Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Блок цилиндров из алюминиевого сплава с залитыми в алюминий чугунными гильзами предназначен для двигателя внутреннего сгорания. Для повышения жесткости рабочей поверхности цилиндров блока от действия давления рабочих газов и работы поршневой группы гильза имеют элементы жесткости на внешней стороне в виде колец образованных двумя определенными радиусами с центрами на диаметре наружной поверхности гильзы, кольца сопрягаются с наружной поверхностью также подобранным радиусом. Кольца располагаются по всей длине гильзы с шагом 5-6 мм. Выбранная геометрия колец с радиусом перехода значительно увеличивает структурную жесткость гильзы и блока цилиндров в целом, при этом улучшается технологичность получения отливки блока цилиндров. Так же особенностью конструкции блока цилиндров является и то, что верхний торец чугунной гильзы выходит на верхнею плоскость алюминиевого блока. С верхнего торца гильза имеет уплотняющий буртик. В уплотняющем буртике на расстоянии 7-9 мм от верхнего торца гильзы расположена проточка. Проточка фиксирует гильзу в алюминиевой основе блока цилиндров. Буртик сопрягается с наружной поверхностью гильзы цилиндров радиусом, который подобран для улучшения технологии при заливке гильзы. Выход чугунной гильзы на верхнюю поверхность блока цилиндров значительно повышает надежность работы стыка между головкой цилиндров и блоком цилиндров, а верхний уплотняющий буртик противодействует деформации стенок гильзы цилиндров от затяжки гаек креплений головки цилиндров. Блок цилиндров из алюминиевого сплава с залитыми чугунными гильзами, с повышенной жесткостью по рабочей поверхности цилиндра позволяет повысить надежность и ресурс блока цилиндров и ДВС в целом, снизить расход масла на угар, снизить механические потери ДВС, обеспечить возможность повышения энергетических показателей ДВС.

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к конструкции блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Известна конструкция блока цилиндров ДВС из алюминиевого сплава с залитыми гильзами цилиндров изготовленных из специального чугуна. Гильза цилиндров имеет на внешней поверхности у обоих торцов уплотняющие буртики, выполненные в виде выступающего прямоугольника или параллелограмма. Буртики предназначены для фиксации гильзы в блоке цилиндров, уплотнения от прорыва газов в систему охлаждения и охлаждающей жидкости в картер масляный ДВС [1].

Недостатком этой конструкции является высокая податливость боковой стенки гильзы цилиндров между уплотняющими буртиками гильзы в сторону увеличения диаметра от давления рабочих газов в цилиндре и появление деформации рабочей поверхности гильзы цилиндров от затяжки крепления головки цилиндров. В этом случае деформация стенок гильзы цилиндров искажает их форму, из-за чего нарушается герметичность камеры сгорания, происходит повышенный износ рабочей поверхности гильзы и поршневых колец, что приводит к ухудшению показателей двигателя (падения мощности и крутящего момента, повышению расхода топлива, снижения экологических показателей и срока эксплуатации двигателя).

Наиболее близкой конструкцией такого же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является блок цилиндров ДВС из алюминиевого сплава с залитыми чугунными тонкостенными гильзами. На внешней стороне гильзы с верхней стороны расположен уплотняющий буртик прямоугольной формы, с нижней стороны гильзы на внешней стороне расположены четыре уплотняющих буртика, между буртиком с верхней стороны гильзы и нижними буртиками внешняя поверхность гильзы имеет цилиндрическую форму одного диаметра. В конструкции блока цилиндров над верхним торцом гильзы цилиндров расположен слой алюминиевого сплава, который вместе с внутренней поверхностью гильзы составляет полную поверхность цилиндра блока ДВС [2].

Недостатком данной конструкции блока цилиндров, является появление изгибающих напряжений и деформации в стенке гильзы цилиндров от давления рабочих газов в цилиндре и от затяжки болтов крепления головки цилиндров. В этом случае деформация стенок гильзы цилиндров искажает их форму, из-за чего нарушается герметичность камеры сгорания, происходит повышенный износ рабочей поверхности гильзы и поршневых колец, что приводит к ухудшению показателей двигателя. Другим недостатком данной конструкции является прослойка алюминиевого сплава между верхним торцом гильзы цилиндров и прокладкой головки блока цилиндров. В этой конструкции по стыку алюминиевого слоя и верхнего торца гильзы возможен прорыв рабочих газов в охлаждающую систему ДВС, что повышает вероятность поломки ДВС.

Сущность полезной модели заключается в разработке конструкции блока цилиндров из алюминиевого сплава с залитыми чугунными гильзами, обладающего большей жесткостью и прочностью на рабочей поверхности цилиндров, в направлениях действия сил давления рабочих газов и моментов от затяжки болтов головки цилиндров.

Результат - блок цилиндров с повышенной жесткостью по рабочей поверхности цилиндра и, как следствие, повышение надежности и ресурса блока цилиндров и ДВС в целом, снижение расхода масла на угар, снижение механических потерь ДВС, обеспечение возможности повышения энергетических показателей ДВС.

