RU181354U1 - In-line diesel engine - Google Patents

Abstract

Полезная модель направлена на улучшение удельных массогабаритных характеристик дизельного двигателя, предназначенного для использования в дизель-генераторных установках железнодорожной техники. 6-цилиндровый дизельный двигатель выполняют с расположением цилиндров в ряд 1. Основная корпусная деталь двигателя - блок-картер 3 - выполнена из чугуна методом литья, вместе с полостью, которая выполняет функцию впускного коллектора 5 наддувочного воздуха. Для уменьшения габаритного размера блок-картера впускной коллектор 5 в виде полости располагают в боковой верхней части двигателя. Форму впускного коллектора 5 выполняют в соответствии с контуром блок-картера. С целью уменьшения габаритных размеров двигателя и осуществления полостью функции впускного коллектора данную полость перекрывают технологическими заглушками 13.1 и 13.2 с переднего и заднего торцов блок-картера. С этой же целью в полости выполнены выходные окна 6.1-6.6 для прохождения наддувочного воздуха в головки цилиндров. Наддувочный воздух от турбокомпрессора 8 подают по впускным воздушным патрубкам 7.1-7.5. Затем наддувочный воздух поступает во впускной коллектор 5 наддувочного воздуха и далее через выходные окна 6.1-6.6 к головкам цилиндров.После процесса сгорания отработавшие газы поступают в выпускной коллектор 11, расположенный между впускными воздушными патрубками и рядом цилиндров по горизонтали, а по вертикали выше уровня блок-картера 3, но ниже верхнего уровня головок цилиндров. Затем по выпускному газовому патрубку 10 поступают к турбине турбокомпрессора 8.Также к картеру 19 агрегатов, в задней части двигателя, крепят картер 15 маховика, который выполняют из чугуна с фланцем крепления к нему стартера и валопроворотного механизма. К опорной поверхности 9 картера 15 маховика крепят кронштейн 21 для установки турбокомпрессора 8 таким образом, чтобы он был установлен над маховиком 14. 4 ил.The utility model is aimed at improving the specific weight and size characteristics of a diesel engine intended for use in diesel generator sets of railway equipment. A 6-cylinder diesel engine is performed with the arrangement of cylinders in a row 1. The main body part of the engine - the crankcase 3 - is made of cast iron by casting, together with the cavity, which performs the function of the intake manifold 5 of charge air. To reduce the overall size of the crankcase, the intake manifold 5 in the form of a cavity is located in the upper side of the engine. The shape of the intake manifold 5 is performed in accordance with the circuit of the crankcase. In order to reduce the overall dimensions of the engine and fulfill the function of the intake manifold by the cavity, this cavity is blocked with technological plugs 13.1 and 13.2 from the front and rear ends of the crankcase. For the same purpose, exit windows 6.1-6.6 are made in the cavity for the passage of charge air into the cylinder heads. Charging air from the turbocharger 8 is fed through the inlet air pipes 7.1-7.5. Then the charge air enters the intake manifold 5 of the charge air and then through the exit windows 6.1-6.6 to the cylinder heads. After the combustion process, the exhaust gases enter the exhaust manifold 11 located horizontally between the air inlets and the row of cylinders and the block vertically above the level -Crankcase 3, but below the upper level of the cylinder heads. Then, the exhaust gas pipe 10 enters the turbine of the turbocharger 8. Also, the crankcase 15 of the flywheel, which is made of cast iron with a flange for attaching the starter and shaft gear to it, is attached to the crankcase 19 of the units, in the rear of the engine. To the supporting surface 9 of the flywheel housing 15, a bracket 21 is mounted for mounting the turbocharger 8 so that it is mounted above the flywheel 14. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к области энергетического машиностроения, а именно к двигателестроению, и предназначена для использования в дизель-генераторных установках железнодорожной техники.The utility model relates to the field of power engineering, namely to engine building, and is intended for use in diesel generator sets of railway equipment.

Из уровня техники известны рядные дизельные двигатели различных компоновок, которые являются приводом различных устройств и механизмов.The prior art in-line diesel engines of various layouts, which are the drive of various devices and mechanisms.

