Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием

(51) 02 7/00 (2006.01) 02 43/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ сторон соединительного края крышки. ГБЦ включает впускные и выпускные каналы, клапаны,штанги толкателей клапанов, коромысла, оси коромысел, пружины клапанов, также свечные колодцы со свечами зажигания и свечными наконечниками, связанными соответственно с индивидуальными катушками зажигания, каждая из которых соединена с проводом питания. Крышка имеет несколько поперечных выемок,количественно соответствующих числу цилиндров в ряду двигателя. Каждая выемка образует направленный внутрь выступ и содержит боковые поверхности и дно с отверстием, соосным отверстию соответствующего свечного колодца. Каждая катушка зажигания установлена на дне выемки с возможностью стыковки со свечным наконечником через указанное отверстие. Технический результат повышение надежности двигателя,защита катушек зажигания от механических повреждений,повышение герметичности корпуса.(72) Данилович Иван ИвановичШкольный Александр Валерьевич(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ(57) Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием включает блок цилиндров и головку блока цилиндров (ГБЦ), которые интегрированы в корпус, содержащий крышку клапанов с соединительным краем, прикрепленную к поверхности ГБЦ с помощью элементов крепления, расположенных вдоль продольных Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием,работающих с использованием различных видов топлива, в том числе компримированного природного газа. Из описания к патенту 81813 на промышленный образец-образный восьмицилиндровый двигатель (выдан на имя ОАО КАМАЗ), работающий на сжатом газе, выявлено техническое решение - двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, который включает блок цилиндров и головку блока цилиндров, интегрированные в корпус. Корпус двигателя содержит крышки клапанов и картер. В данном двигателе применяются раздельные головки цилиндров с индивидуальными крышками клапанов. Свечи зажигания установлены так, что их контактные выводы расположены напротив крышек клапанов, индивидуальные катушки зажигания на каждый цилиндр установлены в развале корпуса свечи зажигания соединены с катушками зажигания высоковольтными проводами зажигания. При использовании данного двигателя проявляются некоторые отрицательные особенности. В частности, размещение снаружи корпуса высоковольтных проводов создает опасность их повреждения, снижающее надежность двигателя. Кроме того, такое расположение, хотя и находится в габаритном контуре двигателя, но не влияет на свойство компактности. Использование высоковольтных проводов зажигания значительно увеличивает риск электрического разряда зажигания на корпус двигателя, что может привести к неустойчивой работе двигателя и выходу двигателя из строя. Контактные выводы свечей зажигания изготавливаются из керамических материалов, что обусловливает их крайнюю чувствительность к механическим воздействиям. Крепление каждой крышки клапанов к головке блока цилиндров болтовым соединением через центральное отверстие приводит к нарушению герметичности соединения, т.к. вибрация при работе двигателя ослабляет единственное крепление. Из описания к патенту 111197 на полезную модель -образный восьмицилиндровый газовый двигатель (выдан на имя ОАО КАМАЗ) также известно техническое решение, идентичное вышеописанному, которому присущи те же недостатки, что описанные в вышеуказанном аналоге. Известен двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием,включающий блок цилиндров и головку блока цилиндров,интегрированные в корпус, содержащий крышку клапанов, выполненную с соединительным краем. В свою очередь, головка блока цилиндров включает свечи зажигания, впускные и выпускные каналы,клапаны, штанги толкателей клапанов, коромысла,оси коромысел, пружины клапанов. Крышка клапанов прикреплена к месту установки поверхности головки блока цилиндров 2 посредством болтового соединения через отверстия в верхней части крышки. Контактные выводы свечей зажигания выходят на поверхность корпуса,при этом блок катушек зажигания установлен на боковой части корпуса. Высоковольтный провод питания соединяет свечи зажигания с катушками зажигания (аналог описан в патенте 37674 на полезную модель Конвертированный из дизеля газовый двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, выдан на имя Луцкого Технического университета). Указанному техническому решению,выбранному в качестве ближайшего аналога,присущи недостатки, препятствующие достижению технического результата- расположение на корпусе элементов системы зажигания (катушек зажигания, высоковольтного провода зажигания, контактных выводов свечей зажигания) не защищенными от механических повреждений- конфигурация внешнего контура двигателя с элементами системы зажигания, не обеспечивающая его компактность- нарушение герметичности корпуса двигателя,возникающее из-за ослабления болтового крепления крышки клапанов вследствие вибрации двигателя. Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, при этом технический результат выражается- в адаптации корпуса двигателя для защиты от механических повреждений элементов системы зажигания, находящихся вне корпуса- в повышении герметичности корпуса двигателя. Поставленная задача решается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, включающем блок цилиндров и головку блока цилиндров, которые интегрированы в корпус,содержащий крышку клапанов с соединительным краем и элементы крепления крышки клапанов, головка блока цилиндров включает впускные и выпускные каналы, впускные и выпускные клапаны, штанги толкателей клапанов,коромысла, оси коромысел, пружины клапанов,свечи зажигания, катушки зажигания, каждая из которых соединена с проводом питания,предназначенным для связи с блоком управления,согласно полезной модели, каждая свеча зажигания,соединенная со свечным наконечником, установлена в соответствующем свечном колодце, крышка клапанов имеет несколько - по числу цилиндров в ряду двигателя - поперечных выемок относительно продольного направления крышки, причем каждая выемка образует направленный внутрь выступ и содержит боковые поверхности и дно с отверстием,соосным отверстию соответствующего свечного колодца, а каждая катушка зажигания установлена на дне выемки с возможностью стыковки со свечным наконечником через указанное отверстие. В заявляемой полезной модели в качестве катушки зажигания применяется штекерная плоская катушка прямоугольной формы с обеспечением фиксации с помощью уголка, прикреплнного ко дну выемки разъемным соединением и ориентированного так, что одна из полок уголка расположена над катушкой зажигания. В заявляемой полезной модели каждый свечной колодец выполнен с тарельчатым фланцем, на поверхности которого установлена уплотнительная манжета. В заявляемой полезной модели элементы крепления крышки установлены вдоль продольных сторон соединительного края, каждый элемент крепления содержит уголок, прикрепленный к боковой поверхности головки блока цилиндров,П-образную скобу, установленную одним краем на соединительный край крышки клапанов, а другим краем - на выступающую полку уголка, а также болт, соединяющий П-образную скобу с указанным уголком. Сущность предлагаемого устройства поясняется следующим образом. При выполнении поперечных выемок на крышке клапанов появляется возможность предотвратить риск повреждения катушек зажигания и провода питания. Наличие боковых поверхностей (стенок) и дна (горизонтальной части) характеризует форму выемки, определяющую возможность установки на дне выемки индивидуальной катушки зажигания и провода питания, проходящим между боковыми поверхностями. Наличие отверстия в дне (в горизонтальной части) каждой выемки, соосного отверстию свечного колодца, создает возможность для прохождения через данное отверстие выходного элемента катушки зажигания для стыковки с соответствующим свечным наконечником,соединенным со свечой зажигания. Оптимальной формой катушки зажигания с точки зрения адаптации к форме выемки является штекерная плоская прямоугольная катушка. Вместе с тем, каждая выемка выполнена так, что боковые поверхности (боковые стенки) и дно(горизонтальная часть) формируют выступ,направленный в пространство под крышкой клапанов. Конфигурация выемок/выступов обеспечивает оптимальное сопряжение соосных отверстий в дне выемок и свечных колодцев с возможностью соединения выходного элемента каждой катушки зажигания (проходящего через отверстие в дне выемки) с соответствующим свечным наконечником. При этом очевидно, что уровень дна каждой выемки находится выше соединительного края крышки клапанов. Таким образом,наличие поперечных относительно продольной крышки клапанов выемок по числу цилиндров в двигателе адаптирует его корпус для размещения в таких выемках катушек зажигания и проводов питания с обеспечением защиты их от повреждений. Кроме того,непосредственное соединение катушек зажигания со свечными наконечниками исключает необходимость в соединительных проводах в отличие от ближайшего аналога, в котором предусмотрена установка катушек зажигания на боковой части корпуса двигателя. Данное обстоятельство характеризует предлагаемый двигатель в качестве надежного устройства,исключающего риск возникновения электрического разряда зажигания на корпус, и которому присуще свойство компактности с сохранением внешних габаритов. Поперечные выемки могут быть сквозными и,наоборот, с двух сторон закрыты стенками. Это условие определяется технологическими факторами. Так, крышка клапанов может быть изготовлена из металла или пластмассы применение метода штамповки предопределяет наличие выемок с открытыми сторонами, а применение метода литья с закрытыми сторонами. Установка на дне каждой выемки уголка с ориентацией одной из полок над штекерной плоской катушкой зажигания обеспечивает