цилиндр поршневого двигателя

Формула изобретения

1. Цилиндр поршневого двигателя в виде моноблока, состоящего из гильзы и литого корпуса цилиндра, отличающийся тем, что наружная поверхность гильзы выполнена в виде двух пересекающихся между собой круговых конических и одной цилиндрической поверхностей, соосных с ее внутренней цилиндрической поверхностью, причем первая коническая поверхность обращена вершиной в направлении от плоскости торцевой поверхности гильзы в сторону головки цилиндра, а ее сечение в этой плоскости совпадает с сечением внутренней поверхности гильзы, вторая коническая поверхность с углом, меньшим чем у первой конической поверхности, обращена вершиной в направлении, противоположном первой конической поверхности, а в месте ее пересечения с наружной цилиндрической поверхностью гильзы расположен круговой выступ с острым углом при вершине.

2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что угол первой конической поверхности относится к углу второй конической поверхности как 15 : 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к поршневым двигателям, в частности к их цилиндрам.

Цилиндр поршневого двигателя является одним из самых нагруженных элементов поршневого двигателя. От его работоспособности в значительной мере зависят надежность и ресурс поршневого двигателя.

Одним из возможных путей повышения работоспособности цилиндра является выполнение его в виде моноблока получаемого отливкой корпуса цилиндра в форму с предварительно установленной в нее гильзой. Гильза, как правило, выполняется из износостойкого материала, например чугуна, а корпус цилиндра - из легкого материала с высокой теплопроводностью, например алюминиевого сплава. Материалы гильзы и корпуса цилиндра имеют различающиеся между собой коэффициенты термического расширения, причем материал корпуса цилиндра как правило имеет коэффициент линейного термического расширения больший по величине, чем материал гильзы. Это обстоятельство требует принятия специальных конструктивных мер по обеспечению их совместной работы.

В патентной и специальной литературе приводятся различные конструкции цилиндров поршневых двигателей. Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство [1], выбранное в качестве прототипа.

Блок цилиндров из алюминиевого сплава устройства-прототипа имеет чугунные гильзы в единой отливке для всех цилиндров. Наружная поверхность гильз выполнена рифленой для плотности соединения с поверхностью цилиндров.

При нагревании цилиндра из-за разности коэффициентов линейного термического расширения материалов цилиндра и гильзы (алюминий и чугун соответственно) на поверхности их контакта возникают термические напряжения сдвига. При циклическом характере термического нагружения, имеющем место при работе двигателя в сочетании с контактными усилиями в паре поршень-гильза, возможно нарушение плотности контакта цилиндра и гильзы. Это приводит к уменьшению теплоотдачи от гильзы к цилиндру ухудшению температурного состояния цилиндра и снижению его работоспособности.

Целью изобретения является повышение работоспособности цилиндра поршневого двигателя.

Указанная цель достигается улучшением теплоотдачи от гильзы из износостойкого материала к корпусу цилиндра, изготавливаемому отливкой из материала с более высокими, по сравнению с материалом гильзы, коэффициентами теплопроводности и линейного термического расширения, в виде моноблока с гильзой за счет специального профилирования наружной поверхности гильзы, контактирующей с корпусом цилиндра.

На чертеже показан цилиндр поршневого двигателя.

Цилиндр представляет из себя моноблок, состоящий из гильзы 1 и корпуса 2, полученный отливкой корпуса 2 в форму с предварительно установленной в нее гильзой 1. Торцевая поверхность 3 гильзы 1 располагается на некотором расстоянии 4 от торцевой поверхности с корпуса цилиндра 2, стыкуемой с головкой цилиндра (не показана). Наружная поверхность гильзы 1 образована двумя пересекающимися между собой круговыми коническими и одной цилиндрической поверхностями соосными с ее внутренней цилиндрической поверхностью:

- первая коническая поверхность 6 имеет угол 7 и обращена вершиной в направлении от плоскости торцевой поверхности 3 гильзы 1 в сторону головки цилиндра таким образом, что ее сечение в плоскости торцевой поверхности 3 совпадает с сечением внутренней цилиндрической поверхности 8;

- вторая коническая поверхность 9 имеет угол 10, меньший по величине, чем угол 7 конической поверхности 6, и обращена вершиной в направлении, противоположном первой конической поверхности таким образом, что на расстоянии 11 от торцевой поверхности 3 пересекает наружную цилиндрическую поверхность 12;

- наружная цилиндрическая поверхность 12 расположена у торцевой поверхности 13 гильзы 1, противоположной ее торцевой поверхности 3;

- в месте пересечения второй конической поверхности 9 с наружной цилиндрической поверхностью 12 расположен круговой выступ 14 высотой 15 над наружной цилиндрической поверхностью 12 и острым углом при вершине 16.

Опытные образцы цилиндров, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, были подвергнуты лабораторным и стендовым испытаниям в составе поршневых двигателей:

- лабораторные термоциклические испытания кольцевых и секторных фрагментов цилиндра,

- термометрирование цилиндра в составе двигателя при его стендовых испытаниях с имитацией возможных максимальных эксплуатационных нагрузок,

- стендовые длительные испытания на надежность (безотказность) на номинальной мощности.

Испытания подтвердили, что цилиндр поршневого двигателя данной конструкции имеет высокую работоспособность и обеспечивает требуемые показатели надежности ресурса двигателя. Оптимальное отношение между углами первой и второй конической поверхностей составляет 15:1.

Источники информации

1. Патент США N 5291862 "Cylinder sleeve assembly used in cylinder blok for multi - cylinder internal combustion engine, and forming mold fir use in production of sand mold for casting the same".