Дизельный двигатель с рядным расположением цилиндров

Полезная модель относится к области энергетического машиностроения, а именно к двигателестроению, и предназначена для использования в дизель-генераторных установках железнодорожной техники.
Из уровня техники известны рядные дизельные двигатели различных компоновок, которые являются приводом различных устройств и механизмов.
Известен рядный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с турбонаддувом, содержащий впускной коллектор, расположенный в правой части двигателя (если смотреть со стороны, противоположной стороне отбора мощности), и турбокомпрессор, установленный в задней части двигателя. Впускной коллектор подсоединен к впускным отверстиям цилиндров, а также разъемным соединением подключен к патрубку отвода воздуха от охладителя наддувочного воздуха (далее - ОНВ). ОНВ, в свою очередь, с помощью патрубка подвода воздуха к нему и воздушного патрубка подключается к турбокомпрессору (http://vdm-plant.ru/docs/RA_SA_20_25.pdf).
В известном устройстве компоновкой не предусмотрено компактное расположение турбокомпрессора и ОНВ. Такое выполнение устройства обусловило ряд недостатков, а именно увеличение габаритного размера по ширине ДВС. Кроме того, не использована часть пространства непосредственно между турбокомпрессорами, ОНВ и рядом цилиндров.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является шестицилиндровый дизельный двигатель внутреннего сгорания с рядным расположением цилиндров, содержащий блок цилиндров (блок-картер), коленчатый вал с задней и передней манжетами уплотнения, имеющий на переднем носке гаситель колебаний (демпфер крутильных колебаний) и шестерню привода масляного насоса, распределительного вала и топливного насоса, а на заднем - маховик, систему смазки с масляным картером (поддоном), масляным насосом, маслоприемником, масляным фильтром, масляным центробежным фильтром, жидкостно-масляным теплообменником, масляными форсунками охлаждения поршня и масляными каналами, систему питания топливом с топливным насосом, форсунками, трубопроводами низкого и высокого давления. Известный двигатель содержит систему охлаждения, имеющую центробежный водяной насос, водяные термостаты и водяные каналы, систему турбонаддува с одним турбокомпрессором, впускными и выпускными патрубками (http://dizelmmz.ru/d/797360/d/dvigateli_d260.1_d260.2_d260.4_d260.7_d260.9_d260.14.pdf).
Недостатком известного технического решения является то, что впускной коллектор, выполненный в виде единого патрубка, и турбокомпрессор, входящий в устройство турбонаддува, расположены выше уровня головок цилиндров, что увеличивает габаритный размер и массу двигателя.
Техническим результатом является улучшение массогабаритных характеристик дизельного двигателя.
Технический результат достигается тем, что известный дизельный двигатель с рядным расположением цилиндров, установленных на блок-картере, выполненном литым, содержит устройство газотурбинного наддува, в том числе турбокомпрессор, а также маховик, впускной коллектор наддувочного воздуха, впускные воздушные патрубки и выпускной газовый патрубок, расположенные выше уровня блок-картера.
Новым является то, что в дизельном двигателе с рядным расположением цилиндров для уменьшения высоты двигателя по сравнению с прототипом, где турбокомпрессор и впускной коллектор расположены над головками цилиндров, в конструкции дополнительно предусмотрен картер маховика, имеющий опорную поверхность, которая служит для установки турбокомпрессора. Такое техническое решение позволяет расположить турбокомпрессор над маховиком в торце ряда цилиндров, а впускные патрубки установить на уровне с головками цилиндров, и, тем самым, обеспечить уменьшение габаритного размера двигателя. С этим решением также связана возможность размещения выпускного коллектора между впускными воздушными патрубками и рядом цилиндров двигателя по горизонтали, а по вертикали выше уровня блок-картера, но ниже верхнего уровня головок цилиндров, что позволяет уменьшить габаритный размер двигателя.
Техническая задача заявляемой полезной модели достигается также тем, что для уменьшения массы двигателя, в сравнении с прототипом, где впускной коллектор выполнен в виде единого патрубка для всех цилиндров, в конструкции заявляемой полезной модели двигателя впускной коллектор выполнен в виде полости в отливке блок-картера. Для уменьшения высоты блок-картера, а, соответственно, и двигателя в целом, полость расположена в верхней боковой части блок-картера и по форме повторяет контур блок-картера. С целью выполнения функций впускного коллектора полость перекрыта технологическими заглушками с переднего и заднего торцов блок-картера. С этой же целью в полости выполнены выходные окна для прохождения наддувочного воздуха в головки цилиндров.
Сущность заявленной полезной модели поясняется представленными графическими материалами.
На фиг. 1 - Общий вид дизельного двигателя, вид слева спереди;
На фиг. 2 - Общий вид дизельного двигателя, вид справа сзади;
На фиг. 3 - Продольный разрез дизельного двигателя, вид слева;
На фиг. 4 - Поперечный разрез дизельного двигателя, вид спереди.
