Головка цилиндров дизельного двигателя с жидкостным охлаждением
Владельцы патента RU 2283438:
Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод" (RU)
Головка цилиндров содержит полость для охлаждающей жидкости, образованную боковыми наружными стенками, днищем и крышкой головки. Через полость проходят впускные и выпускные газовые каналы, колодцы для форсунок и свечей накаливания и колодцы под болты крепления головки к блоку, расположенные по периметру камеры сгорания, и примыкают к боковым наружным стенкам и имеют ребра, обращенные внутрь полости охлаждающей жидкости. В полости охлаждающей жидкости от днища к крышке головки цилиндров предусмотрены дополнительные колонны обтекаемой формы, усиленные с двух сторон ребрами, направленными вдоль головки цилиндров. Со стороны выпускных каналов, к боковой наружной стенке примыкают дополнительные ребра, обращенные к центру камеры сгорания, и от днища головки цилиндров к колодцам для свечей накаливания выполнены дополнительные ребра, обращенные к наружной боковой стенке. В днище головки цилиндров под впускными и выпускными каналами выполнены выемки, служащие для дросселирования потока охлаждающей жидкости. В верхней полости на наружной поверхности крышки головки цилиндров, по всей длине, выполнено продольное ребро жесткости переменного сечения, соединяющее колодцы для топливных форсунок, и дополнительные ребра жесткости, объединяющие опоры под распределительные валы, колодцы для топливных форсунок с боковыми наружными стенками. Изобретение позволяет равномерно распределить давление на прокладку газового стыка и обеспечить эффективное охлаждение головки цилиндров. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к головкам цилиндров двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением.
Известна головка цилиндров двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением (см. патент Германии №19802060 от 21.01.98 г., МПК7 F 02 F 1/36), содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную наружными стенками, днищем и крышкой головки 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, образованный наружной боковой стенкой, внутренней продольной стенкой и продолжением днища головки цилиндра, разделенный при помощи поперечных стенок с выступами на сегменты для создания поперечного потока, и с поперечными направляющими ребрами для изменения направления потока. 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. Продольный канал, размещенный со стороны выпускных газовых каналов, имеет единственный подвод охлаждающей жидкости, который находится в концевой зоне со стороны водяного насоса.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве недостатком является наличие большого количества поперечных стенок и ребер, и наличие внутренней продольной стенки с отверстиями, что усложняет технологию литья, повышая вероятность появления скрытых, трудно обнаруживаемых дефектов, а для создания эффективной циркуляции охлаждающей жидкости требуется дополнительный коллектор для сбора и отвода жидкости от сегментов головки, что усложняет конструкцию головки цилиндров и двигателя в целом.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является головка цилиндров дизельного двигателя с жидкостным охлаждением (см. патент Германии №19644530 от 26.10.96 г., МПК7 F 02 F 1/38), содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную боковыми наружными стенками, днищем и крышкой головки цилиндров, через которую проходят впускные и выпускные газовые каналы, колодцы для топливных форсунок, свечей накаливания и расположенные по периметру камеры сгорания колодцы для болтов крепления головки к блоку цилиндров, вокруг каждой камеры сгорания расположены поперечные и продольные стенки головки, выступающие вверх и соединяющиеся с крышкой головки цилиндров.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве недостатком является наличие дополнительных продольных и поперечных стенок, что усложняет технологию литья, а для обеспечения оптимального охлаждения центральной зоны днища, являющегося частью камеры сгорания, требуется применение дополнительных коллекторов подвода - отвода охлаждающей жидкости, что усложняет конструкцию двигателя.
Сущность изобретения заключается в разработке конструкции головки цилиндров, которая позволяет равномерно распределить давление на прокладку газового стыка и обеспечить эффективное охлаждение головки цилиндров.
Технический результат - повышение жесткости конструкции головки цилиндров для равномерного распределения давления на прокладку газового стыка и обеспечение эффективного охлаждения днища камеры сгорания, седел и направляющих втулок клапанов.
