ГОЛОВКА БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к конструкциям головок блока цилиндров с жидкостным охлаждением.
Известна головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащая верхнюю плиту и днище, соединенные боковыми стенками, полость для охлаждающей жидкости на верхней плите и днище; колодцы под болты крепления головки к блоку цилиндров в количестве четырех штук равномерно расположены по всему периметру газового стыка каждого цилиндра блока; отверстия под установку двух впускных и отверстия для установки двух выпускных клапанов на каждый цилиндр, с расположением оси отверстий впускных клапанов и оси отверстий выпускных клапанов относительно продольной оси головки под углом 56° и 64°. (см. патент на полезную модель RU 112949, дата публикации от 27.01.2012 г., МПК F02F 1/36 (2006/01).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства принятого за прототип, относится то, что в данной конструкции недостатком являются недостаточная надежность конструкции из-за неравномерного охлаждения головки в отдельных цилиндрах, и более теплонапряженное состояние выпускных клапанов ближе расположенных к боковой стенке со стороны выпускного коллектора, омываемых дополнительным потоком раскаленных отработавших газов от соседних выпускных клапанов каждого цилиндра, кроме этого общее количество отверстий под болты крепления головки к блоку цилиндров составляет 16 штук, что значительно увеличивает количество крепежных элементов.
2
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является головка блока цилиндров, которая относится к конструкциям головок блока цилиндров с жидкостным охлаждением. Головка содержит свечные колодцы, расстояние между осями которых в продольном направлении 106 мм; внутреннюю полость для прохода охлаждающей жидкости; верхнюю плиту и днище с отверстиями для клапанов, соединенные с впускными и выпускными каналами, соотношение диаметров и длин впускных каналов составляет 1:2,8, при этом площадь поперечного сечения впускных каналов выполнена в диапазоне 800 - 930 мм, а соотношение высоты и ширины выпускных отверстий, составляет 1:1,9; по периметру газового стыка каждого цилиндра равномерно расположены 10 крепежных отверстий под болты крепления головки к блоку цилиндров, над верхней плитой попарно выполнены опорные отверстия под установку распределительных валов; образуют сборочную опору «опорная площадка - крышка - крепежные болты», в вариантном исполнении выполняются по 10 и 6 штук; диаметр опорных отверстий равен 35 мм, а диаметр двух передних отверстий равен 42 мм; соотношение диаметра опорных отверстий к межцентровому расстоянию между свечными колодцами составляет 1:3; оси отверстий впускных клапанов и выпускных клапанов расположены относительно поперечной оси головки блока под углами 17° и 18°; отверстия в камере сгорания под впускные клапаны имеют диаметр 36 мм, под выпускные - 30,5 мм; расстояние между осями под распределительные валы 120 мм; в передней части головки блока на боковой стенке выполнен фланец с отверстием для выхода охлаждающей жидкости. (см. патент на полезную модель RU №134246, дата публикации от 10.11.2013 г., МПК F02F 1/24, F02F 1/36 (2006/01).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства принятого за прототип, относится то, что в данной конструкции недостатком являются недостаточная надежность конструкции из-за неравномерного охлаждения головки со стороны выпускных клапанов, кроме этого общее количество отверстий под болты крепления головки к блоку цилиндров составляет 10 штук, что является не достаточным со стороны консольной выступающей части головки цилиндров.
Сущность полезной модели заключается в обеспечении оптимального теплообмена, между нагретыми стенками головки блока цилиндров и циркулирующей охлаждающей жидкостью, снижения термического напряжения в зоне камер сгорания, увеличения теплоотдачи от поверхностей, кроме этого позволяет исключить коробление консольной части и уменьшение нагрузки на прокладку в зоне крайней камеры сгорания головки цилиндров.
Технический результат - равномерное распределение давления на прокладку газового стыка и консольной части, обеспечение герметичности на всех режимах работы двигателя, равномерного нагрева головки цилиндров, простота изготовления, надежность и ремонтопригодность в эксплуатации.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в головке блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, содержащей свечные колодцы, впускные и выпускные каналы, камеру сгорания, верхнюю плиту и днище, соединенные боковыми стенками, над верхней плитой попарно выполнены опорные отверстия под установку распределительных валов, по периметру газового стыка каждого цилиндра равномерно расположены крепежные отверстия общим числом 10 штук под болты крепления головки к блоку цилиндров, особенностью является то, что с целью обеспечения оптимального теплообмена, между нагретыми стенками головки блока цилиндров и циркулирующей охлаждающей жидкостью, снижения термического напряжения в зоне камер сгорания, увеличения теплоотдачи от поверхностей внутренняя полость для охлаждающей жидкости образована соединением отверстий, расположенных в днище по периметру полости каждой камеры сгорания, прямоугольным отверстием в передней части на боковой стенке со стороны окон выпускных каналов и отверстием в передней части на боковой стенке со стороны окон впускных каналов, кроме этого для равномерного распределения давления на прокладку головки цилиндров по периметрам газовых стыков и контура консольной части в днище выполнены крепежные отверстия крепления к крышке цепи.