Выше приведенный результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в блоке цилиндров из алюминиевого сплава с залитыми чугунными гильзами, особенностью является то, что в нем, для повышения жесткости рабочей поверхности цилиндров в направлении сил от давления рабочих газов и моментов от затяжки болтов крепления головки блока цилиндров, созданы элементы жесткости. На внешней стороне гильзы в виде колец образованных двумя радиусами R ₁=0,5-0,9 мм с центрами на диаметрах наружной поверхности гильзы отстоящими друг от друга на расстоянии A=0,6-0,8 мм. не более Кольца сопрягаются с наружной поверхностью радиусом R ₂=0,7-0,9 мм и располагаются по всей длине гильзы с шагом Б=5-6 мм. Выбранная геометрия колец значительно увеличивает структурную жесткость гильзы и блока цилиндров в целом, при этом улучшается технологичность получения отливки блока цилиндров. Элементом повышения жесткости блока цилиндров является и то, что чугунная гильза верхним торцом выходит на верхнею плоскость блока и имеет с верхнего торца уплотняющий буртик шириной B=4,5-5 мм и высотой H=13,5-14 мм. В уплотняющем буртике на расстоянии Г=7-9 мм от верхнего торца гильзы расположена проточка высотой h=3,5-4 мм с глубиной до диаметра наружной поверхности гильзы.

Проточка фиксирует гильзу в алюминиевой основе блока цилиндров.

Буртик сопрягается с наружной поверхностью гильзы цилиндров радиусом R₃=4-5 мм, который подобран для улучшения технологии при заливке гильзы. Примененная геометрия уплотнительного буртика позволяет эффективнее противодействовать деформации стенок гильзы цилиндров от затяжки гаек креплений головки цилиндров. Выход чугунной гильзы на верхнюю поверхность блока цилиндров значительно повышает надежность работы уплотнения камеры сгорания в головке блока цилиндров через прокладку с чугунной гильзой цилиндров блока, исключая прорыв газов в систему охлаждения ДВС.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

фиг. 1 - продольный разрез блока цилиндров;

фиг. 2 - вид А;

фиг. 3 - вид Б.

Блок цилиндров ДВС содержит алюминиевый блок 1, залитые в алюминий чугунные гильзы 2, гильза цилиндров имеет на верхнем торце уплотняющий буртик 3, в уплотнительном буртике расположена проточка 4, на наружной стороне 5 гильзы цилиндров равномерно с шагом 5 мм расположены кольца 6 образованные двумя радиусами R₁

Блок цилиндров ДВС работает следующим образом. При работе ДВС на внутреннею поверхность гильзы цилиндров действует сила от давления рабочих газов и усилие от движущего поршня (не показан). Эти усилия создают напряжения и деформации в стенках гильзы направленных на увеличение диаметра гильзы. Равномерно расположенные по наружной поверхности 5 гильзы цилиндров 2 горизонтальные элементы жесткости в виде колец 6, противодействуют воздействию растягивающего усилия и тем самым уменьшают деформацию стенки гильзы и блока цилиндров ДВС в целом. Кроме этого при сборке ДВС от затяжки гаек крепления головки цилиндров через прокладку (не показаны) к блоку цилиндров 1 возникают изгибающие напряжения и деформации в стенке гильзы цилиндров 2. Уплотняющий буртик 3 расположенный с верхнего торца гильзы 2 и выходящий на верхнюю плоскость алюминиевого блока 1 противодействует деформации стенок гильзы цилиндров 2 от затяжки гаек креплений головки цилиндров и значительно повышает надежность герметичности стыка блок цилиндров - головка блока цилиндров.

Преимущество полезной модели состоит в том, что по сравнению с известными конструкциями блока цилиндров ДВС, предложенная конструкция обладает большей жесткостью и прочностью в направлении действия сил давления рабочих газов на стенки гильзы цилиндров и действия усилий на гильзы цилиндров от затяжки гаек крепления головки цилиндров во время сборки ДВС. Кроме этого, предложенная конструкция повышает надежность работы стыка между блоком цилиндров и головкой блока цилиндра.

Источники информации:

1. Патент на изобретение N 2146183, Государственный реестр изобретен РФ, зарегистрирован 10.03.2000.

2. Колл. авторов под ред. Березина Е.Б. «Двигатели ОАО «Волжские моторы» для автомобилей УАЗ и «ГАЗель» - М., Атласы автомобилей, 2001, с. 15, 16. - прототип.

1. Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания из алюминиевого сплава, содержащий залитые чугунные гильзы, имеющие с верхнего торца уплотняющий буртик, отличающийся тем, что чугунные гильзы верхним торцом выходят на верхнюю плоскость блока, а на внешней стороне гильз выполнены элементы жесткости в виде колец, расположенных по всей длине гильз.

2. Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что элементы жесткости в виде колец располагаются по всей длине гильз с шагом 5-6 мм, сопрягаются с наружной поверхностью гильз радиусом 0,7-0,9 мм и образованы двумя радиусами 0,5-0,9 мм с центрами на диаметрах наружной поверхности гильз.

3. Блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что уплотняющий буртик выполнен шириной 4,5-5 мм и высотой 13,5-14 мм и содержит проточку высотой 3,5-4 мм с глубиной до диаметра наружной поверхности гильзы.

4. Блок цилиндров по п.1, отличающийся тем, что уплотняющий буртик гильз сопрягается с наружной поверхностью гильз радиусом 4-5 мм.

РИСУНКИ