Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания (варианты)
Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к головкам цилиндров двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по всем вариантам исполнения содержит полость (1) для охлаждающей жидкости, образованную наружными боковыми стенками (2), огневым днищем (3), верхней полкой (4), и наружной торцевой стенкой (5), впускной газовый канал (6) и выпускной газовый канал (7), имеющий направленную внутрь канала бобышку (13), направляющие втулки (17) и (18) впускных и выпускных клапанов соответственно, колодец (8) для топливной форсунки, бобышки (9), имеющие сквозные отверстия для болтов крепления головки цилиндра к блоку, масляный канал (10). Боковая стенка впускного канала (6) перед седлом клапана имеет закругленный участок (11), а выпускной канал (7) имеет диффузорно-конфузорный участок (12). В огневом днище (3) запрессованы с высоким натягом седла (14) и (15) впускных и выпускных клапанов соответственно. Седла (14) и (15) выполнены со ступенькой, имеющей фиксирующую острую кромку (16). Крепежные бобышки (9) соединены ребрами жесткости (19), кроме того, введены дополнительные ребра (20) от крепежных бобышек (9), обеспечивающие дополнительную жесткость огневого днища (3). По первому и второму вариантам направляющая втулка (18) частично расположена в бобышке (13) с зазором и ее нижний пояс выступает в канал (7). По третьему и четвертому вариантам направляющая втулка (18) входит в бобышку (13), которая выполнена удлиненной, полностью закрывающей нижний пояс направляющей втулки (18). По вариантам два и четыре торцевая наружная стенка (5) полости (1) для охлаждающей жидкости выполнена с радиусным обводом (24). Технический результат заключается в создании конструкции головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания повышенной жесткости, с улучшенными аэродинамическими характеристиками впускного и выпускного каналов, а также в повышении долговечность и надежность конструкции. 7 ил.
Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к головкам цилиндров двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением.
Известна головка цилиндров двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную наружными стенками, днищем и верхней полкой головки блока цилиндров, через которую проходят впускные и выпускные газовые каналы, колодцы для топливных форсунок, свечей накаливания и болтов крепления головки к блоку, которая имеет продольный канал, разделенный при помощи поперечных стенок. На внутренней продольной стенке, над впускными каналами и под ними, имеются сквозные отверстия: нижнее отверстие для подачи охлаждающей жидкости в зону седел клапанов, верхнее - в зону клапанных направляющих и отверстия для перепуска охлаждающей жидкости (см. патент DE 19802060 от 21.01.98 г., МПК F02F 1/36).
Недостатком указанной конструкции является то, что для создания эффективной циркуляции охлаждающей жидкости требуется дополнительный коллектор для сбора и отвода жидкости от сегментов головки, что усложняет конструкцию.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную наружными боковыми стенками, огневым днищем, наружной торцевой стенкой и верхней полкой, впускной газовый канал, боковые стенки которого плоские, без закруглений и выпускной газовый канал, колодец для топливной форсунки и бобышки со сквозными отверстиями под болты крепления головки к блоку, ребра жесткости, соединяющие крепежные бобышки, седла клапанов, запрессованные в огневое днище, направляющую втулку впускного клапана и направляющую втулку выпускного клапана частично расположенную в бобышке выпускного канала с зазором и с выступающим в канал нижним поясом (см. «Автомобили КамАЗ, Руководство по эксплуатации» Москва, «Машиностроение» 1987, рис.43, 49).
К недостаткам известного технического решения следует отнести малоэффективные аэродинамические характеристики впускного и выпускного каналов, недостаточную жесткость конструкции, не позволяющую равномерно распределить давление на кольцо газового стыка, а также недостаточную долговечность из-за высокой температуры направляющих втулок выпускного клапана и ненадежной заделки седел клапанов.
Была поставлена задача, создать конструкцию головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания повышенной жесткости, с улучшенными аэродинамическими характеристиками впускного и выпускного каналов, а также повысить долговечность и надежность конструкции.