Для пояснения настоящей полезной модели приведены следующие иллюстрации:
На фиг. 1 представлен общий вид головки блока цилиндров со стороны выпускного коллектора;
На фиг. 2 представлен общий вид головки блока цилиндров со стороны впускной трубы;
На фиг. 3 представлен вид головки блока цилиндров со стороны камер сгорания;
На фиг. 4 представлен вид в поперечном разрезе А-А по фиг. 3.
Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением состоит из верхней плиты 5 и днища 6, ограниченными боковыми стенками 7 и 8, при этом в наружной поверхности днища 6 выполнена камера сгорания 4, причем камера сгорания 4 соединена с впускными 2 и выпускными 3 каналами, выполненными во внутренней полости 11 головки блока цилиндров, при этом окна впускных каналов 2 расположены на боковых стенках 8, а окна выпускных каналов 3 на боковых стенках 7. Головка содержит внутреннюю полость 11 для прохода охлаждающей жидкости, образованную соединением отверстий 12, расположенным в днище 6 по периметру полости каждой камеры сгорания 4, прямоугольным отверстием 13 в передней части на боковой стенке 7 со стороны окон выпускных каналов 3 и отверстием 14 в передней части на боковой стенке 8 со стороны окон впускных каналов 2. В головке блока цилиндров выполнены свечные колодцы 1 для установки свечей зажигания, крепежные отверстия 10, в частности под болты, для крепления головки к блоку цилиндров и крепежные отверстия 15 крепления к крышке цепи. Впускной и выпускной распределительные валы устанавливаются продольно головке блока цилиндров в опорные отверстия 9. Через отверстия 12 в днище 6 подается охлаждающая жидкость, которая в дальнейшем отводится через отверстия 13 прямоугольной формы в боковой стенке 7 и отверстием 14 в передней части на боковой стенке 8 со стороны окон впускных каналов 2 головки блока цилиндров.
Работа головки блока цилиндров осуществляется следующим образом. Головка блока цилиндров обеспечивает формирование и герметизацию рабочего объема четырех цилиндров бензинового 16-ти клапанного двигателя внутреннего сгорания. Через крепежные отверстия 10, головка цилиндров крепится к блоку (не показан), к примеру, посредством болтов. Через крепежные отверстия 15, головка цилиндров крепится к крышке цепи (не показана). Через впускные каналы 2 в цилиндры поступает заряд топливовоздушной смеси, а через выпускные каналы 3 отводятся отработавшие газы. Воспламенение рабочей смеси осуществляется свечами зажигания, установленными в свечные колодцы 1. Под воздействием высоких температур при сгорании рабочей смеси и отводе отработавших газов днище камеры сгорания 6 и стенки выпускных каналов 3 нагреваются. Для охлаждения нагретых стенок головки цилиндров во внутреннюю полость 11 через отверстия 12 в днище подается охлаждающая жидкость, которая в дальнейшем отводится через отверстие 13 прямоугольной формы в боковой стенке 7 и отверстие 14 в передней части на боковой стенке 8 со стороны окон впускных каналов 2 головки блока цилиндров.
Преимущество заявленной полезной модели состоит в том, что по сравнению с принятыми за аналог устройствами, конструкция головки блока цилиндров с жидкостным охлаждением обеспечивает достаточно жесткий каркас для равномерного распределения давления на прокладку головки цилиндров по периметрам газовых стыков и контура консольной части, за счет применения оптимально расположенных крепежных отверстий под болты крепления к блоку цилиндров и болты крепления к крышке цепи.
Внутренняя полость для охлаждающей жидкости, образованная соединением отверстий, расположенных в днище по периметру полости каждой камеры сгорания, прямоугольным отверстием в передней части на боковой стенке со стороны окон выпускных каналов и отверстием в передней части на боковой стенке со стороны окон впускных каналов позволила обеспечить оптимальный теплообмен, между нагретыми стенками головки блока цилиндров и циркулирующей охлаждающей жидкостью, снизить термические напряжения в зоне камер сгорания, увеличить теплоотдачу от поверхности.