Известен рядный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с турбонаддувом, содержащий впускной коллектор, расположенный в правой части двигателя (если смотреть со стороны, противоположной стороне отбора мощности), и турбокомпрессор, установленный в задней части двигателя. Впускной коллектор подсоединен к впускным отверстиям цилиндров, а также разъемным соединением подключен к патрубку отвода воздуха от охладителя наддувочного воздуха (далее - ОНВ). ОНВ, в свою очередь, с помощью патрубка подвода воздуха к нему и воздушного патрубка подключается к турбокомпрессору (http://vdm-plant.ru/docs/RA_SA_20_25.pdf).Known in-line turbocharged internal combustion engine (ICE) containing an intake manifold located on the right side of the engine (when viewed from the side opposite to the power take-off), and a turbocharger installed in the rear of the engine. The intake manifold is connected to the inlet openings of the cylinders, and also is connected by a detachable connection to the pipe for exhausting air from the charge air cooler (hereinafter - ONV). ONV, in turn, is connected to the turbocompressor using the air supply pipe to it and the air pipe (http://vdm-plant.ru/docs/RA_SA_20_25.pdf).

В известном устройстве компоновкой не предусмотрено компактное расположение турбокомпрессора и ОНВ. Такое выполнение устройства обусловило ряд недостатков, а именно увеличение габаритного размера по ширине ДВС. Кроме того, не использована часть пространства непосредственно между турбокомпрессорами, ОНВ и рядом цилиндров.In the known device, the layout does not provide a compact arrangement of the turbocharger and ONV. This embodiment of the device caused a number of disadvantages, namely, an increase in the overall size across the width of the internal combustion engine. In addition, a portion of the space directly between the turbochargers, ONV and a number of cylinders was not used.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является шестицилиндровый дизельный двигатель внутреннего сгорания с рядным расположением цилиндров, содержащий блок цилиндров (блок-картер), коленчатый вал с задней и передней манжетами уплотнения, имеющий на переднем носке гаситель колебаний (демпфер крутильных колебаний) и шестерню привода масляного насоса, распределительного вала и топливного насоса, а на заднем - маховик, систему смазки с масляным картером (поддоном), масляным насосом, маслоприемником, масляным фильтром, масляным центробежным фильтром, жидкостно-масляным теплообменником, масляными форсунками охлаждения поршня и масляными каналами, систему питания топливом с топливным насосом, форсунками, трубопроводами низкого и высокого давления. Известный двигатель содержит систему охлаждения, имеющую центробежный водяной насос, водяные термостаты и водяные каналы, систему турбонаддува с одним турбокомпрессором, впускными и выпускными патрубками (http://dizelmmz.ru/d/797360/d/dvigateli_d260.1_d260.2_d260.4_d260.7_d260.9_d260.14.pdf).The closest technical solution adopted for the prototype is a six-cylinder diesel internal combustion engine with an in-line arrangement of cylinders containing a cylinder block (crankcase), a crankshaft with a rear and front seal lips, having a vibration damper (torsional vibration damper) on the front toe and gear drive the oil pump, camshaft and fuel pump, and on the back - a flywheel, a lubrication system with an oil sump (oil pan), an oil pump, an oil receiver, an oil filter, oil centrifugal filter, liquid-oil heat exchanger, oil piston cooling nozzles and oil channels, fuel supply system with a fuel pump, nozzles, low and high pressure pipelines. The known engine comprises a cooling system having a centrifugal water pump, water thermostats and water channels, a turbocharging system with one turbocharger, inlet and outlet pipes (http://dizelmmz.ru/d/797360/d/dvigateli_d260.1_d260.2_d260.4_d260. 7_d260.9_d260.14.pdf).

Недостатком известного технического решения является то, что впускной коллектор, выполненный в виде единого патрубка, и турбокомпрессор, входящий в устройство турбонаддува, расположены выше уровня головок цилиндров, что увеличивает габаритный размер и массу двигателя.A disadvantage of the known technical solution is that the intake manifold, made in the form of a single pipe, and the turbocharger included in the turbocharger are located above the level of the cylinder heads, which increases the overall size and weight of the engine.

Техническим результатом является улучшение массогабаритных характеристик дизельного двигателя.The technical result is to improve the overall dimensions of a diesel engine.

Технический результат достигается тем, что известный дизельный двигатель с рядным расположением цилиндров, установленных на блок-картере, выполненном литым, содержит устройство газотурбинного наддува, в том числе турбокомпрессор, а также маховик, впускной коллектор наддувочного воздуха, впускные воздушные патрубки и выпускной газовый патрубок, расположенные выше уровня блок-картера.The technical result is achieved by the fact that the known diesel engine with an in-line arrangement of cylinders mounted on a cast crankcase contains a gas turbine supercharger, including a turbocharger, as well as a flywheel, a charge air intake manifold, air inlets and a gas outlet, located above the level of the crankcase.

