одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

Формула изобретения

Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий ребристый цилиндр с головкой, центробежный вентилятор, рабочее колесо которого выполнено за одно целое с маховиком и установлено на конце коленчатого вала двигателя, и направляющий кожух вентилятора, отличающийся тем, что направляющий кожух вентилятора выполнен из двух частей с разъемом, перпендикулярным оси коленчатого вала, причем одна часть направляющего кожуха установлена на выступе картера, имеющем диаметр, равный 0,4 - 0,6 внешнего диаметра рабочего колеса вентилятора, и снабжена наружным фланцем и внутренней опорой для размещения стартера, а другая часть направляющего кожуха имеет входное отверстие для забора воздуха и внутреннюю перегородку, размещенную в зоне наименьшего сечения полости между направляющим кожухом и рабочим колесом вентилятора, для направления охлаждающего воздуха к цилиндру и головке двигателя и установлена на первой части направляющего кожуха вентилятора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к малоразмерным двигателям внутреннего сгорания, используемым для привода средств малой механизации.

Известна система воздушного охлаждения переносного двигатель-генератора (см. пат. США N 4835405, МКИ⁴ F 02 В 63/04, опубл. 30.11.87, НКИ 290 - 1A ), в котором агрегат расположен на металлическом основании под пластмассовым кожухом, выполняющим функции распределителя воздушных потоков и шумоглушения.

В кожухе выполнены входное и выходное отверстия для воздуха. Первое из них смещено к торцу кожуха, расположенному со стороны установки генератора; это обусловлено тем, что непосредственно на хвостовике вала генератора закреплена крыльчатка центробежного вентилятора, вращающегося в изолированной камере кожуха. Воздух подается вентилятором в два отдельных воздуховода, образованных внутренними перегородками кожуха. Один из воздуховодов направляет воздух на цилиндр ДВС, а воздух, движущийся по другому воздуховоду, последовательно омывает генератор и поддон картера ДВС. Затем оба воздушных потока объединяются и охлаждают расположенный под тем же кожухом глушитель, после чего воздух удаляется наружу через выходное отверстие кожуха.

Недостатками данной конструкции являются сложность системы охлаждения и повышенные затраты мощности на привод вентилятора вследствие высокого аэродинамического сопротивления воздушного тракта.

Известен также двигатель с принудительным воздушным охлаждением, содержащий ребристый цилиндр с головкой, рабочее колесо центробежного вентилятора, выполненное за одно целое с маховиком и установленное на конце коленчатого вала, входной канал и входное окно для подачи охлаждающего воздуха к рабочему колесу и кожух вентилятора, по которому воздух рабочим колесом нагнетается к охлаждающим ребрам. Для уменьшения потерь при сжатии воздуха в кожухе вентилятора установлена направляющая стенка (см. заявку Японии N 61-258916, F 01 P 5/06, F 01 P 11/12, опубл. 17.11.1986).

Этот двигатель, принятый за прототип, имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что кожух вентилятора не ограничивает полость между маховиком и картером. Это приводит к утечкам и перетеканию воздуха из полости нагнетания в полость всасывания и снижает эффективность вентилятора. Положение входного окна на значительном удалении от оси рабочего колеса вентилятора приводит к увеличению сопротивления на впуске воздуха, уменьшению длины лопаток, что также снижает производительность вентилятора. Кроме того, данная конструкция кожуха не позволяет устанавливать на нем стартер для пуска двигателя.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности вентилятора и упрощение конструкции двигателя.

Указанная задача решается тем, что в известном одноцилиндровом двигателе внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащем ребристый цилиндр с головкой, рабочее колесо центробежного вентилятора, выполненное за одно целое с маховиком и установленное на конце коленчатого вала, и направляющий кожух вентилятора, последний выполнен из двух частей с разъемом, перпендикулярным оси коленчатого вала, причем одна часть направляющего кожуха установлена на выступе картера, имеющем диаметр d, равный 0,4... 0,6 внешнего диаметра D рабочего колеса вентилятора, и снабжена наружным фланцем и внутренней опорой для размещения стартера, а вторая часть направляющего кожуха имеет входное отверстие для забора воздуха и внутреннюю перегородку, размещенную в зоне наименьшего сечения в полости между направляющим кожухом и рабочим колесом вентилятора, для направления охлаждающего воздуха к цилиндру и головке двигателя и установлена на первой части направляющего кожуха вентилятора.

