Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания

Использование: газораспределительные системы двигателей внутреннего сгорания. Задача: уменьшение массы двигателя и упрощении технического обслуживания и ремонта клапанов. Технический результат: исключение из конструкции двигателя головки блока цилиндров как единого конструктивного элемента для группы (блока) цилиндров и применение для каждого цилиндра одной головки, что значительно уменьшает массу двигателя и делает необязательным наличие каналов в головке с охлаждающей жидкостью. Кроме того, технический результат заключается в расположении клапана и газообменного канала не в корпусе, а в стакане, который установлен в корпусе, причем указанные клапан и газообменный канал выполнены за одно целое со стаканом. Такая конструкция головки позволяет выбирать высоту клапана из достаточно широких пределов значений этой высоты для различных двигателей, так как эта высота не связана жестко с габаритами корпуса головки. При этом высота клапана может быть значительно уменьшена, что снизит его (клапана) инерционность и как следствие уменьшит период одного цикла его работы, что в свою очередь повысит мощность двигателя. Головка цилиндра содержит корпус 1 и стакан 8, который установлен в корпусе посредством резьбового соединения. В стакане 8 выполнена полость 9, в которой расположены поршень 10 и пружина 11, обеспечивающая силовое взаимодействие поршня 10 со стаканом 8. Полость 9 закрыта съемной крышкой 12 с отверстием 13. В стакане 8 установлен шток 14 с возможностью его возвратно-поступательно движения вдоль оси стакана 8, которую обеспечивают упомянутые поршень 10 и пружина 11. На другом конце штока установлен клапан 16 для обеспечения регулируемого впуска газа в камеру сгорания 7 соответствующего цилиндра или регулируемого выпуска газа из этого цилиндра. Внутри стакана 8 также выполнен газообменный канал 17 с входным участком 17а и клапанной (выходной) полостью 17b, в которой расположен клапан 16. При этом ось клапанной полости 17b сопряжена с осью стакана 8 для обеспечения газодинамического сообщения клапанной полости 17b с камерой сгорания 7 цилиндра двигателя, а ось входного участка 17а газообменного канала 17 расположена под углом к оси стакана 8.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к конструкциям двигателей, отличающимся формой и расположением впускных или выхлопных каналов в головке цилиндра.

Уровень техники

Известна головка цилиндра, содержащая корпус с каналами для циркуляции охлаждающей жидкости и камерами сгорания, в которых установлены клапаны и свечи зажигания или форсунки в дизелях (Пузанков А.Г. Автомобили: Устройство автотранспортных средств: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - С.46-48.).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии корпуса и клапанов.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, обеспечиваемого изобретением, заключается в расположении клапанов и газообменных каналов непосредственно в корпусе головки.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является головка цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, в котором выполнен по крайней мере один впускной канал с входным участком и клапанной полостью и винтовую лопатку, установленную во входном участке канала по его оси, при этом входной участок канала снабжен цилиндрической расточкой, в последней размещена втулка с кольцевым фланцем со стороны входа в канал, причем втулка выполнена за одно

целое с винтовой лопаткой, а фланец снабжен сквозным отверстием для прохода фиксирующего элемента (Патент RU №2013626 С1, М. кл. F 02 F 1/42, дата публикации 1994.05.30).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии корпуса.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, обеспечиваемого изобретением, заключается в необходимости расположения клапана, газообменного канала и винтовой лопатки непосредственно в корпусе головки.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в уменьшении массы двигателя и упрощении технического обслуживания и ремонта клапанов.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в том, что из конструкции двигателя исключена головка блока цилиндров как единый конструктивный элемент для группы (блока) цилиндров, а вместо этого для каждого цилиндра применяется одна головка, которая вследствие этого имеет значительно меньшую массу и конструкция которой не предполагает обязательного наличия каналов с охлаждающей жидкостью. Кроме того, технический результат заключается в расположении клапана и газообменного канала не в корпусе, а в стакане, который установлен в корпусе, причем указанные клапан и газообменный канал выполнены за одно целое со стаканом. Такая конструкция головки позволяет выбирать высоту клапана из достаточно широких пределов значений этой высоты для различных двигателей, так как эта высота не связана жестко с габаритами корпуса головки. При этом высота клапана может быть значительно уменьшена, что снизит его (клапана) инерционность и как следствие уменьшит период одного цикла его работы, что в свою очередь повысит мощность двигателя.

Достигается технический результат тем, что головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания, включающая по крайней мере один стакан и корпус с по крайней мере одним сквозным отверстием, в котором установлен указанный стакан, внутри стакана установлен шток с возможностью его возвратно-поступательного движения вдоль оси стакана и расположен газообменный канал, при этом на одном конце штока установлен клапан для обеспечения регулируемого впуска газа в камеру сгорания соответствующего цилиндра двигателя или регулируемого выпуска газа из этого цилиндра через упомянутое сквозное отверстие, а на другом конце - средства обеспечения возвратно-поступательного движения штока, а газообменный канал имеет входной участок и клапанную полость, в которой расположен клапан и ось которой сопряжена с осью стакана для обеспечения газодинамического сообщения клапанной полости газообменного канала с камерой сгорания цилиндра двигателя, а ось входного участка газообменного канала расположена под углом к оси стакана.

