БЛОК ЦИЛИНДРОВ ДВС

Блок цилиндров ДВС
Полезная модель относится к блоку цилиндров двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с конструктивными элементами, предназначенными для смазки и может быть использована в самых различных тепловых двигателях авиационной, автотракторной и автомобильной промышленности, а так же в машинах и аппаратах других отраслей машиностроения, особенно при использовании новых видов топлив, где требуется повышенная износостойкость, эффективность и надёжность работы двигателя.
Известен блок цилиндров - картер, содержащий массивный металлический короб, который несёт на себе все основные сборочные единицы и детали двигателя. Блок цилиндров - картер может быть выполнен из алюминиевых и чугунных сплавов со вставными гильзами из легированных чугунов, обладающих большой износостойкостью и высокими механическими качествами.
Данная конструкция описана в книге Гуревича А. М. „Тракторы и автомобили .3-е изд. перераб. и дополн. Москва. Изд. „Колос 1983 г. стр. 36-40.
Недостатком данной конструкции блока цилиндров - картера, является отсутствие возможности наложения на вставке гильзы механических ультразвуковых колебаний.
Известен блок цилиндров отлитый из легированного серого чугуна заодно с верхней частью картера. Картерная часть блока цилиндров связана с крышками коренных опор и поперечными болтами-стяжками для прочности. Блок цилиндров несёт на себе все основные сборочные единицы и детали двигателя.
MOKF02F 1/20
Зеркало гильзы обработано плосковершинным хонингованием для получения сетки впадин и площадок под углом к оси гильзы. Такая обработка способствует удержанию масла во впадинах и лучшей прирабатываемое™ гильзы.
В соединении гильза - блок цилиндров, водяная плотность уплотнена резиновыми кольцами круглого сечения. В верхней части установлено кольцо под бурт в проточку гильзы, а в нижней части - два уплотнительных кольца установлены в расточки блока.
(Руководство по техническому обслуживанию и ремонту автомобиля КАМАЗ-5320, 5321, 53212, 53213, 5410, 54112, 55111, 55102, 53229, 65115. Издательство „Ливр, 2000г. 169010 г. Москва, Б. Спасская, 10/1 стр. 11выбран за прототип.)
Недостатком данной конструкции блока цилиндров, является отсутствие возможности наложения на гильзу цилиндров ,, мокрого типа механических высокочастотных ультразвуковых колебаний.
Задача настоящей полезной модели состоит в расширении технических возможностей и повышении эффективности работы ДВС, в снижении трения и увеличении срока работы гильзы, где её зеркало обработано, например плосковершинным хонингованием и имеющими впадины и площадки расположенные под углом к оси гильзы. Другой задачей, является снижение внутренних напряжений в гильзе блока цилиндров, приводящих к образованию различных трещин и выходу из строя ДВС, а также эффективной работе смазки стенок гильзы цилиндра. Кроме того, задачей является дополнительная очистка используемого масла в процессе его эксплуатации.
Решение поставленных задач достигается за счёт придания внутренним стенкам гильз блока цилиндров продольных возвратно-поступательных, а также продольно-крутильных перемещений в результате соединения их с предлагаемым устройством и с генератором ультразвуковых колебаний.
Данные высокочастотные колебания снижают внешнее трение, продлевают срок службы внутренней поверхности гильз (дольше сохраняются впадины и площадки контакта с пальцами), снимаются внутренние напряжения и происходит дополнительная очистка используемого масла в процессе перемещения поршня о стенки гильз.