Выполнение двигателя такой конструкции обеспечивает повышение эффективности работы вентилятора за счет ликвидации вредной полости между боковой стенкой маховика и картером двигателя, а также уменьшения утечек воздуха из полости нагнетания в полость всасывания. Позволяет устанавливать стартер на направляющем кожухе вентилятора. Упрощает конструктивное выполнение двигателя и технологию его изготовления.

На фиг. 1 представлен общий вид двигателя.

На фиг.2 и 3 показаны виды на направляющий кожух.

Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением содержит ребристый цилиндр 1 с головкой 2, рабочее колесо 3 центробежного вентилятора, выполненное за одно целое с маховиком 4 и установленное на конце коленчатого вала 5, направляющий кожух 6, изготовленный из двух частей 7 и 8 с разъемом 9, перпендикулярным оси 10 коленчатого вала 5, причем часть 7 направляющего кожуха 6 установлена на посадочном выступе 11 картера 12 и снабжена наружным фланцем 13 и ленчатого вала 5, причем часть 7 направляющего кожуха 6 установлена на посадочном выступе 11 картера 12 и снабжена наружным фланцем 13 и внутренней опорой 14 для размещения стартера, а часть 8 направляющего кожуха 6 имеет входное отверстие 15 для забора воздуха и внутреннюю перегородку 16 для направления охлаждающего воздуха к цилиндру 1 и головке 2 двигателя и установлена на части 7 направляющего кожуха 6.

Работает двигатель следующим образом. При вращении рабочего колеса 3 воздух через входное отверстие 15 поступает на лопатки рабочего колеса 3 и отбрасывается под действием центробежных сил в направляющий кожух 6. Направляющий кожух выполнен в форме улитки, поэтому воздух в нем перемещается от меньшего сечения к большему и далее направляется в межреберные каналы цилиндра 1 и головки 2.

Для повышения эффективности работы вентилятора боковой зазор между направляющим кожухом и рабочим колесом с маховиком выполнен минимальным, а посадочный выступ 11 картера 12, на котором установлена часть 7 направляющего кожуха 6 вентилятора, имеет диаметр d, равный 0,4...0,6 внешнего диаметра D рабочего колеса 3 вентилятора, что обеспечивает высокую герметичность и малые утечки воздуха из полости направляющего кожуха 6.

Для повышения производительности вентилятора на части 8 направляющего кожуха в зоне наименьшего сечения полости между направляющим кожухом и рабочим колесом установлена перегородка 16, устраняющая перетекание воздуха из выходной части направляющего кожуха с высоким давлением воздуха во входную полость улитки, где давление воздуха ниже.

Предлагаемая конструкция направляющего кожуха и его крепление на посадочном выступе 11 картера 12 отличаются высокой жесткостью, что позволяет устанавливать на нем стартер с помощью наружного фланца 13 и внутренней опоры 14 и таким образом упрощается конструкция двигателя.

Продольный разъем 9 направляющего кожуха 6 позволяет изготавливать его из двух частей 7 и 8, что существенно упрощает конструкцию и технологию изготовления.

Выполнение диаметра посадочного выступа 11 картера 12 менее 0,4 внешнего диаметра рабочего колеса 3 вентилятора сложно в конструктивном отношении, т. к. в непосредственной близости к выступу размещен подшипник коленчатого вала.

Если диаметр посадочного выступа картера будет выполнен большим, чем 0,6 диаметра рабочего колеса вентилятора, то давление в зоне посадки кожуха на картер будет выше атмосферного, что приведет к утечкам воздуха через зазор в посадочном отверстии кожуха и выступа картера и, как следствие, уменьшению КПД вентилятора.

Предлагаемый двигатель был изготовлен и проведены его испытания, которые показали, что затраты энергии на привод вентилятора снизились по сравнению с аналогами на 7-10%.