Указанный технический результат достигается тем, что головка цилиндров дизельного двигателя с жидкостным охлаждением, содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную боковыми наружными стенками, днищем и крышкой головки цилиндров, через которую проходят впускные и выпускные газовые каналы, колодцы для топливных форсунок и свечей накаливания и колодцы под болты крепления головки, расположенные по периметру камеры сгорания, особенностью является то, что колодцы под болты крепления примыкают к боковым наружным стенкам и имеют ребра, направленные от днища к крышке головки цилиндров, обращенные внутрь полости охлаждения, кроме этого в полости охлаждающей жидкости от днища к крышке предусмотрены дополнительные колонны обтекаемой формы, расположенные между камерами сгорания соседних цилиндров, усиленные с двух сторон ребрами, направленными вдоль головки цилиндров, а в полости охлаждающей жидкости, от днища к боковой наружной стенке головки цилиндров, со стороны выпускных каналов, примыкают дополнительные ребра, обращенные к центру камеры сгорания, от днища головки цилиндров к колодцам для свечей накаливания также выполнены дополнительные ребра, обращенные к боковой наружной стенке, причем под впускными и выпускными каналами выполнены выемки, служащие для дросселирования потока охлаждающей жидкости, при этом в верхней полости на наружной поверхности крышки головки цилиндров, по всей длине, выполнено продольное ребро жесткости переменного сечения, соединяющее колодцы для топливных форсунок, и дополнительные ребра жесткости, объединяющие опоры под распределительные валы, колодцы для топливных форсунок с боковыми наружными стенками.
На фиг.1 изображен вид головки цилиндров сверху; на фиг.2 - сечение С-С; на фиг.3 - сечение В-В; на фиг.4 - сечение А-А; на фиг.5 - сечение D-D; на фиг.6 - сечение Е-Е.
Головка цилиндров дизельного двигателя с жидкостным охлаждением 1, содержащая полость для охлаждающей жидкости 2, образованную боковыми наружными стенками 3, днищем 4 и крышкой головки цилиндров 5, через которую проходят впускные и выпускные газовые каналы 6 и 7, колодцы для топливных форсунок 8 и свечей накаливания 9 и колодцы под болты крепления головки 10, расположенные по периметру камеры сгорания и примыкающие к боковым наружным стенкам 3, имеют ребра 11, направленные от днища 4 к крышке головки цилиндров 5 и обращенные внутрь полости охлаждающей жидкости 2. В полости охлаждающей жидкости 2 от днища 4 к крышке головки цилиндров 5 предусмотрены дополнительные колонны 12 обтекаемой формы, расположенные между камерами сгорания соседних цилиндров, усиленные с двух сторон ребрами 13, направленными вдоль головки цилиндров 1. В полости охлаждающей жидкости 2, со стороны выпускных каналов 7, от днища головки цилиндров 4 к боковой наружной стенке 3 примыкают дополнительные ребра 14, обращенные к центру камеры сгорания и от днища головки цилиндров 4 к колодцам для свечей накаливания 9, выполнены дополнительные ребра 15, обращенные к боковой наружной стенке 3. В днище головки цилиндров 4 под впускными и выпускными каналами 6 и 7 выполнены выемки 16, служащие для дросселирования потока охлаждающей жидкости. В верхней полости на наружной поверхности крышки головки цилиндров 5, по всей длине, выполнено продольное ребро жесткости 17 переменного сечения, соединяющее колодцы для топливных форсунок 8, и дополнительные ребра жесткости 18, объединяющие опоры под распределительные валы 19, колодцы для топливных форсунок 8 с боковыми наружными стенками 3.
Работа осуществляется следующим образом. Продольное ребро жесткости 17 переменного сечения на наружной поверхности крышки цилиндров 5 расположено таким образом, что ребра 13 дополнительных колонн 12, внутри полости охлаждающей жидкости 2 являются продолжением продольного ребра 17, что в совокупности с другими элементами: стенками газовых каналов 6 и 7, колодцами для топливных форсунок 8 и свечей накаливания 9, с колодцами под болты крепления 10 с ребрами 11, дополнительными ребрами 14 и 15 и боковыми наружными стенками 3 головки цилиндров 4; создает жесткий каркас, который позволяет равномерно распределить давление на прокладку головки цилиндров по периметрам газовых стыков 20.