Поставленная задача решается за счет того, что по варианту 1 в головке цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащей полость для охлаждающей жидкости, образованную наружными боковыми стенками, огневым днищем, наружной торцевой стенкой и верхней полкой, впускные и выпускные газовые каналы, колодец для топливной форсунки, направляющую втулку впускного клапана, направляющую втулку выпускного клапана, частично расположенную в бобышке выпускного канала с зазором и с выступающим в канал нижним поясом, огневое днище с седлами впускных и выпускных клапанов, бобышки со сквозными отверстиями под болты крепления головки к блоку, ребра жесткости, соединяющие крепежные бобышки, масляный канал, боковая стенка впускного канала перед седлом клапана имеет закругленный участок, а выпускной канал имеет диффузорно - конфузорный участок, седла впускных и выпускных клапанов выполнены со ступенькой, имеющей фиксирующую острую кромку и запрессованы в огневое днище с высоким натягом, кроме того, введены дополнительные ребра от крепежных бобышек, поддерживающие огневое днище.
По варианту 2 дополнительно наружная торцевая стенка полости для охлаждающей жидкости выполнена с радиусным обводом.
По варианту 3 в головке цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащей полость для охлаждающей жидкости, образованную наружными боковыми стенками, огневым днищем, наружной торцевой стенкой и верхней полкой, впускные и выпускные газовые каналы, колодец для топливной форсунки, направляющую втулку впускного клапана, направляющую втулку выпускного клапана, входящую в бобышку выпускного канала, огневое днище с седлами впускных и выпускных клапанов, бобышки со сквозными отверстиями под болты крепления головки к блоку, ребра жесткости, соединяющие крепежные бобышки, масляный канал, боковая стенка впускного канала перед седлом клапана имеет закругленный участок, а выпускной канал имеет диффузорно - конфузорный участок, бобышка выпускного канала выполнена удлиненной, полностью закрывающей нижний пояс направляющей втулки выпускного клапана, седла впускных и выпускных клапанов выполнены со ступенькой, имеющей фиксирующую острую кромку и запрессованы в огневое днище с высоким натягом, кроме того, введены дополнительные ребра от крепежных бобышек, поддерживающие огневое днище.
По варианту 4 дополнительно наружная торцевая стенка полости для охлаждающей жидкости выполнена с радиусным обводом.
По всем вариантам 1-4 диффузорно - конфузорный участок выпускного канала выполнен с минимальным сечением 1100 кв. мм, толщина ребер жесткости, соединяющих крепежные бобышки, составляет 10 мм, а закругленный участок впускного канала имеет радиус R=40 мм.
Выполнение боковой стенки впускного канала перед седлом клапана с закругленным участком, обеспечивающим закрутку и вращательное движение воздуха в цилиндре, а выпускного канала - с диффузорно-конфузорным участком, обеспечивающим эффект разряжения, улучшающий продувку цилиндра, позволило улучшить аэродинамические характеристики указанных каналов.
Выполнение седел впускных и выпускных клапанов со ступенькой, имеющей фиксирующую острую кромку и запрессовка седел клапанов в огневое днище с высоким натягом обеспечили фиксацию седел от выпадения и надежность их посадки.
Дополнительные ребра от крепежных бобышек поддерживают огневое днище, обеспечивая требуемую жесткость конструкции, позволяющую равномерно распределить давление на кольцо газового стыка.
По вариантам 3 и 4 выполнение бобышки удлиненной, полностью закрывающей нижний пояс направляющей втулки выпускного клапана, позволило полностью изолировать направляющую втулку выпускного клапана в зоне обтекания отработавшими газами.
По вариантам 2 и 4 выполнение наружной торцевой стенки полости для охлаждающей жидкости с радиусным обводом, позволило организовать отраженный поток охлаждающей жидкости из канала для подвода охлаждающей жидкости на колодец для топливной форсунки и повысить эффективность его охлаждения.
Такая совокупность существенных признаков, позволила создать конструкцию головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания повышенной жесткости, с улучшенными аэродинамическими характеристиками впускного и выпускного каналов, а также повысить долговечность и надежность конструкции.
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где изображены:
фиг.1 - головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания, общий вид сверху на внутреннюю полость головки цилиндра;
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
фиг.3 - выноска Г на фиг.2;
фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1, варианты 3 и 4;
фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1, варианты 1 и 2;
фиг.6 - вид по стрелке В на фиг.4, варианты 1 и 3;
фиг.7 - вид по стрелке В на фиг.4, варианты 2 и 4.
Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания содержит полость 1 для охлаждающей жидкости, образованную наружными боковыми стенками 2, огневым днищем 3, верхней полкой 4 и наружной торцевой стенкой 5, впускной газовый канал 6 и выпускной газовый канал 7, колодец 8 для топливной форсунки, бобышки 9, имеющие сквозные отверстия для болтов крепления головки цилиндра к блоку, масляный канал 10.
Боковая стенка впускного канала 6 перед седлом клапана имеет участок 11, закругленный радиусом R=40 мм, а выпускной канал 7 имеет диффузорно-конфузорный участок 12 с минимальным сечением равным 1100 кв. мм. Выпускной канал 7 выполнен с направленной внутрь канала бобышкой 13.
В огневом днище 3 запрессованы с высоким натягом седла 14 и 15 соответственно впускных и выпускных клапанов. Седла 14 и 15 выполнены со ступенькой, имеющей острую кромку 16 в конце цилиндрической посадочной поверхности, обеспечивающую фиксацию седел 14 и 15 от выпадения.
В головке цилиндра запрессованы направляющие втулки 17 и 18 впускных и выпускных клапанов соответственно. По первому и второму вариантам направляющая втулка 18 частично расположена в бобышке 13 выпускного канала 7 с зазором и ее нижний пояс выступает в канал 7. По третьему и четвертому вариантам направляющая втулка 18 входит в бобышку 13 выпускного канала 7, которая выполнена удлиненной и полностью закрывает нижний пояс направляющей втулки, при этом обеспечивается полная изоляция втулки 18 от температурного воздействия отработавших газов.
Крепежные бобышки 9 соединены ребрами жесткости 19, толщина которых составляет 10 мм, кроме того, введены дополнительные ребра 20 от крепежных бобышек 9, обеспечивающие дополнительную жесткость огневого днища 3.
На огневом днище 3 выполнены отверстия 21 и 22 для подвода и канал 23 для отвода охлаждающей жидкости.
По второму и четвертому вариантам торцевая наружная стенка 5 полости 1 для охлаждающей жидкости выполнена с радиусным обводом 24.
Работа головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.
Воздух, подаваемый через впускной канал 6, получает дополнительную закрутку, проходя через закругленный участок 11 и вращательное движение в цилиндре, а отработавшие газы, проходя через выпускной канал 7, обтекают направляющую втулку 18, изолированную от отработавших газов бобышкой 13, при этом диффузорно - конфузорный участок 12 обеспечивает эффект разрежения, что улучшает продувку цилиндра.
Охлаждающая жидкость подается в полость 1 через отверстия подвода 21 и 22 и, пройдя через головку цилиндра, сливается через канал 23 отвода охлаждающей жидкости, что обеспечивает эффективное охлаждение огневого днища 3, седел 14 и 15, направляющих втулок 17 и 18 и колодца 8 для топливной форсунки.
Заявляемое техническое решение имеет долговечную и надежную конструкцию повышенной жесткости и с улучшенными аэродинамическими характеристиками впускного и выпускного каналов
Заявляемое техническое решение соответствует условию промышленной применимости и может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением ранее освоенных технологий.
1. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную наружными боковыми стенками, огневым днищем, наружной торцевой стенкой и верхней полкой, впускные и выпускные газовые каналы, колодец для топливной форсунки, направляющую втулку впускного клапана, направляющую втулку выпускного клапана, частично расположенную в бобышке выпускного канала с зазором и с выступающим в канал нижним поясом, огневое днище с седлами впускных и выпускных клапанов, бобышки со сквозными отверстиями под болты крепления головки к блоку, ребра жесткости, соединяющие крепежные бобышки, масляный канал, отличающаяся тем, что боковая стенка впускного канала перед седлом клапана имеет закругленный участок, а выпускной канал имеет диффузорно-конфузорный участок, седла впускных и выпускных клапанов выполнены со ступенькой, имеющей фиксирующую острую кромку, и запрессованы в огневое днище с высоким натягом, кроме того, введены дополнительные ребра от крепежных бобышек, поддерживающие огневое днище.
2. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающаяся тем, что диффузорно-конфузорный участок выпускного канала выполнен с минимальным сечением 1100 мм2.
3. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающаяся тем, что толщина ребер жесткости, соединяющих крепежные бобышки, составляет 10 мм.
4. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающаяся тем, что закругленный участок впускного канала имеет радиус R=40 мм.
5. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную наружными боковыми стенками, огневым днищем, наружной торцевой стенкой и верхней полкой, впускные и выпускные газовые каналы, колодец для топливной форсунки, направляющую втулку впускного клапана, направляющую втулку выпускного клапана, частично расположенную в бобышке выпускного канала с зазором и с выступающим в канал нижним поясом, огневое днище с седлами впускных и выпускных клапанов, бобышки со сквозными отверстиями под болты крепления головки к блоку, ребра жесткости, соединяющие крепежные бобышки, масляный канал, отличающаяся тем, что боковая стенка впускного канала перед седлом клапана имеет закругленный участок, а выпускной канал имеет диффузорно-конфузорный участок, седла впускных и выпускных клапанов выполнены со ступенькой, имеющей фиксирующую острую кромку, и запрессованы в огневое днище с высоким натягом, при этом наружная торцевая стенка полости для охлаждающей жидкости выполнена с радиусным обводом, кроме того, введены дополнительные ребра от крепежных бобышек, поддерживающие огневое днище.
6. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.5, отличающаяся тем, что диффузорно-конфузорный участок выпускного канала выполнен с минимальным сечением 1100 мм2.
7. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.5, отличающаяся тем, что толщина ребер жесткости, соединяющих крепежные бобышки, составляет 10 мм.
8. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.5, отличающаяся тем, что закругленный участок впускного канала имеет радиус R=40 мм.
9. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную наружными боковыми стенками, огневым днищем, наружной торцевой стенкой и верхней полкой, впускные и выпускные газовые каналы, колодец для топливной форсунки, направляющую втулку впускного клапана, направляющую втулку выпускного клапана, входящую в бобышку выпускного канала, огневое днище с седлами впускных и выпускных клапанов, бобышки со сквозными отверстиями под болты крепления головки к блоку, ребра жесткости, соединяющие крепежные бобышки, масляный канал, отличающаяся тем, что боковая стенка впускного канала перед седлом клапана имеет закругленный участок, а выпускной канал имеет диффузорно-конфузорный участок, бобышка выпускного канала выполнена удлиненной, полностью закрывающей нижний пояс направляющей втулки выпускного клапана, седла впускных и выпускных клапанов выполнены со ступенькой, имеющей фиксирующую острую кромку, и запрессованы в огневое днище с высоким натягом, кроме того, введены дополнительные ребра от крепежных бобышек, поддерживающие огневое днище.
10. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.9, отличающаяся тем, что диффузорно-конфузорный участок выпускного канала выполнен с минимальным сечением 1100 мм2.
11. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.9, отличающаяся тем, что толщина ребер жесткости, соединяющих крепежные бобышки, составляет 10 мм.
12. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.9, отличающаяся тем, что закругленный участок впускного канала имеет радиус R=40 мм.
13. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную наружными боковыми стенками, огневым днищем, наружной торцевой стенкой и верхней полкой, впускные и выпускные газовые каналы, колодец для топливной форсунки, направляющую втулку впускного клапана, направляющую втулку выпускного клапана, входящую в бобышку выпускного канала, огневое днище с седлами впускных и выпускных клапанов, бобышки со сквозными отверстиями под болты крепления головки к блоку, ребра жесткости, соединяющие крепежные бобышки, масляный канал, отличающаяся тем, что боковая стенка впускного канала перед седлом клапана имеет закругленный участок, а выпускной канал имеет диффузорно-конфузорный участок, бобышка выпускного канала выполнена удлиненной, полностью закрывающей нижний пояс направляющей втулки выпускного клапана, седла впускных и выпускных клапанов выполнены со ступенькой, имеющей фиксирующую острую кромку, и запрессованы в огневое днище с высоким натягом, при этом наружная торцевая стенка полости для охлаждающей жидкости выполнена с радиусным обводом, кроме того, введены дополнительные ребра от крепежных бобышек, поддерживающие огневое днище.
14. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.13, отличающаяся тем, что диффузорно-конфузорный участок выпускного канала выполнен с минимальным сечением 1100 мм2.
15. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.13, отличающаяся тем, что толщина ребер жесткости, соединяющих крепежные бобышки, составляет 10 мм.
16. Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по п.13, отличающаяся тем, что закругленный участок впускного канала имеет радиус R=40 мм.