Дизельный двигатель (фиг. 1 - фиг. 4) с расположением цилиндров в ряд 1 содержит индивидуальные головки 2.1-2.6 цилиндров, блок - картер 3, водомасляный теплообменник 4, впускной коллектор 5 наддувочного воздуха, выходные окна 6.1-6.6 для прохождения надувочного воздуха в головки цилиндров, впускные воздушные патрубки 7.1-7.5, турбокомпрессор 8, опорная поверхность 9 для крепления турбокомпрессора 8, выпускной газовый патрубок 10, выпускной коллектор 11, устройства 12.1, 12.2 промежуточного охлаждения наддувочного воздуха, технологические заглушки 13.1, 13.2 блок-картера 3, маховик 14, картер 15 маховика, переднюю крышку 16 блок-картера, водяной насос 17 «холодного» контура охлаждения, водяной насос 18 «горячего» контура охлаждения, картер 19 агрегатов привода механизма газораспределения, защитный кожух 20, кронштейн 21 турбокомпрессора 8.
Полезная модель представлена следующим образом.
6-цилиндровый дизельный двигатель выполняют с рядным 1 расположением цилиндров. Основную корпусную деталь двигателя - блок-картер 3 - выполняют из чугуна марки ВЧ 50 ГОСТ 7293-85 методом литья, вместе с полостью, которая выполняет функцию впускного коллектора 5 наддувочного воздуха. Для уменьшения габаритных размеров блок-картера 3 впускной коллектор 5 в виде полости располагают в верхней боковой части двигателя. Форму впускного коллектора 5 выполняют в соответствии с контуром блок-картера 3. С целью уменьшения габаритных размеров двигателя и осуществления полостью функции впускного коллектора технологические отверстия, расположенные в полости, перекрывают заглушками 13.1, 13.2 с переднего и заднего торцов блок-картера. С этой же целью в полости выполнены выходные окна 6.1-6.6 для прохождения наддувочного воздуха в головки цилиндров. На двигателе устанавливают индивидуальные головки 2.1-2.6 цилиндров с центральным расположением топливной форсунки. Наддувочный воздух от турбокомпрессора 8 подают по впускным воздушным патрубкам 7.1-7.5 к устройствам промежуточного охлаждения наддувочного воздуха, а именно к охладителям 12.1 и 12.2 наддувочного воздуха. Наддувочный воздух поступает во впускной коллектор 5 и далее, через выходные окна 6.1-6.6, к головкам цилиндров. После процесса сгорания отработавшие газы поступают в выпускной коллектор 11, расположенный между впускными патрубками и рядом цилиндров по горизонтали, а затем по выпускному газовому патрубку 10 поступают к турбине турбокомпрессора 8.
На заднем торце блок-картера 3 устанавливают картер 19 агрегатов привода механизма газораспределения. Его корпус выполняют из чугуна и используют для защиты шестерен привода механизма газораспределения и привода топливного насоса высокого давления (ТНВД). В картере агрегатов выполняют фланцы для крепления ТНВД, водяного насоса 17 «холодного» контура и водяного насоса 18 «горячего» контура системы охлаждения, а также масляный насос. Также в картере 19 агрегатов выполняют канал для течения охлаждающей жидкости и масла от насосов в двигатель. К картеру 19 агрегатов крепят картер 15 маховика, который выполняют из чугуна с фланцем крепления к нему стартера и валопроворотного механизма. К опорной поверхности 9 картера 15 маховика крепят кронштейн 21 для установки турбокомпрессора 8 таким образом, чтобы он был установлен над маховиком 14. Передачу крутящего момента от двигателя осуществляют через маховик 14 двигателя. На маховике 14 двигателя выполняют специальные зубья для датчика синхронизации системы мониторинга и контроля, а также съемный стартерный венец. На переднем торце двигателя устанавливают переднюю крышку 16 блок-картер, которую выполняют из чугуна и используют для установки защитного кожуха 20 гасителя крутильных колебаний, расположенного на носке коленчатого вала. Также в передней крышке 16 блок-картера выполняют канал для течения масла от насоса в двигатель. С левого торца блок-картера 3 устанавливают водомасляный теплообменник 4.
Для установки двигателя предусмотрены четыре опоры, расположенные по две с каждого торца и установленные на блок-картере 3.
Заявленная полезная модель «Дизельный двигатель с рядным расположением цилиндров» прошла стендовые испытания в качестве опытного образца, о чем составлен соответствующий акт. Полезная модель изготовлена в промышленных условиях и предназначена для использования в промышленных условиях, что позволяет считать заявленную полезную модель соответствующей критерию патентоспособности «промышленная применимость».