Двигатель внутреннего сгорания, блок цилиндров и прокладка головки блока цилиндров - RU157596U1
Код документа: RU157596U1
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, оснащенного сиамским блоком цилиндров.
Уровень техники
Двигатели внутреннего сгорания включают в себя системы охлаждения для отвода избыточного тепла, образующегося при сгорании топлива и трении подвижных компонентов. Отвод избыточного тепла необходим для предотвращения механических повреждений компонентов двигателя. В системах охлаждения обычно используется охлаждающая жидкость, которая нагнетается через каналы (иногда именуемые водяной рубашкой) в блок двигателя, головку блока цилиндров и другие компоненты двигателя. Тепло от компонентов двигателя передается охлаждающей жидкости, когда она проходит по различным каналам в компонентах двигателя. Затем посредством теплообменника, например, радиатора, тепло от охлаждающей жидкости передается окружающей среде. После передачи тепла окружающей среде охлаждающую жидкость снова подают через каналы в компоненты двигателя, и процесс повторяется.
Двигатель внутреннего сгорания с цилиндрами, имеющими общую стенку, называют имеющим «сиамскую конструкцию», а общую стенку называют «перегородкой между отверстиями». Перегородка между отверстиями подвергается воздействию высоких температур, поскольку находится в непосредственной близости от двух камер сгорания прилегающих цилиндров, а также от двух групп поршневых колец, передающих тепло блоку цилиндров. Конструктивно расположить систему охлаждения в зоне перегородки между отверстиями также затруднительно, что является дополнительным фактором, способствующим повышению температуры в этой зоне.
Двигатель с сиамской конструкцией цилиндров известен, например, из публикации GB 1505008 (А) от 22.03.1978. В данном документе описан двигатель внутреннего сгорания, имеющий блок цилиндров, соединенных вместе в сиамскую конструкцию при помощи перегородки между отверстиями. Двигатель имеет жидкостное охлаждение, и охлаждающая жидкость протекает через каналы, сформированные в головке цилиндров.
Конструкция блока цилиндров с открытой плитой известна, например, из публикации JP 2002309997 (А) от 23.10.2002. Описанная в данном документе конструкция характеризуется сиамским расположением цилиндров (с перегородкой между отверстиями) и водяной рубашкой, окружающей цилиндры и имеющей каналы системы охлаждения.
Для охлаждения перегородки между отверстиями предпринимают различные меры. Из уровня техники известно, что в перегородке между отверстиями можно просверлить каналы системы охлаждения, которые будут соединять водяную рубашку в блоке двигателя и головку блока цилиндров.
Прокладка головки блока цилиндров для двигателя с открытой плитой и сиамским расположением цилиндров известна, например, из публикации JP H08233105 (А) от 10.09.1996. Такая прокладка выполнена плоской и расположена между головкой блока цилиндров и поверхностью плиты блока двигателя и имеет входные отверстия со стороны водяной рубашки и выходные отверстия вокруг каждого отверстия цилиндра.
Известные конструкции имеют ограничения с точки зрения прохождения охлаждающей жидкости через каналы в перегородке между отверстиями из-за ограниченного перепада давлений и площади сечения канала.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является улучшение охлаждения перегородки между отверстиями сиамских цилиндров, обеспечиваемое с помощью перепада давлений и площади сечения потока, необходимых для прохождения достаточного объема охлаждающей жидкости через канал системы охлаждения в перегородке. Кроме того, исключается прохождение охлаждающей жидкости из водяной рубашки с одной стороны от цилиндров через перегородку между отверстиями в водяную рубашку с другой стороны от цилиндров.
Для достижения указанного эффекта предложен двигатель внутреннего сгорания, имеющий блок цилиндров с плитой и водяной рубашкой, расположенной вокруг нескольких цилиндров, соединенных вместе в сиамскую конструкцию при помощи перегородки между отверстиями. В перегородке выполнен охлаждающий канал, выходящий к плите, проходящей практически по всей перегородке между отверстиями от водяной рубашки с одной стороны до конечной точки рядом с водяной рубашкой с другой стороны. Двигатель также содержит прокладку головки блока цилиндров с верхней и нижней поверхностями, где нижняя поверхность расположена на указанной плите, а также головку блока цилиндров с лицевой поверхностью, расположенной на верхней поверхности прокладки головки блока цилиндров. При этом указанный охлаждающий канал сообщается с водяной рубашкой для обеспечения протекания через него охлаждающей жидкости из водяной рубашки во входное отверстие на лицевой поверхности головки блока цилиндров рядом с указанной конечной точкой охлаждающего канала.