Новым является то, что в дизельном двигателе с рядным расположением цилиндров для уменьшения высоты двигателя по сравнению с прототипом, где турбокомпрессор и впускной коллектор расположены над головками цилиндров, в конструкции дополнительно предусмотрен картер маховика, имеющий опорную поверхность, которая служит для установки турбокомпрессора. Такое техническое решение позволяет расположить турбокомпрессор над маховиком в торце ряда цилиндров, а впускные патрубки установить на уровне с головками цилиндров, и, тем самым, обеспечить уменьшение габаритного размера двигателя. С этим решением также связана возможность размещения выпускного коллектора между впускными воздушными патрубками и рядом цилиндров двигателя по горизонтали, а по вертикали выше уровня блок-картера, но ниже верхнего уровня головок цилиндров, что позволяет уменьшить габаритный размер двигателя.What is new is that in a diesel engine with an in-line arrangement of cylinders to reduce engine height compared to the prototype, where the turbocharger and intake manifold are located above the cylinder heads, the design additionally provides a flywheel housing with a bearing surface that serves to install a turbocharger. This technical solution allows you to position the turbocharger above the flywheel at the end of a number of cylinders, and set the inlet pipes at a level with the cylinder heads, and thereby reduce the overall size of the engine. This solution also involves the possibility of placing the exhaust manifold between the inlet air pipes and a number of engine cylinders horizontally and vertically above the level of the crankcase, but below the upper level of the cylinder heads, which reduces the overall size of the engine.

Техническая задача заявляемой полезной модели достигается также тем, что для уменьшения массы двигателя, в сравнении с прототипом, где впускной коллектор выполнен в виде единого патрубка для всех цилиндров, в конструкции заявляемой полезной модели двигателя впускной коллектор выполнен в виде полости в отливке блок-картера. Для уменьшения высоты блок-картера, а, соответственно, и двигателя в целом, полость расположена в верхней боковой части блок-картера и по форме повторяет контур блок-картера. С целью выполнения функций впускного коллектора полость перекрыта технологическими заглушками с переднего и заднего торцов блок-картера. С этой же целью в полости выполнены выходные окна для прохождения наддувочного воздуха в головки цилиндров.The technical task of the claimed utility model is also achieved by the fact that in order to reduce the mass of the engine, in comparison with the prototype, where the intake manifold is made in the form of a single nozzle for all cylinders, in the design of the claimed utility model of the engine, the intake manifold is made in the form of a cavity in the casting of the crankcase. To reduce the height of the crankcase, and, accordingly, the engine as a whole, the cavity is located in the upper lateral part of the crankcase and follows the shape of the crankcase in shape. In order to perform the functions of the intake manifold, the cavity is blocked by technological plugs from the front and rear ends of the crankcase. For the same purpose, outlet windows for the passage of charge air into the cylinder heads are made in the cavity.

Сущность заявленной полезной модели поясняется представленными графическими материалами.The essence of the claimed utility model is illustrated by the presented graphic materials.

На фиг. 1 - Общий вид дизельного двигателя, вид слева спереди;In FIG. 1 - General view of the diesel engine, front left view;

На фиг. 2 - Общий вид дизельного двигателя, вид справа сзади;In FIG. 2 - General view of the diesel engine, rear right view;

На фиг. 3 - Продольный разрез дизельного двигателя, вид слева;In FIG. 3 - Longitudinal section of a diesel engine, left view;

На фиг. 4 - Поперечный разрез дизельного двигателя, вид спереди.In FIG. 4 - Cross section of a diesel engine, front view.

Дизельный двигатель (фиг. 1 - фиг. 4) с расположением цилиндров в ряд 1 содержит индивидуальные головки 2.1-2.6 цилиндров, блок - картер 3, водомасляный теплообменник 4, впускной коллектор 5 наддувочного воздуха, выходные окна 6.1-6.6 для прохождения надувочного воздуха в головки цилиндров, впускные воздушные патрубки 7.1-7.5, турбокомпрессор 8, опорная поверхность 9 для крепления турбокомпрессора 8, выпускной газовый патрубок 10, выпускной коллектор 11, устройства 12.1, 12.2 промежуточного охлаждения наддувочного воздуха, технологические заглушки 13.1, 13.2 блок-картера 3, маховик 14, картер 15 маховика, переднюю крышку 16 блок-картера, водяной насос 17 «холодного» контура охлаждения, водяной насос 18 «горячего» контура охлаждения, картер 19 агрегатов привода механизма газораспределения, защитный кожух 20, кронштейн 21 турбокомпрессора 8.The diesel engine (Fig. 1 - Fig. 4) with the arrangement of cylinders in a row 1 contains individual cylinder heads 2.1-2.6, a crankcase 3, an oil-water heat exchanger 4, a charge air intake manifold 5, and exit windows 6.1-6.6 for charging air into cylinder heads, air inlets 7.1-7.5, turbocharger 8, bearing surface 9 for mounting the turbocharger 8, exhaust gas pipe 10, exhaust manifold 11, intercoolers for intermediate cooling of charge air, process plugs 13.1, 13.2 block case 3, flywheel 14, flywheel housing 15, front cover 16 of the crankcase, water pump 17 for a cold cooling circuit, water pump 18 for a hot cooling circuit, crankcase 19 for gas distribution units, protective cover 20, bracket 21 for turbocharger 8 .

