б" может охлаждаться и нагреваться в зависимости от режима работы двигателя, но во всех случаях при этом происходит выравнивание температуры гильзы цилиндра в осевом и радиальном направлениях, что способствует повышению моторесурса двигателя.

Кроме того, данная конструкция рубашки жидкостного охлаждения двигателя обеспечивает ускорение прогрева всей стенки гильзы цилиндра в процессе пуска и прогрева холодного двигателя.

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 в двигателе, 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 и отвечает современным тенденциям развития двигателестроения.

Источники информации 1. Авт.св. СССР 1605007, кл. F 02 F 1/00, БИ 41, 1990.

2. Авт.св. СССР 1657706, кл. F 02 F 1/00, БИ 23, 1991.

3. З-ка РФ 93015381/06, кл. F 02 F 1/10, БИ 18, 1995.

4. Патент РФ 2147340 С1, кл. F 01 P 3/02, БИ 10, 2000 (прототип).

Формула изобретения

Рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, включающая гильзу, подводящий и отводящий патрубки, верхний и нижний поясы охлаждения, кожух с рядом отверстий в верхнем поясе охлаждения, при этом подводящий и отводящий патрубки выполнены в корпусе рубашки блока цилиндров, верхний подводящий патрубок соединен каналом с верхней подводящей полостью, отводящий патрубок соединен каналом с нижней отводящей полостью, ряд отверстий в кожухе верхнего пояса выполнен в виде щелей, размещенных по касательной к внутренней поверхности кожуха, отличающаяся тем, что в нижнем поясе охлаждения в кожухе выполнен ряд отверстий в виде щелей, размещенных по касательной к внутренней поверхности кожуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3