двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий по меньшей мере один цилиндр и головку цилиндра с ребрами охлаждения, вентилятор с направляющим кожухом и два дефлектора, расположенных параллельно оси коленчатого вала двигателя по обе стороны цилиндра и головки, отличающийся тем, что каждый дефлектор со стороны выхода охлаждающего воздуха из межреберных каналов головки и цилиндра выполнен в форме полуцилиндрической поверхности, образующих в совокупности замкнутый контур, диаметр которого определен по формуле d = (1,1 - 1,3)D, где d - диаметр совокупного цилиндрического замкнутого контура, D - диаметр цилиндра, причем ось цилиндрического замкнутого контура расположена параллельно оси коленчатого вала и смещена от плоскости разъема цилиндра с головкой в сторону головки на расстояние H = (0,2 - 0,4) D, где H - расстояние от оси замкнутого цилиндрического контура до плоскости разъема цилиндра с головкой, D - диаметр цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано при конструировании и разработке малогабаритных двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением для сельскохозяйственной техники и транспортных средств.

Известен двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением и вертикальным коленчатым валом (см. патент Японии n 62-201334, F 01 P 1/02, пр. 28.12.87, опубл. 02.06.90).

Данный двигатель содержит крышку, закрывающую полностью его верхнюю часть и имеющую юбочную часть, выступающую вниз от периферии крышки двигателя. К выходному валу двигателя под корпусом прикреплен охлаждающий вентилятор с маховиком. На стенке корпуса двигателя образован составляющий с ней одно целое выступающий кожух, полностью перекрывающий кольцевой зазор между стенкой корпуса и юбочной частью крышки двигателя. В выступающем кожухе выполнено большое количество отверстий, образующих вход для охлаждающего воздуха.

Недостатком этого двигателя является то, что его конструктивное выполнение не обеспечивает распределение охлаждающего воздуха между головкой и цилиндром в соответствии с их тепловыми нагрузками. В связи с этим имеет место большая неравномерность их температур, что вызывает необходимость увеличения расхода охлаждающего воздуха и, как следствие, затрат мощности на охлаждение.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением (см. патент Японии N 61-201935 (4), F 01 P 1/2, пр. 25.12.86 г., опубл. 11.07.87 г.).

Этот двигатель имеет по меньшей мере один цилиндр и вентилятор с кожухом. Выходное отверстие кожуха вентилятора обращено к цилиндру. С противоположных сторон цилиндра параллельно коленчатому валу двигателя установлены дефлекторы, ограничивающие полость вокруг цилиндра. Один конец каждого дефлектора находится вблизи выходного отверстия кожуха, а второй конец образует кромку выхода охлаждающего воздуха из полости. Кожух ремня закрывает ремень и шкивы распределительного механизма, передающего вращение от коленчатого вала к распределительному валу. Часть кромки выхода из полости образована кромкой кожуха ремня.

Однако такое конструктивное выполнение двигателя не обеспечивает распределения охлаждающего воздуха между головкой и цилиндром в соответствии с их нагревом, что приводит к неравномерности температурных полей и снижению надежности этих деталей, большему расходу охлаждающего воздуха и, следовательно, к большим затратам мощности на охлаждение.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение надежности двигателя путем обеспечения равномерного эффективного охлаждения наиболее теплонапряженных зон и двигателя в целом и снижение затрат мощности на охлаждение.

Поставленная задача решается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащем по меньшей мере один цилиндр и головку цилиндра с ребрами охлаждения, вентилятор с направляющим кожухом, два дефлектора, расположенные параллельно коленчатому валу по обе стороны цилиндра и головки, каждый дефлектор со стороны выхода охлаждающего воздуха из межреберных каналов головки и цилиндра выполнен в форме полуцилиндрической поверхности, образующих в совокупности замкнутый контур, диаметр которого определен по формуле

d=(1,1...1,3)D,

где d - диаметр совокупного цилиндрического замкнутого контура, В - диаметр цилиндра, ось цилиндрического замкнутого контура расположена параллельно оси коленчатого вала двигателя и смещена от плоскости разъема цилиндра с головкой в сторону головки на расстояние

H=(0,2...0,4)D,

где H - расстояние от оси замкнутого цилиндрического контура до плоскости разъема цилиндра с головкой, D - диаметр цилиндра.