Охлаждающая жидкость поступает из блока цилиндров в полость охлаждения 2 головки цилиндров 1 через отверстия 21 днища головки цилиндров 4. Дросселирование потока охлаждающей жидкости в полости охлаждения 2 происходит с помощью отверстий 22 в прокладке головки цилиндров таким образом, что основная часть потока проходит в полость охлаждающей жидкости 2 через отверстия 21, расположенные по периметру камеры сгорания четвертого цилиндра головки. Через отверстия 23 и 24 охлаждающая жидкость выходит из головки цилиндров 1. При помощи дополнительных колонн 12 обтекаемой формы с ребрами 13, расположенными вдоль головки цилиндров 1, охлаждающая жидкость разделяется на два потока: правый поток проходит по стороне впускных каналов 6, где направлению движения потока способствуют ребра 11 колодцев под болты крепления 10 и дополнительные ребра 15; левый поток проходит по стороне выпускных каналов 7, где направлению движения потока жидкости способствуют ребра 11 колодцев под болты крепления 10 и дополнительные ребра 14. С помощью расположенных в полости охлаждающей жидкости 2 на днище головки цилиндров 4 под впускными и выпускными газовыми каналами 6 и 7, выемок 16, дросселирующих поток охлаждающей жидкости, происходит выравнивание скоростей потоков жидкости, что обеспечивает эффективное охлаждение днища головки цилиндров 4, седел и направляющих втулок клапанов в зоне камеры сгорания.
Преимущество изобретения состоит в том, что по сравнению с известными конструкциями головок цилиндров сочетание конструктивных элементов позволяет создать достаточно жесткий каркас для равномерного распределения давления на прокладку головки цилиндров по периметрам газовых стыков, организовать поток охлаждающей жидкости таким образом, чтобы обеспечить эффективное охлаждение днища головки цилиндров, седел и направляющих втулок клапанов в зоне камеры сгорания и обеспечить высокую технологичность головки цилиндров для получения отливки при сравнительно невысокой массе.
1. Головка цилиндров дизельного двигателя с жидкостным охлаждением, содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную боковыми наружными стенками, днищем и крышкой головки цилиндров, через которую проходят впускные и выпускные газовые каналы, колодцы для топливных форсунок и свечей накаливания и колодцы под болты крепления головки к блоку, расположенные по периметру камеры сгорания, отличающаяся тем, что колодцы под болты крепления примыкают к боковым наружным стенкам и имеют ребра, направленные от днища к крышке головки цилиндров, обращенные внутрь полости охлаждающей жидкости.
2. Головка цилиндров по п.1, отличающаяся тем, что от днища к крышке головки цилиндров предусмотрены дополнительные колонны обтекаемой формы, расположенные между камерами сгорания соседних цилиндров, усиленные с двух сторон ребрами, направленными вдоль головки цилиндров.
3. Головка цилиндров по п.1, отличающаяся тем, что от днища головки цилиндров к наружной боковой стенке, со стороны выпускных каналов, примыкают дополнительные ребра, обращенные к центру камеры сгорания.
4. Головка цилиндров по п.1, отличающаяся тем, что от днища головки цилиндров к колодцам для свечей накаливания выполнены дополнительные ребра, обращенные к наружной боковой стенке.
5. Головка цилиндров по п.1, отличающаяся тем, что в днище головки цилиндров под впускными и выпускными каналами выполнены дросселирующие выемки.
6. Головка цилиндров по п.1, отличающаяся тем, что в верхней полости на наружной поверхности крышки головки цилиндров, по всей длине, выполнено продольное ребро жесткости переменного сечения, соединяющее колодцы для топливных форсунок.
7. Головка цилиндров по п.1, отличающаяся тем, что в верхней полости над крышкой головки цилиндров выполнены дополнительные ребра жесткости, объединяющие опоры под распределительные валы и колодцы для топливных форсунок с боковыми наружными стенками.