Прокладка головки блока цилиндров может сообщаться с охлаждающим каналом в перегородке между отверстиями, обеспечивая протекание охлаждающей жидкости из водяной рубашки через охлаждающий канал во входное отверстие лицевой стороны головки блока цилиндров рядом с конечной точкой охлаждающего канала.
Прокладка головки блока цилиндров может быть выполнена таким образом, чтобы препятствовать протеканию охлаждающей жидкости через охлаждающий канал из водяной рубашки с одной стороны перегородки между отверстиями в водяную рубашку с другой стороны.
Прокладка головки блока цилиндров может иметь второй охлаждающий канал, который расположен рядом с охлаждающим каналом на перегородке между отверстиями и вливается в него.
Блок цилиндров может иметь открытую плиту.
Кроме того, описан также блок цилиндров двигателя с открытой плитой, имеющий открытую водяную рубашку, расположенную вокруг нескольких цилиндров, соединенных вместе в Сиамскую конструкцию при помощи перегородки между отверстиями. В перегородке выполнен канал системы охлаждения, выходящий к плите, проходящей практически по всей перегородке между отверстиями от водяной рубашки с одной стороны до конечной точки рядом с водяной рубашкой с другой стороны.
Также описана прокладка головки блока цилиндров для двигателя с Сиамским блоком цилиндров с открытой плитой. Прокладка выполнена практически плоской, имеющей верхнюю поверхность для взаимодействия с головкой блока цилиндров и нижнюю поверхность для взаимодействия с поверхностью плиты блока двигателя. В нижней поверхности выполнено входное отверстие, открывающееся в водяную рубашку в блоке цилиндров рядом с одной стороной перегородки между отверстиями двух сиамских цилиндров. В верхней поверхности выполнено выходное отверстие рядом с противоположной стороной перегородки между отверстиями, открывающееся в охлаждающий канал головки блока цилиндров и герметично отделенное от водяной рубашки в блоке цилиндров. В прокладке также выполнен первый удлиненный охлаждающий канал, проходящий между указанными входным и выходным отверстиями таким образом, чтобы располагаться поверх и вливаться во второй удлиненный охлаждающий канал в поверхности плиты блока цилиндров, проходящий частично через перегородку между отверстиями цилиндров от водяной рубашки вблизи указанного входного отверстия и заканчивающийся в конечной точке вблизи водяной рубашки на другой стороне, позволяя охлаждающей жидкости протекать из водяной рубашки с одной стороны перегородки между отверстиями цилиндров через перегородку в охлаждающий канал головки блока цилиндров на противоположной стороне перегородки между отверстиями цилиндров. При этом первый удлиненный охлаждающий канал расширяется перед конечной точкой второго удлиненного охлаждающего канала для обеспечения минимальной суммарной площади сечения потока первого и второго каналов по мере уменьшения площади сечения потока второго удлиненного канала.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой изометрический вид двигателя в разобранном виде;
Фиг. 2 представляет собой альтернативный вариант выполнения прокладки головки блока цилиндров;
Фиг. 3 представляет собой поперечное сечение по линии 2-2 с Фиг. 1;
Фиг. 4 аналогична Фиг. 3, но на ней показаны альтернативные варианты выполнения головки блока цилиндров и прокладки головки блока цилиндров, причем для упрощения изображение прокладки приведено без соблюдения масштаба, с увеличенной толщиной;
Фиг. 5 представляет собой вид сверху прокладки с Фиг. 4;
На Фиг. 6 показан график, отражающий суммарную площадь сечения потоков для каналов системы охлаждения в блоке цилиндров и прокладке головки, в зависимости от расстояния X;
Фиг. 7 представляет собой частичный вид в разрезе, выполненном по линии 5-5 с Фиг. 1.
Осуществление полезной модели
Далее представлено подробное описание вариантов осуществления полезной модели. Описанные варианты приведены исключительно в качестве примеров, которые могут быть воплощены в различных формах. Фигуры необязательно выполнены в масштабе. Некоторые элементы могут быть увеличены или уменьшены с целью изображения деталей конкретных компонентов. Конкретные конструкционные и функциональные особенности, изложенные в данном описании, не должны рассматриваться как ограничение, и приведены лишь в качестве иллюстрации для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами реализации предложенного решения.
На Фиг. 1 представлено изображение двигателя 10 внутреннего сгорания, соответствующего полезной модели, в разобранном виде. Двигатель 10 включает в себя блок 12 цилиндров с открытой плитой, прокладку 14 головки блока цилиндров и головку 16 блока цилиндров. Прокладка 14 имеет нижнюю поверхность 18, расположенную на поверхности 20 плиты блока 12 цилиндров, а головка 16 блока цилиндров имеет лицевую поверхность 22, расположенную на верхней поверхности 24 прокладки 14 блока головки цилиндров.
