Дизельный двигатель

(71) Заявитель Научно-инженерное республиканское унитарное предприятие Белавтотракторостроение Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Высоцкий Михаил Степанович Маньшин Геральд Григорьевич Дробышевский Чеслав Брониславович Стародедко Константин Евгеньевич Мезенцев Сергей Александрович Марковский Анатолий Борисович Тихомиров Василий Леонтьевич(73) Патентообладатель Научно-инженерное республиканское унитарное предприятие Белавтотракторостроение Национальной академии наук Беларуси(57) Дизельный двигатель внутреннего сгорания, включающий блок цилиндров, отлитый вместе с цилиндрами, и головку блока цилиндров, отличающийся тем, что головка блока цилиндров выполнена в виде индивидуальной головки для каждого цилиндра блока.(56) 1. Двигатели внутреннего сгорания Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А.С. Орлина и М.Г. Круглова. - . Машиностроение, 1980. С. 83. 2. Технические характеристики дизелей фирмыПроспект //. , -, 1990, . 147. 1838 Предлагаемое техническое решение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, преимущественно дизельным, и может найти применение при создании новых двигателей и их модернизации. Широко известны дизельные двигатели со вставными сменными гильзами и моноблочной головкой цилиндров 1. Однако в этих двигателях технологически невозможно выполнить выступы буртов всех гильз за пределами цилиндров одинаковыми. Одни могут достигать максимальных значений, например 0,10 мм, другие минимальных значений 0,05 мм, поэтому наибольшая нагрузка моноблочной головки цилиндров будет приходиться на гильзу с максимальным значением выступа бурта, что приводит к наибольшей ее деформации не только в зоне опорного бурта, но и по всей длине гильзы. Любое нарушение цилиндрической формы гильзы ухудшает работу поршня, поршневых колец, приводит к повышенному прорыву рабочих газов в картер, неравномерному нагреву поршня,увеличению угара смазочного масла и, в целом, к снижению моторесурса. Поэтому современные ведущие дизелестроительные фирмы начали выпускать дизельные двигатели со сменными гильзами и индивидуальными головками, например дизели ЯМЗ-240 НБ, КАМАЗ-740 имеют отдельные головки на каждый цилиндр для повышения надежности уплотнения газового стыка между цилиндрами и головками цилиндров, что позволяет повысить надежность поршневой группы и двигателя в целом. Однако с увеличением удельной мощности дизельных двигателей нагрузки на поршневую группу, головку цилиндров и элементы блока цилиндров со вставными сменными гильзами увеличиваются до значений, приводящих к нарушению нормальной работы и авариям. Поэтому на дизелях малой и средней размерности (диаметр цилиндров 85-108 мм) применяются цилиндры, отлитые вместе с блоком (моноблок). Ближайшим техническим решением (прототип) является дизельный двигатель фирмы 62012, в котором применяются блоки цилиндров, отлитые вместе с цилиндрами (моноблоки), и общая на все цилиндры головка цилиндров 2. Однако, не смотря на то, что такое техническое решение обеспечивает надежную работу поршневой группы, не решается проблема надежного уплотнения головки цилиндров, так называемого газового стыка. Особенно для дизельных двигателей с размерами диаметров 115-140 мм. Это обусловлено тем, что, во-первых, прокладка головки цилиндров имеет допуск на толщину и в пределах этого допуска может изменяться по толщине,что уже определяет неравномерность уплотнения по удельному давлению. Во-вторых,имеет место неплоскостность самой головки цилиндров, что также отрицательно влияет на надежность уплотнения, так как чем больше размеры головки цилиндров, тем меньше надежность уплотнения. И, наконец, головка цилиндров имеет неравномерную жесткость,что вместе с несимметричным расположением болтов крепления приводит к большому разбросу величин удельного давления. Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности, долговечности дизельного двигателя и улучшение его экологических характеристик. Задача решается следующим образом в известном дизельном двигателе, состоящем из блока цилиндров, отлитых вместе с цилиндрами, и общей для всех цилиндров головкой цилиндров, согласно предлагаемому техническому решению, головка блока цилиндров выполнена в виде индивидуальной головки для каждого цилиндра блока. Стабильная геометрия цилиндров, повышение надежности уплотнения головки цилиндров приводят к снижению прорыва рабочих газов в картер двигателя, снижают угар картерного масла и токсичность выхлопа, что приводит к повышению надежности и долговечности работы дизельного двигателя и улучшению его экологических характеристик. На схеме показан общий вид дизельного двигателя в виде моноблока с индивидуальными головками для каждого цилиндра. 2 1838 Двигатель состоит из цилиндров 1, отлитых вместе с блоком 2. Блок 2 имеет охлаждающую полость 3, отдельную для каждого цилиндра. Каждый цилиндр 1 снабжен головкой 4 цилиндров, которая через прокладку 5 крепится болтами 6 к блоку цилиндров 2. Работа предлагаемого дизельного двигателя происходит в следующих условиях. При работе двигателя важным фактором, влияющим на надежность уплотнения головки 4 цилиндров 1, является ее тепловое расширение. При запуске и прогреве дизельного двигателя засчет разницы температур головки 4 и блока 2 происходит перемещение элементов ее нижней плоскости относительно прокладки головки блока. А на режимах максимальной мощности или максимального крутящего момента возникают наибольшие динамические и тепловые нагрузки, которые, циклически воздействуя на моноблочную головку цилиндров, вызывают постепенное разрушение уплотнения в его слабом месте,так как при применении такой головки невозможно создать одинаково равномерное удельное давление вокруг каждого цилиндра. Применение же индивидуальных головок на двигателе с блоком, отлитым вместе с цилиндрами, дает возможность максимально повысить надежность, долговечность, экономичность и экологические характеристики двигателя. Это достигается благодаря, во-первых, более стабильной геометрии индивидуальной головки цилиндров, так как при их изготовлении обеспечивается более высокая точность выполнения нижней и верхней плоскости, а при работе двигателя расширение головки не вызывает значительных межцилиндровых деформаций, как это происходит при работе головок общих для всех цилиндров во-вторых, надежностью уплотнения индивидуальной головки блока цилиндров (газовый стык), достигаемого за счет заданного распределения удельного давления по периметру цилиндра при расчетной затяжке болтов крепления и гарантируемого нераскрытия газового стыка (уплотнения головки) в течение заданного моторесурса вместе с индивидуальной прокладкой, что обеспечивает надежную работу газового стыка. В третьих, снижением прорыва рабочих газов в картер двигателя. Так как при стабильности геометрии цилиндров и равномерном распределении удельного давления по периметру цилиндра при затяжке болтов крепления обеспечивается строгая цилиндричность, стабилизируется прилегание поршневых компрессионных колец к зеркалу цилиндров, что препятствует прорыву рабочих газов в картер, сдуванию масляной пленки и возникновению повышенного трения. Вместе с уменьшением прорыва рабочих газов в картер двигателя улучшается работа маслосъемного кольца, излишнее масло удаляется с поверхности цилиндра, что приводит к уменьшению угара масла, и следовательно - к снижению токсичности выхлопных газов, и в целом в дизельном двигателе снижаются механические потери и расход топлива. Таким образом, предлагаемый дизельный двигатель внутреннего сгорания обеспечивает повышение надежности и долговечности работы двигателя и улучшение его экологических характеристик. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.