ГИЛЬЗА ЦИЛИНДРА ВЫСОКОФОРСИРОВАННОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в поршневых машинах, например в ДВС.
Гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания содержит опорный бурт, наружную и внутреннюю поверхности. На верхнем торце опорного бурта выполнен уплотнительный поясок определенной ширины. На наружной поверхности гильзы выполнены верхний направляющий пояс и нижний направляющий пояс. Верхний направляющий пояс имеет диаметр больше наружного диаметра гильзы, а нижний направляющий пояс имеет диаметр меньше наружного диаметра гильзы. [Учебник для студ. втузов, «Двигатели внутреннего сгорания» / Д.Н. Вырубов, С.И. Ефимов и др.; Под общ. ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - 4-е изд., - М.: Машиностроение, 1984; с. 384, ил. 282, 288, 289]
Недостаток гильзы заключается в том, что она имеет малую площадь охлаждения и в связи с этим недостаточный теплоотвод в систему охлаждения, что снижает надежность и работоспособность гильзы для высокофорсированных ДВС нового поколения.
Известна гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания, выбранная за прототип [патент RU №134998]. Гильза содержит верхний опорный бурт, на наружной поверхности гильзы выполнены верхний и нижний направляющие пояса, толщина стенки гильзы не менее 8 мм, на внешней поверхности гильзы между верхним и нижним направляющими поясами выполнены канавки, плоскости которых наклонены к оси гильзы под углом от 0° до 3°. Канавки могут быть выполнены с шагом 1,0-1,5 мм, радиусом 0,7-0,9 мм и глубиной 0,3-0,5 мм, или с шагом 10-12 мм, радиусом 1,1-1,3 мм и глубиной 0,6-0,7 мм. Гильза не обладает достаточной надежностью и долговечностью для форсированных двигателей нового поколения.
Задачей является повышение надежности и долговечности гильзы цилиндра высокофорсированных двигателей внутреннего сгорания нового поколения.
Для решения поставленной задачи предложена гильза цилиндра высокофорсированного двигателя внутреннего сгорания. Гильза содержит верхний опорный бурт, верхний и нижний направляющие пояса. Высота опорного бурта между торцами больше или равна 3/4 высоты гильзы. На боковой поверхности бурта у торцов расположены верхний и нижний направляющие пояса, между которыми на боковой поверхности выполнены кольцевые канавки и кольцевые гребни радиусами больше или равными 3,5 мм и шагом больше или равным 14 мм. Минимальная толщина бурта между рабочей поверхностью гильзы цилиндра и поверхностью канавки больше или равна 10 мм.
Высокие уровни форсирования двигателей нового поколения требуют высокой прочности гильзы и, согласно расчетам на прочность, соответствующей толщины стенок больше или равной 10 мм. При этом увеличение толщины стенок гильзы цилиндра, имеющей традиционный верхний опорный бурт, приводит к увеличению расстояния между осями цилиндров и соответственно к увеличению массогабаритных характеристик двигателя, что не соответствует общим принципам конструирования двигателей.
В предлагаемой конструкции гильзы цилиндра высота опорного бурта увеличена и составляет больше или равна 3/4 высоты гильзы, при этом его наружная поверхность 5 омывается охлаждающей жидкостью. Комплект поршневых колец при положении поршня в нижней мертвой точке находится в области полости охлаждения и обеспечивает эффективный теплоотвод через боковую поверхность бурта 5. На боковой поверхности бурта 5 выполнены кольцевые канавки и гребни радиусами больше или равными 3,5 мм, что, как показали расчетные исследования гидродинамики потока охлаждающей жидкости, обеспечивают безотрывное течение охлаждающей жидкости при их обтекании и высокий коэффициент теплоотдачи. Выполнение кольцевых канавок и гребней радиусами менее 3,5 мм приводит к ухудшению гидродинамики и отрыву потока, что ухудшает теплоотвод и увеличивает температуру гильзы и, соответственно, снижает ее прочность.
Тепло, выделяющееся при работе двигателя, нагревает гильзу цилиндра, которая охлаждается жидкостью, омывающей ее наружную поверхность 5. Увеличение высоты бурта гильзы больше или равной 3/4 ее высоты и выполнение на его боковой поверхности 5 между поверхностями 1 и 2 кольцевых канавок и гребней радиусами R1 и R2 больше или равными 3,5 мм увеличивают теплоотвод в систему охлаждения за счет увеличения площади наружной поверхности 5 гильзы цилиндра, что понижает температуру гильзы и сохраняет прочностные характеристики материала гильзы, а, следовательно, повышает надежность и долговечность гильзы.
На фиг. 1 показано сечение гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания, на фиг. 2 поясняется форма кольцевых канавок и гребней.
Опытные образцы гильзы цилиндра форсированного двигателя внутреннего сгорания ЧН 15/17,5 были изготовлены и испытаны. Высота гильзы составляет 288 мм. Соотношения размеров гильзы цилиндров, определенные расчетами на прочность и гидродинамики потока охлаждающей жидкости в системе охлаждения обеспечивают снижение износа пар трения «поршень-гильза» и «поршневые кольца-гильза» и соответственно повышение надежности и долговечности цилиндропоршневой группы двигателя.
В примерах 1-3 гильзы цилиндров (табл. 1), содержащей верхний опорный бурт, верхний и нижний направляющие пояса, при высоте гильзы 288 мм высота опорного бурта составляет 216, 217 и 224 мм соответственно и ограничена верхним 3 и нижним 4 поясами. На боковой поверхности бурта 5 выполнены кольцевые канавки и кольцевые гребни радиусами R1 и R2 3,5 мм, 4,5 мм и 5,5 мм и шагом Н 14 мм, 18 м и 22 мм, минимальная толщина бурта S между рабочей поверхностью гильзы цилиндра и поверхностью канавки составляет 10 мм, 12 мм и 12,5 мм (Фиг. 1, 2).
Таким образом, предлагаемая гильза обладает повышенной надежностью и долговечностью при использовании в высокофорсированных двигателях внутреннего сгорания нового поколения.