Поставленная задача достигается также тем, что в корпусе по всей высоте отверстия каждого цилиндра на его внутренней поверхности установлен пакет концентрично расположенных и взаимосвязанных друг с другом втулок одной длины, например из трёх: первой наружной, представляющей собой легкосъёмную гильзу со сквозными полостями по боковой поверхности, на внутренней поверхности которой жестко установлена вторая втулка, представляющая собой ультразвуковой электромеханический преобразователь, состоящий из пьезоэлементов, размещенных между активной излучающей накладкой длины (1/2Ал) и пассивной накладкой, составляющей с пьезоэлементами полуволновую систему, причём активная излучающая накладка имеет торцевую поверхность, выполненную в виде площади, ограниченной внутренними и наружными поверхностями, а сам преобразователь снабжён по крайней мере двумя цилиндрическими втулками, жёстко связанных с активной и пассивной накладками, имеющими центральное сквозное цилиндрическое отверстие, на всей внутренней поверхности которого жестко установлена третья втулка - внутренняя, представляющая собой гильзу цилиндра для поршня расположенного соосно с центральной осью отверстия для цилиндров в корпусе, где п 1,2,3..., А,-длина ультразвуковой волны.
Поставленная задача достигается также тем, что по всей длине наружной поверхности второй втулки, представляющей собой ультразвуковой электромеханический преобразователь, а также по всей длине наружной поверхности третьей втулки, представляющей собой гильзу цилиндра для поршня, относительно центральной оси выполнены, например
винтовые канавки, расположенные по ходу относительно друг друга. Кроме этого, по всей длине наружной поверхности третьей втулки, могут быть выполнены винтовые канавки, расположенные противоположно ходу винтовых канавок второй втулки.
На фиг.1...3 показана конструкция блока цилиндров ДВС. Предлагаемый блок цилиндров ДВС состоит из корпуса 1 для установки и крепления механизмов, вспомогательных агрегатов и расположенные в нём отверстия 2 для цилиндров, каналы 3 для подвода охлаждающей жидкости, которые выполнены по высоте отверстий 2 (фиг. 1).
В корпусе 1 по всей высоте отверстия 2 каждого цилиндра на его внутренней поверхности установлен пакет 4 (фиг.2) концентрично расположенных и взаимосвязанных друг с другом трёх втулок одной длины.
Первая наружная втулка 5, представляет собой легкосъемную гильзу (вместе с остальными двумя втулками) со сквозными полостями 6 по боковой поверхности, на внутренней поверхности которой жестко установлен с помощью резьбового соединения 7 вторая втулка 8, представляющаясобойультразвуковойэлектромеханический
преобразователь, состоящий из пьезокерамических элементов 9, токоподводящих шайб 10 и 11, токоизолирующих втулок 12 и 13 и жестко стягивающих активную 15 и пассивную 16 накладок цилиндрическими втулками 17 и 18, с помощью резьбовых соединений 19 и 20. Токоподводящие шайбы 10 и 11 подсоединены к ультразвуковому генератору (на чертеже не показан).
Вторая втулка 8 вместе с активной 15, пассивной 16 накладками с пьезоэлементами 9 и токопод водящим и шайбами 10 и 11 составляют систему длины (1/2Ап+АУ2)А/2(1+п), где п 1,2,3..., А, - длина ультразвуковой волны.
Активная излучающая накладка 15 имеет торцевую поверхность 21, выполненную в виде площади, ограниченной внутренними и наружными поверхностями 22 и 23. Электромеханический преобразователь (втулка 8)
имеет центральное сквозное цилиндрическое отверстие 24 по всей внутренней поверхности которого жёстко с помощью резьбового соединения 25 установлена третья втулка - внутренняя 26, которая представляет собой гильзу цилиндра для поршня ДВС с внутренней поверхности 27 и расположенную соосно с центральной осью отверстия 24 для цилиндров в корпусе 1.
По всей длине наружной поверхности 23 второй втулки 8 (фиг. 3), а также по всей длине наружной поверхности 28 третьей втулки 26, представляющую собой гильзу цилиндра для поршня ДВС относительно центральной оси, выполнены винтовые канавки 29 и 30, расположенные по ходу относительно друг друга.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подаче топлива к цилиндрам ДВС, на пьезоэлементы 9 через токоподводящие шайбы 10 и 11 от ультразвукового генератора подаётся переменное напряжение. Ультразвуковой преобразователь 8 работает как полуволновая колебательная система на частоте ,44 кГц с амплитудой А до 20 мкм. Объединение пассивной накладки 16 и пьезоэлементов 9 в полуволновую систему позволяет вывести источник колебаний из зоны максимальных внутренних напряжений, облегчает условия работы, снижает нагрев и повышает его эффективность. Температура работы ДВС является оптимальной для работы ультразвукового преобразователя. Наличие узловых плоскостей, расположенных в накладках 15 и 16, позволяет надёжно крепить преобразователь 8 в пакете 4 предлагаемого устройства с первой наружной втулкой 5 и с третьей втулкой 26, представляющей собой гильзу цилиндра для поршня.