возможность ее фиксации за счет крепления уголка разъемным соединением. Прикрепив уголок ко дну выемки,появляется возможность взаимодействия соответствующей полки уголка с катушкой зажигания. Такое расположение уголка относительно катушки зажигания служит ее дополнительной защитой от внешних механических воздействий. Для повышения герметичности корпуса двигателя элементы крепления крышки клапанов установлены вдоль продольных сторон соединительного края крышки клапанов. Указанное расположение элементов крепления обеспечивает равномерное прилегание крышки клапанов и приложение усилия прижатия непосредственно к месту соединения крышки к поверхности головки блока цилиндров. Содержащиеся в каждом элементе крепления его составные части представляют собой уголок,установленный на боковой поверхности головки блока цилиндров, П-образную скобу и болт. Так,П-образная скоба одной боковой частью установлена на соединительный край крышки клапанов, а другой частью - на выступающую полку уголка, при этом П-образная скоба, прикрепленная к уголку с помощью болта, выполняет функцию нажимного элемента,прижимающего соединительный край крышки клапанов к месту установки. В местах отверстий в дне выемок крышку клапанов герметизирует уплотнительные манжеты,каждая из которых установлена на поверхности соответствующего тарельчатого фланца свечного колодца. Полезная модель поясняется чертежами с изображением -образного восьмицилиндрового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием, работающим на компримированном природном газе. В примере ДВС конвертирован из дизельного двигателя, в котором свечные колодцы установлены в приспособленные для этой цели каналы форсунок, выходящие на поверхность головки блока цилиндров, которая находится под крышкой клапанов. На фиг.1 изображен общий вид ДВС на фиг.2 поперечный разрез ДВС, на фиг.3 - поперечный разрез головки блока цилиндров в сборе с крышкой клапанов, на фиг.4 - общий вид крышки клапанов с элементами крепления. Согласно изображениям на фиг.1, 2, 3 ДВС содержит интегрированные в корпус двигателя блок цилиндров 1 и головку 2 блока цилиндров(ГБЦ). Корпус также включает переднюю крышку 3 блока цилиндров 1, крышки 4 клапанов с соединительным краем 5 (каждая из которых установлена на правой и левой частях ГБЦ 2 относительно передней крышки 3 блока цилиндров 1), и картер 6. На крышке 4 клапанов установлена маслозаливная горловина 7. Сборка ДВС содержит кривошипно-шатунный механизм 8, цилиндропоршневую группу 9, систему зажигания со свечами зажигания 10, свечными наконечниками 11, катушками зажигания 12,проводами питания 13, связанными с блоком управления двигателем (на чертежах не показана). Кроме того, ДВС включает не показанные на чертежах систему газораспределения, систему смазки, систему впуска и выпуска, топливную систему, систему запуска. В ГБЦ 2 выполнены впускные каналы 14 и выпускные каналы 15 (фиг.3) в ГБЦ 2 установлены выходящие под крышку 4 клапанов свечные колодцы 16, клапаны 17, направляющие 18 клапанов 17, штанги 19 толкателей клапанов, коромысла 20,оси 21 коромысел, пружины 22 клапанов, тарелки 23 пружин клапанов, маслоотражательные колпачки 24 в свечных колодцах 16 установлены свечи зажигания 10 со свечным наконечниками 11 (фиг.2,3). Катушки зажигания 12 размещены на дне выемок 25 крышек 4 клапанов. Так, для восьмицилиндрового ДВС каждая крышка 4 клапанов имеет четыре поперечные выемки 25 с боковыми поверхностями и дном с отверстием 26(фиг.2, 3, 4). Каждое отверстие 26 расположено соосно соответствующему отверстию свечного колодца 16. Катушки зажигания 12 представляют собой штекерные катушки, форма которых конгруэнтна форме выемок 25 выходной элемент катушек зажигания 12, проходящий через отверстие 26 в дне выемки 25, соединен со свечным наконечником 11. С внутренней стороны крышки 4 выемки 25 представляют собой выступы. В монтажном положении крышки 4 выступы/выемки 25 разделяют пространство под крышкой 4 на участки между свечными колодцами 16. Под крышкой 4 в пределах каждого такого участка беспрепятственно размещаются соответствующие элементы ГБЦ 2. Крышки 4 клапанов изготовлены методом штамповки из стального листа. Свечные колодцы 16 выполнены с тарельчатыми фланцами 27. На поверхности каждого тарельчатого фланца 27 установлена уплотнительная манжета 28 для герметизации отверстий 26 в дне выемок 25. 