ГОЛОВКА ЦИЛИНДРА ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к конструкциям головок двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использована в двигателях транспортных средств, преимущественно снегоходов.
Известна головка цилиндра двухтактного ДВС с воздушным охлаждением, на наружной поверхности которой выполнены ребра охлаждения, в днище расположена камера сгорания с отверстием под свечу, а вокруг входа в камеру сгорания выполнена посадочная поверхность с отверстиями под крепежные элементы (резьбовые штифты, шпильки) (http://vkjournal.ru/doc/282958, рис. 86).
Также известна головка цилиндра двухтактного ДВС с воздушным охлаждением, имеющая в плане форму прямоугольника, на наружной поверхности которой выполнены ребра охлаждения, в днище расположена камера сгорания с отверстием под свечу, а вокруг входа в камеру сгорания выполнена посадочная поверхность с отверстиями под крепежные элементы (штифты, шпильки). Головка цилиндра снабжена ребрами жесткости, расположенными на ее нижней плоскости (http://vkjournal.ru/doc/282958, рис. 55, 56).
У обеих известных головок цилиндра посадочная поверхность выполнена в виде кольцевого ребра, на котором неравномерно расположены отверстия под резьбовые крепежные элементы.
Для уплотнения между цилиндром и головкой на посадочную поверхность устанавливается прокладка. Выполнение посадочной поверхности в виде кольцевого ребра часто не обеспечивает хорошей затяжки головки и ее герметичности по посадочному месту.
Силы затяжки, передаваемые на детали через крепежные элементы должны равномерно распределять контактные давления по всему периметру стыка деталей и обеспечивать надежность их соединения.
Однако, при сборке и работе головки происходит ее неравномерная деформация. Это объясняется тем, что головка цилиндра имеет неравномерную жесткость своей поверхности и, кроме того, при работе двигателя воспринимает механические нагрузки от сил давления газов и тепловые нагрузки от нагрева стенок горячими газами, что вызывает различное давление в различных точках по окружности посадочной поверхности головки.
Таким образом, давление равных (по углу) секторов посадочной поверхности на прокладку различно, в случае если площади этих секторов посадочной поверхности одинаковы, что и определяет неравномерность контактного давления между посадочной поверхностью и прокладкой по периметру стыка.
Неравномерность давления посадочной поверхности головки на прокладку может вызывать нарушение уплотнения стыка, пропуск газов, особенно со стороны выпускных окон цилиндра.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является обеспечение равномерного давления на прокладку со стороны посадочной поверхности головки, путем дифференцирования площадей участков посадочной поверхности в зависимости от контактных давлений в сопрягаемых деталях, что позволит исключить прорыв газа между сопрягаемыми поверхностями и повысить эффективность работы ДВС.
Заявляемый технический результат достигается тем, что головка цилиндра двухтактного ДВС с воздушным охлаждением снабжена ребрами жесткости и имеет в плане форму четырехугольника. На наружной поверхности головки выполнены ребра охлаждения, а в днище расположена камера сгорания с отверстием под свечу. Вокруг входа в камеру сгорания выполнена посадочная поверхность с отверстиями под крепежные элементы.
Новым в полезной модели является то, что посадочная поверхность выполнена в виде ребра на основе квадрата, вписанного в окружность с центром на оси цилиндра и развернутого относительно боковых сторон головки. Ребра жесткости выполнены на наружной поверхности головки над двумя параллельными сторонами посадочной поверхности поперек ребер охлаждения. Отверстия под крепежные элементы расположены одновременно в углах посадочной поверхности и на концах ребер жесткости.
Для предотвращения прорыва газа в области выходного отверстия цилиндра одно из отверстий под крепежные элементы максимально приближено к нему.
Для придания конструкции дополнительной жесткости отверстия под крепежные элементы могут быть расположены в бобышках, примыкающих к ребрам жесткости. Для повышения эффективности уплотнения в посадочной поверхности выполнена кольцевая проточка, которая выполняет функцию лабиринтного уплотнения. Проточка может иметь любую форму, предпочтительно треугольную.
На прилагаемых чертежах изображена заявляемая головка цилиндра ДВС.
Фиг. 1 - головка цилиндра, общий вид.
Фиг. 2 - соединение головки с цилиндром.
Фиг. 3 - головка цилиндра, вид снизу.
Фиг. 4 - головка цилиндра, вид сверху.
Головка цилиндра двухтактного ДВС с воздушным охлаждением имеет в плане форму четырехугольника. На ее наружной поверхности выполнены ребра 1 охлаждения, а в днище - камера сгорания 2 с отверстием под свечу 3. Вокруг входа в камеру сгорания 2 выполнена посадочная поверхность 4 с отверстиями 5 под крепежные элементы 6 (штифты или шпильки).
Посадочная поверхность 4 выполнена в виде ребра на основе квадрата, вписанного в окружность с центром O на оси цилиндра и развернутого относительно боковых сторон головки. Головка имеет ребра жесткости 7, выполненные на наружной поверхности головки над двумя параллельными сторонами посадочной поверхности 4 поперек ребер охлаждения 1. Отверстия 5 под крепежные элементы 6 расположены одновременно в углах посадочной поверхности 4 и на концах ребер жесткости 7 для чего в них выполнены бобышки 8.
Во время работы двигателя головка нагружается силами давления газа и предварительной затяжки крепежных шпилек или болтов. В стенках головки возникают также температурные напряжения.
При горении топлива в камере сгорания, расположенной в головке цилиндра, газы воздействуют на головку и стараются прорваться вследствие высокого давления в зазор между посадочной поверхностью 4 и уплотнительной прокладкой 9.
Выполнение посадочной поверхности 4 головки в виде ребра на основе квадрата позволит обеспечить равномерное контактное давление на прокладку 9 со стороны посадочной поверхности 4 за счет распределения площадей участков посадочной поверхности 4 в зависимости от напряжений, возникающих в головке. Если посадочную поверхность 4, выполненную в виде ребра на основе квадрата, разделить через равные угловые промежутки на секторные участки радиусом с центром в точке О на оси цилиндра, то площади полученных секторных участков будут различны (у посадочной поверхности в виде кольца эти площади все одинаковы и соответственно давление такой поверхности на прокладку различно, т.к. напряженное состояние головки на ее поверхности различно). Дифференцированное расположение участков посадочной поверхности 4 с большей площадью в местах наибольших напряжений в головке, позволит обеспечить равномерное давление на прокладку 9 со стороны этой поверхности. Разворот посадочной поверхности 4 относительно стенок головки позволяет разместить одно из крепежных отверстий 5 в зоне наибольшего нагрева и соответственно наибольших тепловых деформаций головки, а именно в зоне расположения выпускного отверстия 10.
Кроме того, ребра жесткости 7 и бобышки 8 образуют силовой каркас, который увеличивает жесткость головки в зоне посадочной поверхности 4, что способствует лучшей герметизации стыка.