Внутренней поверхности 27 стенки гильзы 26 блока цилиндров ДВС, в результате жёсткого резьбового соединения 25 от внутренней поверхности 22 ультразвукового преобразователя 8 передаются продольные возвратнопоступательные, а также либо продольно-крутильные перемещения с
частотой ,, и амплитудой до 20 мкм.
Резко уменьшается трение колец поршня о стенки гильзы 26, а следовательно увеличивается срок её службы, облегчаются условия её работы. От воздействия высокочастотных ультразвуковых снимаются внутренние напряжения в гильзе 26, наличие которых в результате интенсивной работы ДВС на различных режимах часто приводит к образованию микротрещин и выхода ДВС из строя.
Кроме этого, ультразвуковые колебания способствуют эффективной работе смазки внутренней стенки цилиндра, а также осуществлять дополнительную очистку используемого масла в результате эксплуатации ДВС.
Предлагаемая конструкция блока цилиндров ДВС позволяет регулировать режим работы двигателя за счёт изменения частоты и амплитуды колебаний.
В настоящее время разработаны малогабаритные простые и надёжные в эксплуатации ультразвуковые генераторы на тиристорах значительной мощности. Предлагаемая конструкция блока цилиндров ДВС может использовать эти генераторы для решения всех тех задач и требований, которые поставлены при использовании как существующих, так и новых видов топлив, где требуется повышение износостойкости, эффективности и надёжности работы двигателя внутреннего сгорания.
ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
1.Блок цилиндров ДВС, содержащий корпус для установки и крепления механизмов, вспомогательных агрегатов и расположенные в нём отверстия для цилиндров, каналы для подвода охлаждающей жидкости, выполненные по высоте отверстий, отличающийся тем, что в корпусе по всей высоте отверстия каждого цилиндра на его внутренней поверхности установлен пакет концентрично расположенных и взаимосвязанных друг с другом втулок одной длины, например из трех: первой наружной, - представляющей собой легкосъемную гильзу со сквозными полостями по боковой поверхности, на внутренней поверхности на внутренней поверхности которой жестко установлена вторая втулка, - представляющая собой ультра звуковой электромеханический преобразователь, например состоящий из пьезокерамических элементов, размещенных между активной излучающей накладной длины (1/2Ал) и пассивной накладкой, составляющей с пьезоэлементами полуволновую систему, причем активная излучающая накладка имеет торцевую поверхность, выполненную в виде площади, ограниченной внутренними и наружными поверхностями, а сам преобразователь снабжен по крайней мере двумя цилиндрическими втулками, жестко связанных с активной и пассивной накладками, имеющими центральное сквозное цилиндрическое отверстие, на всей внутренней поверхности которого жестко установлена третья втулка - внутренняя, представляющая собой гильзу цилиндра для поршня и расположенную соосно с центральной осью отверстия.
2. Блок цилиндров ДВС, отличающийся по п.1 тем, что по всей длине наружной поверхности второй втулки, представляющей собой ультразвуковой электромеханический преобразователь, а также по всей длине наружной поверхности третьей втулки, представляющей собой гильзу цилиндра для поршня, относительно центральной оси выполнены, например винтовые канавки, расположенные по ходу относительно друг друга.
3. Блок цилиндров ДВС, отличающийся по п. 1,2 тем, что по всей длине наружной поверхности, например, третьей втулки, выполнены винтовые канавки расположенные противоположно ходу винтовых канавок второй втулки.
Фиг. 1