Гильза цилиндра для двигателя внутреннего сгорания с водяным охлаждением

 

Использование: преимущественно в двухтактных дизельных двигателях с водяным охлаждением. Сущность изобретения: гильза цилиндра два с водяным охлаждением имеет несколько распределенных по окружности продолговатых охлаждающих каналов 8, 8' с глухим концом, сообщенных с камерой подачи охлаждающей воды 6, 6' и выходной камерой охлаждающей воды 7, 7'. Внутри каждого канала установлен направляющий элемент с возможностью направления потока охлаждающей воды к глухому концу канала и от него. Направляющий элемент на части длины канала установлен с возможностью образования с поверхностью канала полостей, одна из которых, расположенная со стороны камеры сгорания, снабжена прерывателем потока. 7 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к двухтактным дизельным двигателям с водяным охлаждением.

Известна гильза цилиндра для двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с водяным охлаждением, преимущественно двухтактного дизельного двигателя, содержащая цилиндрическую внутреннюю поверхность, ограничивающую камеру сгорания двигателя и образующую направляющую поверхность для рабочего поршня, соосно установленного в гильзе, причем поршень при его положении в верхней мертвой точке (ВМТ) расположен смежно с верхним концом гильзы, в котором выполнен ряд распределенных по окружности продолговатых охлаждающих каналов, сообщенных с камерой подачи охлаждающей воды, каждый канал со стороны верхнего торца гильзы выполнен с глухим концом и снабжен направляющим элементом, установленным в канале в продольном направлении с возможностью направления потока охлаждающей воды к глухому концу канала и от него (1).

Задача изобретения создание гильзы цилиндра с глухими каналами, в которой в зависимости от требований может меняться эффективность охлаждения.

Поставленная задача решается тем, что направляющий элемент на части длины канала установлен с возможностью образования с поверхностью канала полостей, одна из которых, расположенная со стороны камеры сгорания, снабжена прерывателем потока.

Направляющий элемент может быть снабжен по меньшей мере двумя выполненными по его длине радиальными выступами, свободные концы которых образуют с поверхностью канала полости, а прерыватель потока размещен между выступами со стороны поверхности канала, обращенной к камере сгорания.

Направляющий элемент может быть выполнен в виде трехсторонней перегородки, разделяющей канал на три полости, в одной из которых, расположенной со стороны камеры сгорания, установлен прерыватель потока.

Направляющий элемент может быть выполнен в виде трубки, диаметр которой меньше диаметра канала, а радиальные выступы выполнены на внешней поверхности трубки.

Направляющий элемент может быть выполнен в виде трубки, диаметр которой меньше диаметра канала, а прерыватель потока выполнен в виде слоя материала, расположенного между внешней поверхностью трубки и поверхностью канала по меньшей мере на части длины трубки.

Направляющий элемент снабжен перепускным отверстием, выполненным вблизи камеры подачи охлаждающей воды.

На фиг. 1 показан продольный разрез цилиндра двигателя с гильзой по изобретению; на фиг.2 верхний конец гильзы по фиг.1; на фиг.3 разрез известного выполнения охлаждающих каналов; на фиг.4 разрез двух охлаждающих каналов по изобретению; на фиг.5 вариант выполнения изобретения, разрез; на фиг.6 показан в разрезе охлаждающий канал по фиг.5; на фиг.7 вариант выполнения направляющего элемента.

Верхняя часть гильзы цилиндра 1 большеразмерного тихоходного дизельного двигателя показана на фиг.1, где поршень 2 находится в ВМТ. Гильза 1 крышкой цилиндра 3 прижата к картеру двигателя 4. Кольцевая водяная рубашка 5 окружает верхнюю часть и определяет вместе с радиальной внешней стороной гильзы кольцевую камеру подачи охлаждающей воды 6 и кольцевую выходную камеру охлаждающей воды 7, выполненную в виде окружной канавки на внешней стороне гильзы. Несколько охлаждающих каналов 8 в гильзе сообщают указанные камеры.