Полезная модель представлена следующим образом.A utility model is presented as follows.

6-цилиндровый дизельный двигатель выполняют с рядным 1 расположением цилиндров. Основную корпусную деталь двигателя - блок-картер 3 - выполняют из чугуна марки ВЧ 50 ГОСТ 7293-85 методом литья, вместе с полостью, которая выполняет функцию впускного коллектора 5 наддувочного воздуха. Для уменьшения габаритных размеров блок-картера 3 впускной коллектор 5 в виде полости располагают в верхней боковой части двигателя. Форму впускного коллектора 5 выполняют в соответствии с контуром блок-картера 3. С целью уменьшения габаритных размеров двигателя и осуществления полостью функции впускного коллектора технологические отверстия, расположенные в полости, перекрывают заглушками 13.1, 13.2 с переднего и заднего торцов блок-картера. С этой же целью в полости выполнены выходные окна 6.1-6.6 для прохождения наддувочного воздуха в головки цилиндров. На двигателе устанавливают индивидуальные головки 2.1-2.6 цилиндров с центральным расположением топливной форсунки. Наддувочный воздух от турбокомпрессора 8 подают по впускным воздушным патрубкам 7.1-7.5 к устройствам промежуточного охлаждения наддувочного воздуха, а именно к охладителям 12.1 и 12.2 наддувочного воздуха. Наддувочный воздух поступает во впускной коллектор 5 и далее, через выходные окна 6.1-6.6, к головкам цилиндров. После процесса сгорания отработавшие газы поступают в выпускной коллектор 11, расположенный между впускными патрубками и рядом цилиндров по горизонтали, а затем по выпускному газовому патрубку 10 поступают к турбине турбокомпрессора 8.A 6-cylinder diesel engine is performed with an in-line 1 cylinder arrangement. The main body part of the engine - the crankcase 3 - is made of cast iron of grade VCh 50 GOST 7293-85 by casting, together with a cavity that performs the function of the intake manifold 5 of charge air. To reduce the overall dimensions of the crankcase 3, the intake manifold 5 in the form of a cavity is located in the upper side of the engine. The shape of the intake manifold 5 is carried out in accordance with the circuit of the crankcase 3. In order to reduce the overall dimensions of the engine and perform the function of the intake manifold as a cavity, the technological holes located in the cavity are blocked with plugs 13.1, 13.2 from the front and rear ends of the crankcase. For the same purpose, exit windows 6.1-6.6 are made in the cavity for the passage of charge air into the cylinder heads. Individual heads of 2.1-2.6 cylinders with a central arrangement of the fuel injector are installed on the engine. The charge air from the turbocharger 8 is fed through the air inlet pipes 7.1-7.5 to the intercoolers of the charge air, namely to the charge air coolers 12.1 and 12.2. Charging air enters the intake manifold 5 and further, through the outlet windows 6.1-6.6, to the cylinder heads. After the combustion process, the exhaust gases enter the exhaust manifold 11, located between the inlet pipes and a number of cylinders horizontally, and then through the exhaust gas pipe 10 enter the turbine of the turbocharger 8.