На Фиг. 1 и 3 изображен блок 12 цилиндров, имеющий четыре цилиндра 26 в «Сиамской» конструкции, т.е. соседние цилиндры 26 имеют общую стенку, известную как перегородка 28 между отверстиями. Поверхность 20 плиты блока 12 цилиндров открыта со стороны водяной рубашки 30, расположенной вокруг цилиндров 26. Охлаждающие каналы 32, расположенные на перегородках 28 между отверстиями, проходят на расстояние L от водяной рубашки 30 с одной стороны перегородки 28 до конечных точек 34 рядом с водяной рубашкой 30 с другой стороны перегородки 28. Значение L может составлять в одном примере не менее 70% от длины перегородки между отверстиями, в частности от 80% до 95% от длины перегородки между отверстиями.
На Фиг. 1 и 3 изображена прокладка 14 головки блока цилиндров с отверстиями 36, которые обеспечивают прохождение охлаждающей жидкости из водяной рубашки 30 блока 12 цилиндров в канал 38 системы охлаждения, расположенный в головке 16 цилиндров. Дополнительные отверстия 40 в прокладке 14 обеспечивают прохождение охлаждающей жидкости из водяной рубашки 30 блока 12 цилиндров в охлаждающие каналы 38, расположенные на перегородках 28, из охлаждающих каналов 32 во входные отверстия 42 в головке 16 блока цилиндров, расположенные рядом с конечными точками 34 рядом с водяной рубашкой 30 на внешней стороне перегородки 28, а также из входных отверстий 42 в охлаждающий канал 38 в головке 16 блока цилиндров. Прокладка 14 также обеспечивает герметизацию, препятствуя прохождению охлаждающей жидкости из водяной рубашки 30 с одной стороны перегородки 28 через охлаждающие каналы 32 в водяную рубашку 30 с другой стороны перегородки 28.
На Фиг. 2 изображен альтернативный вариант выполнения прокладки 44 головки блока цилиндров. Прокладка 44 имеет отверстия 46, соединяющие водяную рубашку 30 блока 12 цилиндров с одной стороны перегородки 28 с охлаждающим каналом 38 в головке 16 блока цилиндров с той же стороны перегородки. Отверстия 46 также соединяют водяную рубашку 30 блока 12 цилиндров с одной стороны перегородки 28 с входными отверстиями 42 головки 16 блока цилиндров рядом с конечными точками 34 рядом с водяной рубашкой 30 с другой стороны перегородки 28. Этот вариант выполнения прокладки 44 головки блока цилиндров также обеспечивает герметизацию, препятствуя прохождению охлаждающей жидкости из водяной рубашки 30 блока 12 цилиндров с одной стороны перегородки 28, через охлаждающий канал 32 в водяную рубашку 30 блока 12 цилиндров с другой стороны перегородки 28. Дополнительные отверстия 48 обеспечивают прохождение охлаждающей жидкости непосредственно из водяной рубашки 30 блока 12 цилиндров в охлаждающий канал 38 в головке 16 блока цилиндров со стороны перегородки 28, противоположной стороне охлаждающего канала 32.
На Фиг. 4 и 5 представлен дополнительный альтернативный вариант выполнения прокладки 114 головки блока цилиндров, а также альтернативный вариант головки 116 блока цилиндров. Прокладка 114 имеет нижнюю поверхность 118, расположенную на поверхности 20 плиты блока 12 цилиндров, а головка 116 блока цилиндров имеет лицевую поверхность 122, расположенную на верхней поверхности 124 прокладки 114 головки блока цилиндров.
Прокладка 114 головки блока цилиндров имеет охлаждающие каналы 126. Каналы охлаждения имеют входные отверстия 128, сообщающиеся с водяной рубашкой 30 блока 12 цилиндров и обеспечивающие прохождение охлаждающей жидкости из водяной рубашки 30 в каналы охлаждения, а также выходные отверстия 130, сообщающиеся с охлаждающим каналом 138 головки 116 цилиндров и обеспечивающие прохождение охлаждающей жидкости из охлаждающих каналов 126 в охлаждающий канал 138. Между водяной рубашкой 30 блока 12 цилиндров и охлаждающим каналом 138 в головке 116 блока цилиндров охлаждающие каналы 126 открываются в охлаждающие каналы 32, расположенные на перегородке 28 и примыкают к ним. В выходном отверстии 130 охлаждающий канал 126 имеет ступень 132, которая обеспечивает герметизацию между охлаждающим каналом 126 и водяной рубашкой 30 с другой стороны перегородки 28.