При работе двигателя охладитель (вода) из камеры, расположенной ниже верхней концевой части гильзы, течет через просверленный соединительный канал 10 и соединительную трубку 11 в нижнюю камеру 6 и растекается вокруг окружности гильзы, после чего вода через каналы 8 перетекает в верхнюю камеру 7. Из указанной камеры вода проходит через соединительную трубу 14, сверленый канал 15, распределительную камеру 16 и охлаждающие каналы 17 в крышке двигателя и далее в камеру 18 в седле клапана, откуда вода отводится.

Как показано на фиг.2, гильза содержит большое количество продолговатых охлаждающих каналов 8, равномерно распределенных по окружности.

Каналы 8 расположены наклонно относительно продольной оси гильзы и простираются вверх к верхнему торцу 28 внутренней стороны гильзы. Глухой конец 25 канала может быть выполнен полусферическим, чтобы снизить концентрацию напряжений.

С внешней стороны гильзы охлаждающие каналы 8 просверливаются в сторону верхнего торца гильзы. Водоподающая трубка 21 с меньшим диаметром, чем канал, входит в этот канала. Для наглядности трубка показана лишь в одном из каналов. Выступающий фланец 22 у нижнего конца трубки упирается в плечико в выступающем воротничке 23, разделяющее камеры 6 и 7 друг от друга.

Трубка 21 снабжена герметичной втулкой 24 для прохода охладителя сначала через трубку, прежде чем попасть в канал 8. Так как верхний конец трубки заканчивается вблизи глухого конца 25 канала, охлаждающая вода входит в глухой конец в виде концентрированной струи, после чего вода стекает вниз в часть кольцевого зазора между внешней стороной трубки и поверхностью канала, причем свободная часть обращена в сторону от камеры сгорания. Вода из кольцевого зазора стекает вниз в камеру 7.

Стрелки А на фиг.3 показывают, как тепло в известном выполнении охлаждающего канала при работе двигателя уходит от внутренней поверхности гильзы к кольцевому зазору, окружающему трубку. Видно, что путь весьма короткий, что дает высокий температурный градиент и, таким образом, интенсивное охлаждение. Если необходимо получить меньшую эффективность охлаждающих каналов в одной и той же гильзе цилиндра, упомянутые каналы могут быть вместо этого оборудованы направляющим элементом по изобретению.

Разрез охлаждающего канала с таким направляющим элементом в виде трубки 21 показан на фиг.4. Трубка имеет два радиальных выступа 30, простирающихся в продольном направлении трубки и имеющих такую высоту, что их свободный край, который может быть закруглен, чтобы уменьшить концентрацию напряжений в гильзе, упирается в поверхность канала и разделяет кольцевой зазор вокруг трубки на две полости, из которых полость 32, обращенная к внутренней поверхности гильзы (и закрашена черным) имеет по меньшей мере один прерыватель потока, выполненный в виде горизонтально расположенного воротничка, простирающегося вокруг трубки от первого до второго выступа 30, закрывая полость 32 для прохода потока охладителя (воды). Охладитель течет вниз к камере 7 через вторую полость 33 кольцевого зазора и производит таким образом охлаждение гильзы. Ввиду того, что тепло отводится практически только в полость 33, ему приходится проходить большее расстояние, что показано стрелками В, что, как говорилось выше, уменьшает охлаждающее действие. В альтернативном варианте выполнения трубка может иметь слой материала 34, расположенного между внешней поверхностью трубки и поверхностью канала, блокируя при этом проход охладителя в этой полости 32. Такое выполнение направляющего элемента показано подробнее на фиг.7. Слой материала может состоять из политетрафторэтилена (тефлон), который является "самосмазывающимся" при заталкивании трубки в канал. Слой материала может быть приклеен к трубке (и/или укреплен посредством запорного валика, вставленного в соответствующие сверления в материале и трубке.). Материал покрывает лишь часть длины трубки, и ее верхний конец может быть выполнен без покрытия на расстоянии 1-2 диаметра трубки. Кроме того, для торможения потока охладителя не обязательно, чтобы материал совершенно плотно прилегал к внутренней стенке сверления цель изобретения все равно будет достигнута.