На заднем торце блок-картера 3 устанавливают картер 19 агрегатов привода механизма газораспределения. Его корпус выполняют из чугуна и используют для защиты шестерен привода механизма газораспределения и привода топливного насоса высокого давления (ТНВД). В картере агрегатов выполняют фланцы для крепления ТНВД, водяного насоса 17 «холодного» контура и водяного насоса 18 «горячего» контура системы охлаждения, а также масляный насос. Также в картере 19 агрегатов выполняют канал для течения охлаждающей жидкости и масла от насосов в двигатель. К картеру 19 агрегатов крепят картер 15 маховика, который выполняют из чугуна с фланцем крепления к нему стартера и валопроворотного механизма. К опорной поверхности 9 картера 15 маховика крепят кронштейн 21 для установки турбокомпрессора 8 таким образом, чтобы он был установлен над маховиком 14. Передачу крутящего момента от двигателя осуществляют через маховик 14 двигателя. На маховике 14 двигателя выполняют специальные зубья для датчика синхронизации системы мониторинга и контроля, а также съемный стартерный венец. На переднем торце двигателя устанавливают переднюю крышку 16 блок-картер, которую выполняют из чугуна и используют для установки защитного кожуха 20 гасителя крутильных колебаний, расположенного на носке коленчатого вала. Также в передней крышке 16 блок-картера выполняют канал для течения масла от насоса в двигатель. С левого торца блок-картера 3 устанавливают водомасляный теплообменник 4.At the rear end of the crankcase 3, a crankcase 19 of the gas distribution mechanism drive units is installed. Its body is made of cast iron and is used to protect the gears of the drive of the gas distribution mechanism and the drive of the high pressure fuel pump (TNVD). In the crankcase of the assemblies, flanges are made for fastening the high-pressure fuel pump, the cold pump water pump 17 and the cooling system water pump 18, as well as an oil pump. Also in the crankcase 19 units perform a channel for the flow of coolant and oil from the pumps to the engine. The flywheel housing 15 is mounted to the crankcase 19 of the units, which is made of cast iron with a flange for attaching the starter and shaft gear to it. To the supporting surface 9 of the flywheel housing 15, a bracket 21 is mounted for mounting the turbocharger 8 so that it is mounted above the flywheel 14. The torque is transmitted from the engine through the engine flywheel 14. On the flywheel 14 of the engine perform special teeth for the synchronization sensor of the monitoring and control system, as well as a removable starter ring. At the front end of the engine, a front cover 16 of the crankcase is installed, which is made of cast iron and is used to install the protective casing 20 of the vibration damper located on the toe of the crankshaft. Also in the front cover 16 of the crankcase there is a channel for the flow of oil from the pump to the engine. From the left end of the crankcase 3 install a water-oil heat exchanger 4.

Для установки двигателя предусмотрены четыре опоры, расположенные по две с каждого торца и установленные на блок-картере 3.To install the engine four supports are provided, located two from each end and mounted on the crankcase 3.

Заявленная полезная модель «Дизельный двигатель с рядным расположением цилиндров» прошла стендовые испытания в качестве опытного образца, о чем составлен соответствующий акт. Полезная модель изготовлена в промышленных условиях и предназначена для использования в промышленных условиях, что позволяет считать заявленную полезную модель соответствующей критерию патентоспособности «промышленная применимость».The claimed utility model “Diesel engine with in-line arrangement of cylinders” passed bench tests as a prototype, and the corresponding act was drawn up. The utility model is manufactured in an industrial environment and is intended for use in an industrial environment, which allows the claimed utility model to be considered to meet the patentability criterion of “industrial applicability”.

Claims (1)

Дизельный двигатель с рядным расположением цилиндров, установленных на блок-картере, выполненном литым, содержащий устройство газотурбинного наддува, в том числе турбокомпрессор, маховик, впускной коллектор, впускные воздушные патрубки, расположенные выше уровня блок-картера, выпускной газовый патрубок, расположенный выше уровня блок-картера, отличающийся тем, что дополнительно содержит картер маховика, расположенный в задней части двигателя, при этом картер маховика выполнен с опорной поверхностью для установки турбокомпрессора над маховиком, впускной коллектор наддувочного воздуха выполнен в виде полости в верхней боковой части блок-картера, причем полость, по форме повторяющая контур блок-картера, содержит окна для прохождения наддувочного воздуха в головки цилиндров, а также технологические заглушки с переднего и заднего торцов блок-картера, выпускной коллектор расположен между впускными воздушными патрубками и рядом цилиндров по горизонтали, а по вертикали выше уровня блок-картера, но ниже верхнего уровня головок цилиндров.A diesel engine with an in-line arrangement of cylinders mounted on a cast crankcase containing a gas turbine supercharger, including a turbocharger, a flywheel, an intake manifold, inlet air pipes located above the crankcase level, an exhaust gas pipe located above the block level -crankcase, characterized in that it further comprises a flywheel housing located in the rear of the engine, while the flywheel housing is made with a supporting surface for mounting a turbocharger above flywheel, the intake manifold of charge air is made in the form of a cavity in the upper lateral part of the crankcase, and the cavity, which follows the shape of the block crankcase in shape, contains windows for the passage of charge air into the cylinder heads, as well as technological plugs from the front and rear ends of the block of the crankcase, the exhaust manifold is located between the inlet air nozzles and the row of cylinders horizontally and vertically above the level of the crankcase, but below the upper level of the cylinder heads.

Images