Выполнение дефлекторов со стороны выхода охлаждающего воздуха в форме полуцилиндрической поверхности, образующих в совокупности замкнутый контур, диаметр которого определен по формуле d=(1,1...1,3)D, и смещение оси цилиндрического замкнутого контура от плоскости разъема цилиндра с головкой в сторону головки на расстояние H=(0,2...0,4)D позволяет вследствие дросселирования межреберных каналов цилиндра обеспечить, во-первых, больший расход охлаждающего воздуха через межреберные каналы головки цилиндра, имеющей более высокую температуру, а во-вторых, более полное обтекание цилиндра вследствие дефлектирования его и со стороны выхода охлаждающего воздуха. Благодаря этому достигается равномерное тепловое состояние головки и цилиндра по их высоте и диаметру, а также снижение затрат мощности на охлаждение.

При увеличении диаметра замкнутого контура больше указанных пределов, охлаждающий воздух используется неэффективно, мало нагревается, а при уменьшении - увеличивается аэродинамическое сопротивление воздушного тракта. В обоих случаях повышаются затраты мощности на охлаждение.

Смещение оси замкнутого контура относительно плоскости разъема головки и цилиндра на большую или меньшую величину от заявленных пределов приводит к увеличению перепада температур головки и цилиндра: в первом случае возрастает температура цилиндра, а во втором - возрастает температура головки, что отрицательно сказывается на их охлаждении и работе двигателя в целом.

На фиг. 1 дан общий вид двигателя.

На фиг. 2 - вид двигателя слева.

На фиг. 3 - вид двигателя справа.

Двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением содержит цилиндр, головку 2, имеющие охлаждающие ребра, центробежный вентилятор 3, установленный на коленчатом валу 4, направляющий кожух 5 вентилятора 3, дефлекторы 6 и 7, расположенные параллельно оси 8 коленчатого вала 4 по обе стороны от цилиндра 1 и головки 2, которые со стороны выхода охлаждающего воздуха из межреберных каналов головки 2 и цилиндра 1 образуют полость, переходящую в замкнутый цилиндрический контур 9 для отвода воздуха. Ось 10 замкнутого цилиндрического контура 9 расположена параллельно оси 8 коленчатого вала 4 двигателя и смещена от плоскости разъема 11 цилиндра 1 и головки 2 в сторону головки.

Двигатель работает следующим образом. При вращении коленчатого вала 4 рабочее колесо вентилятора 3 через входное отверстие нагнетает воздух в направляющий кожух 5, откуда от поступает в межреберные каналы цилиндра 1 и головки 2. Так как межреберные каналы образованы охлаждающими ребрами головки 2 и цилиндра 1 и закрыты с боков дефлекторами 6 и 7, то охлаждающий воздух протекает по всей длине указанных каналов, обеспечивая эффективное охлаждение головки и цилиндра. На выходе из межреберных каналов охлаждающий воздух собирается в полость, из которой через замкнутый цилиндрический контур 9 отводится в атмосферу или для обогрева каких-либо потребителей.

Экспериментальные исследования опытных образцов двигателей показали, что наилучшее тепловое состояние головки и цилиндра обеспечивается при диаметре цилиндрического контура, составляющем 1,1 - 1,3 от диаметра цилиндра, и расположении его оси относительно плоскости разъема цилиндра с головкой на расстоянии 0,2 - 0,4 от диаметра цилиндра. Это объясняется рациональным распределением охлаждающего воздуха по высоте головки и цилиндра в зависимости от их нагрева.