Фиг. 5 и 6 показывают еще один вариант выполнения, в котором выход охладителя из камеры 7', расположен выше выступающего фланца на внешней стороне гильзы, и в котором поперечное отверстие 36 создает соединение между каналом охладителя 8' и камерой 7'. Направляющий элемент 38 выполнен в виде трехсторонней перегородки 39, разделяющей канал на три полости, в одной из которых полости 40, со стороны камеры сгорания, установлен прерыватель потока 41 (горизонтально расположенная пластинка).

Вторая полость 42 открыта сверху и снизу, так что охладитель (вода) может по ней протекать вверх из камеры 6' к глухому концу канала, а третья полость 43 закрыта снизу горизонтальной пластинкой 44, и эта полость является таким образом проходом для обратного потока, и через поперечное отверстие 36 соединяется с камерой 7'. (Т.е. полости 42 и 43 образуют параллельные каналы для прохода охлаждающей воды).

Направляющие элементы 21, 38 могут иметь перепускное (байпасное) отверстие 45, соединяющее камеру 6 с камерой 7. В показанном на фиг.1 и 2 выполнении перепускное отверстие в трубке 21 находится на уровне камеры 7, тогда как в выполнении по фиг.5 оно находится по соседству с поперечным отверстием 36. Через перепускное отверстие пропускают часть охладителя, например, две трети воды, прямо в камеру 7, так что использование направляющего элемента по изобретению не изменяют общий расход охладителя через систему охлаждения гильз.

Описанные варианты выполнения могут изменяться различным образом, не выходя за объем изобретения по формуле изобретения. Например, концы трехсторонней перегородки могут иметь форму дуги окружности, и канал, также и трубка, могут иметь некруглое сечение, например овальное. Пластинки 41, 44 могут иметь воротничок, который выполнен в виде дуги круга и упираться в поверхность канала, или пластинки могут иметь сравнительно большую толщину в продольном направлении канала, так что пластинки прилегают к поверхности канала на столько большой площади, что в гильзе не возникает значительных концентраций напряжения. Прерыватель потока также может состоять их жаропрочного, нерастворимого в воде и сравнительно мягкого материала, например пенопластмассы, который в полости 32 или 41 скреплен с направляющим элементом.

Формула изобретения

1. Гильза цилиндра для двигателя внутреннего сгорания с водяным охлаждением, преимущественно двухтактного дизельного двигателя, содержащая цилиндрическую внутреннюю поверхность, ограничивающую камеру сгорания двигателя и образующую направляющую поверхность для рабочего поршня, соосно установленного в гильзе, причем поршень при его положении в верхней мертвой точке расположен смежно с верхним концом гильзы, в котором выполнен ряд распределенных по окружности продолговатых охлаждающих каналов, сообщенных с камерой подачи охлаждающей воды и выходной камерой охлаждающей воды, каждый канал со стороны верхнего торца гильзы выполнен с глухим концом и снабжен направляющим элементом, установленным в канале в продольном направлении с возможностью направления потока охлаждающей воды к глухому концу канала и от него, отличающаяся тем, что направляющий элемент на части длины канала установлен с возможностью образования с поверхностью канала полостей, одна из которых, расположенная со стороны камеры сгорания, снабжена прерывателем потока.

2. Гильза по п.1, отличающаяся тем, что направляющий элемент снабжен по меньшей мере двумя выполненными по его длине радиальными выступами, свободные концы которых образуют с поверхностью канала полости, а прерыватель потока размещен между выступами со стороны поверхности канала, обращенной к камере сгорания.

3. Гильза по п.1, отличающаяся тем, что направляющий элемент выполнен в виде трехсторонней перегородки, разделяющей канал на три полости, в одной из которых, расположенной со стороны камеры сгорания, установлен прерыватель потока.

4. Гильза по п.2, отличающаяся тем, что направляющий элемент выполнен в виде трубки, диаметр которой меньше диаметра канала, а радиальные выступы, выполнены на внешней поверхности трубки.

5. Гильза по п.1, отличающаяся тем, что направляющий элемент выполнен в виде трубки, диаметр которой меньше диаметра канала, а прерыватель потока выполнен в виде слоя материала, расположенного между внешней поверхностью трубки и поверхностью канала по меньшей мере на части длины трубки.

6. Гильза по любому из пп. 1 5, отличающаяся тем, что направляющий элемент снабжен перепускным отверстием, выполненным вблизи камеры подачи охлаждающей воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7