4 Катушки зажигания 12 закреплены на дне выемок 25 с помощью съемных уголков 29. Уголок 29 ориентирован так, что одна из его полок находится над катушкой зажигания 12 и взаимодействует с ней благодаря прикреплению уголка 29 ко дну выемки 25 с помощью болта 30,регулирующего усилие зажима. Каждый элемент крепления крышки 4 клапанов к ГБЦ 2 содержит уголок 31, П-образную скобу 32 и болт 33 (фиг.4). Уголок 31 прикреплен одной полкой к наружной боковой поверхности ГБЦ 2 скоба 32 установлена одним краем на соединительный край 5 крышки 4 клапанов, а другим краем - на выступающую полку уголка 31. Таким образом, вытекание масла в месте сочленения ГБЦ 2 и крышек 4 клапанов устраняется за счет прижатия крышек 4 к ГБЦ 2 с использованием нескольких элементов крепления,установленных вдоль продольных сторон соединительного края 5 крышек 4 клапанов. Некоторые преимущества использования элементов крепления для газовых ДВС,конвертированных из дизельных двигателей,заключаются в следующем. В конвертированных ДВС на наружную боковую поверхность ГБЦ 2 выходят каналы топливопровода (на фиг.2 показаны отверстия 34), не задействованные в таком ДВС. В этом случае образующий выступ уголок 31 служит в качестве средства, которое способно закрыть отверстия 34 для герметизации ГБЦ 2. Иными словами, уголок 31 устанавливается на наружной боковой поверхности ГБЦ 2 так, чтобы его вертикальная полка закрывала выходное отверстие 34 топливопровода. Для повышения надежности элементов крепления крышки 4 клапанов и обеспечения ориентации крышки 4 клапанов при монтаже П-образная скоба 32 и уголок 31 выполнены с обеспечением фиксации скобы 32 относительно уголка 31. Для этого выступающая полка уголка 31 выполнена с выемками, в которые входят с охватом выступы 35, выполненные на боковой части скобы 32, обращенной в сторону уголка 31 (фиг.4). Упругая лента 36 охватывает соединительный край 5 крышки 4 клапанов вместе с боковой частью П-образной скобы 32, обращенной к крышке 4 клапанов. Сборка основных узлов-образного восьмицилиндрового ДВС осуществляется традиционно. Перед установкой соответствующей крышки 4 клапанов на поверхность ГБЦ 2 уплотнительные манжеты 28 запрессовываются в полости тарельчатых фланцев 27 свечных колодцев 16. Крышка 4 клапанов устанавливается с совмещением соосных отверстий 26 в дне выемок 25 и свечных колодцев 16. При размещении катушек зажигания 12 на дне выемок 25 выходной элемент каждой катушки зажигания 12 соединяется(стыкуется) с соответствующим свечным наконечником 11 через отверстие 26 провод питания 13, присоединенный к разъему катушки зажигания 12, располагается вдоль боковых поверхностей выемки 25 в сторону развала ДВС для соединения с блоком управления. Для повышения герметичности соединительный край 5 крышки 4 клапанов оснащается упругой уплотнительной лентой 36 перед креплением П-образной скобы 32 к уголку 31. Затем осуществляется крепление крышки 4 клапанов к месту установки. Данный пример подтверждает, что предлагаемый двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием характеризуется в качестве надежного устройства,обеспечивающего защиту от механических повреждений катушек зажигания и обладающего свойством компактности при сохранении габаритных размеров. Кроме того,заявляемое устройство направлено повышение герметичности корпуса двигателя. Применение двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием не ограничивается приведенным примером. В рамках приведенной формулы полезной модели может быть вариант с рядным двигателем. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, включающий блок цилиндров и головку блока цилиндров, которые интегрированы в корпус,содержащий крышку клапанов с соединительным краем и элементы крепления крышки клапанов, головка блока цилиндров включает впускные и выпускные каналы, впускные и выпускные клапаны, штанги толкателей клапанов,коромысла, оси коромысел, пружины клапанов,свечи зажигания, катушки зажигания, каждая из которых соединена с проводом питания, предназначенным для связи с блоком управления,отличающийся тем, что каждая свеча зажигания,соединенная со свечным наконечником, установлена в соответствующем свечном колодце, крышка клапанов имеет несколько - по числу цилиндров в ряду двигателя - поперечных выемок относительно продольного направления крышки, причем каждая выемка образует направленный внутрь выступ и содержит боковые поверхности и дно с отверстием,соосным отверстию соответствующего свечного колодца, а каждая катушка зажигания установлена на дне выемки с возможностью стыковки со свечным наконечником через указанное отверстие. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве катушки зажигания применяется штекерная плоская катушка прямоугольной формы с обеспечением фиксации с помощью уголка,прикреплнного ко дну выемки разъемным соединением и ориентированного так, что одна из полок уголка расположена над катушкой зажигания. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждый свечной колодец выполнен с тарельчатым фланцем, на поверхности которого установлена уплотнительная манжета. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что элементы крепления крышки установлены вдоль продольных сторон соединительного края, каждый элемент крепления содержит уголок,прикрепленный к боковой поверхности головки блока цилиндров,П-образную скобу,установленную одним краем на соединительный край крышки клапанов, а другим краем - на выступающую полку уголка, а также болт,соединяющий П-образную скобу с указанным уголком.