На Фиг. 4, 5, и 6 изображены охлаждающие каналы 126 в прокладке 114 и соседний охлаждающий канал 32, расположенный на перегородке 28, которые имеют суммарную площадь сечения потока. Эта суммарная площадь сечения потока изображена на графике на Фиг. 6. Суммарная площадь сечения потока поддерживается практически постоянной рядом с центральной точкой С охлаждающего канала 126. Кроме того, суммарная площадь сечения потока имеет величину, равную, по крайней мере, величине суммарной площади сечения в центральной точке С, если двигаться в направлении X от входного отверстия 128 охлаждающего канала 126 к выходному отверстию 130. Минимальное значение суммарной площади сечения потока в центральной точке С должно обеспечивать беспрепятственное прохождение охлаждающей жидкости.
На Фиг. 5 и 6 показана часть охлаждающего канала 126 прокладки 114 головки блока цилиндров рядом с входным отверстием 128, которая имеет большую площадь сечения потока, поскольку охлаждающий канал 126 рядом с входным отверстием 128 не проходит рядом с охлаждающим каналом 32, находящимся на перегородке 28. По мере движения в направлении оси X от входного отверстия 128 к центральной точке С, участок площади сечения потока, представленный охлаждающим каналом 126 (обозначено как А), уменьшается по мере увеличения участка суммарной площади сечения потока, представленного охлаждающим каналом 32 (обозначено как В). По мере движения в направлении оси X от центральной точки С к выходному отверстию 130, площадь В сечения потока охлаждающего канала 32 начинает уменьшаться в точке D после центральной точки С.Когда площадь В сечения потока охлаждающего канала 32 начинает уменьшаться в точке D, охлаждающий канал 126 начинает расширяться у выходного отверстия 130, а площадь А сечения потока охлаждающего канала 126 начинает увеличиваться таким образом, чтобы суммарная площадь сечения потока оставалась равной или превышающей суммарную площадь сечения потока в центральной точке С.
На Фиг. 7 представлен частичный вид в разрезе блока 12 цилиндров, на котором показаны соседние цилиндры 26, выполненные в виде Сиамской конструкции с поршнями 134. Изображенные охлаждающие каналы 32 перегородки 28 имеют глубину Y и ширину Z.
Значение Y может составлять в одном примере не менее 3,0 мм, в частности от 3,0 мм до 8,0 мм. Значение Z может составлять в одном примере не менее 0,75 мм, в частности от 1,0 мм до 2,0 мм.
Несмотря на то, что описанные выше предпочтительные варианты осуществления полезной модели относились к блокам цилиндров с открытой плитой, предложенное решение этим не ограничивается, могут быть использованы блоки цилиндров как с открытой, так и закрытой плитой.
Несмотря на то, что выше приведены конкретные иллюстративные варианты осуществления, они не дают исчерпывающее описание всех возможных форм реализации. Использованные термины носят описательный, а не ограничительный характер, и следует понимать, что в конструкции могут быть внесены различные изменения без отступления от сущности и объема предложенного решения. Также признаки различных вариантов выполнения могут быть объединены для создания дополнительных вариантов.
Реферат
1. Двигатель внутреннего сгорания, имеющий блок цилиндров с плитой и водяной рубашкой, расположенной вокруг нескольких цилиндров, соединенных вместе в сиамскую конструкцию при помощи перегородки между отверстиями, в которой выполнен охлаждающий канал, выходящий к плите, проходящей практически по всей перегородке между отверстиями от водяной рубашки с одной стороны до конечной точки рядом с водяной рубашкой с другой стороны; содержащий прокладку головки блока цилиндров с верхней и нижней поверхностями, где нижняя поверхность расположена на указанной плите, а также головку блока цилиндров с лицевой поверхностью, расположенной на верхней поверхности прокладки головки блока цилиндров, причем указанный охлаждающий канал сообщается с водяной рубашкой для обеспечения протекания через него охлаждающей жидкости из водяной рубашки во входное отверстие на лицевой поверхности головки блока цилиндров рядом с указанной конечной точкой охлаждающего канала.2. Двигатель по п. 1, в котором прокладка головки блока цилиндров сообщается с охлаждающим каналом в перегородке между отверстиями, обеспечивая протекание охлаждающей жидкости из водяной рубашки через охлаждающий канал во входное отверстие лицевой стороны головки блока цилиндров рядом с конечной точкой охлаждающего канала.3. Двигатель по п. 2, в котором прокладка головки блока цилиндров препятствует протеканию охлаждающей жидкости через охлаждающий канал из водяной рубашки с одной стороны перегородки между отверстиями в водяную рубашку с другой стороны.4. Двигатель по п. 3, в котором прокладка головки блока цилиндров имеет второй охлаждающий канал, который рас
Формула