Новыми являются признаки, касающиеся наличия стакана, установленного в корпусе головки, и расположения клапана и газообменного канала в данном стакане.

Краткое описание чертежей

На фиг. изображен общий вид головки цилиндра (продольный разрез).

Осуществление изобретения

Головка цилиндра содержит корпус 1, в котором выполнено сквозное ступенчатое (цилиндрическое) отверстие 2 с резьбой на участке 3 уменьшенного диаметра этого отверстия. При этом корпус 1 снабжен резьбовыми элементами 4 для его герметичного и разъемного крепления к блоку цилиндров 5 в области камеры сгорания 6 соответствующего цилиндра. Головка также содержит по крайней мере один стакан 7, который

на одном конце (нижнем по рисунку) выполнен ступенчатым с резьбой на конце, соответствующей резьбе участка 3 упомянутого отверстия 2 для герметичного (при помощи соответствующей прокладки) и разъемного соединения стакана 7 с корпусом 1. При этом в другом выполнении стакана 7 он жестко установлен в корпусе 1 без возможности их разъема. Он (стакан 7) также может быть выполнен за одно целое с корпусом 1 (варианты неразъемного выполнения стакана на рисунке не показаны).

На другом конце стакана 7 (верхнем по рисунку) выполнена полость 8, в которой расположены поршень 9 и пружина 10, обеспечивающая силовое взаимодействие поршня 9 со стаканом 7. При этом полость 8 закрыта съемной крышкой 11 с отверстием 12. Кроме того, внутри стакана 7 установлен шток 13 с возможностью его возвратно-поступательно движения вдоль оси стакана 7, которую обеспечивают упомянутые поршень 9 и пружина 10 за счет того, что указанный шток одним своим концом (верхним по рисунку) соединен с поршнем 9 при помощи сухаря 14. Данные поршень 9 и пружина 10 выполняют функцию средства обеспечения возвратно-поступательного движения штока 13. Однако указанное средство может иметь и другое исполнение, например, в виде электрически управляемого соленоида (не показано).

На другом конце штока установлен клапан 15 для обеспечения регулируемого впуска газа в камеру сгорания 6 соответствующего цилиндра или регулируемого выпуска газа из этого цилиндра. Внутри стакана 7 также выполнен газообменный канал 16 с входным участком 16а и клапанной (выходной) полостью 16b, в которой расположен клапан 15, так что ось клапанной полости 16b сопряжена с осью стакана 7 для обеспечения газодинамического сообщения клапанной полости 16b с камерой сгорания 6 цилиндра двигателя. При этом данная ось предпочтительно расположена параллельно оси стакана 7, в частности - совмещена

с осью стакана 7. Что касается оси входного участка 16а газообменного канала 16, то его ось расположена под углом к оси стакана 7.

Работа и эксплуатация головки цилиндра заключается в следующем.

В исходном состоянии стакан 7 в собранном виде ввинчен в отверстие 2 корпуса 1 благодаря наличию резьбы на участке 3 этого отверстия. При этом герметичность данного резьбового соединения обеспечивается соответствующей прокладкой между стаканом и корпусом (позицией не обозначена). В этом состоянии шток 13 отжат пружиной 10 и клапан 15 вследствие этого закрыт. Затем по соответствующему сигналу от прибора управления (не показан) в полость 8 через отверстие 12 поступает под давлением воздух (или жидкость), который, воздействуя на поршень 9 и преодолевая тем самым силу упругости пружины 10, перемещает шток 13 в направлении камеры сгорания 6, открывая тем самым клапан 15 для прохождения газа в камеру сгорания 6 соответствующего цилиндра двигателя по газообменному каналу 16 или выхода газа из этого цилиндра по тому же каналу. По другому сигналу от прибора управления (не показан) давление воздуха в полости 8 сбрасывается через отверстие 12 и пружина 10 возвращает шток 13 в исходной состояние, закрывая тем самым клапан 15. В случае возникновения сбоев в работе клапанного механизма, а также с целью его профилактического обслуживания необходимый доступ к элементам клапанного механизма обеспечивается простым вывинчиванием стакана 7 из корпуса 1 и вывинчиванием крышки 11 из этого стакана.

Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания, включающая, по крайней мере, один стакан и корпус с, по крайней мере, одним сквозным отверстием, в котором установлен указанный стакан, внутри стакана установлен шток с возможностью его возвратно-поступательного движения вдоль оси стакана и расположен газообменный канал, на одном конце штока установлен клапан, а на другом - средства обеспечения возвратно-поступательного движения штока, при этом газообменный канал имеет клапанную полость, которая выполнена с обеспечением ее газодинамического сообщения с камерой сгорания цилиндра двигателя и в которой расположен упомянутый клапан, отличающаяся тем, что корпус снабжен резьбовыми элементами для его герметичного и разъемного крепления к блоку цилиндров в области камеры сгорания соответствующего цилиндра.