ГОЛОВКА БЛОКА ЦИЛИНДРОВ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
CYLINDER BLOCK HEAD OF INTERNAL COMBUSTION MULTI-CYLINDER ENGINE

Область техники
Настоящее изобретение относится к головке блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания (далее именуемого "двигатель") и, в частности, к головке цилиндра многоцилиндрового двигателя, в которой выполнены проточные каналы, по каждому из которых течет хладагент.
Уровень техники
В головке блока цилиндров двигателя созданы проточные каналы, по каждому из которых течет хладагент. В опубликованной заявке на патент Японии № 2013-133746 А (JP 2013-133746 А) указывается, что для достаточного охлаждения воздуха во впускных окнах головки блока цилиндров, первый контур охлаждения, по которому хладагент циркулирует для охлаждения участков вокруг впускных окон в головке блока цилиндров, выполнен независимым от второго контура охлаждения, в котором хладагент циркулирует для охлаждения блока цилиндров и участков вокруг выпускных окон в головке блока цилиндров.
Первый контур охлаждения содержит канал охлаждения впускных окон, выполненный в головке блока цилиндров. Канал охлаждения впускных окон соединен с участками впуска хладагента, выполненными в торцевой поверхности в направлении ширины головки блока цилиндров. Канал охлаждения впускных окон проходит от участков впуска хладагента до нижних сторон впускных окон, затем проходит по боковым сторонам впускных окон, доходя до верхних сторон впускных окон, а затем проходит сквозь верхние стороны впускных окон так, чтобы соединиться с участками выпуска хладагента в нижнем торце в продольном направлении головки блока цилиндров. В настоящем описании нижняя сторона впускного окна означает нижнюю сторону в вертикальном направлении, когда головка блока цилиндров расположена на верхней стороне в вертикальном направлении блока цилиндров, а верхняя сторона впускного окна означает верхнюю сторону в вертикальном направлении, когда головка блока цилиндров расположена так же, как описано выше.
Для того, чтобы добиться стабильного сгорания, в современных двигателях применяют впускные окна, имеющие такую форму, которая может генерировать безвихревой поток в цилиндре (окно, генерирующее безвихревой поток). Когда впускное окно является окном, генерирующим безвихревой поток, воздух "прилипает" к стороне верхней поверхности впускного окна. Поэтому для охлаждения воздуха во впускном окне, более эффективным решением является снижение температуры стенки впускного окна на стороне его верхней поверхности.
С другой стороны, в конструкции головки блока цилиндров, раскрытой в 2013-133746 А, хладагент, поступающий в канал охлаждения впускного окна, может течь в головке блока цилиндров так, чтобы сначала охлаждать стороны нижней поверхности впускных окон, а затем охлаждать стороны верхней поверхности впускных окон. Когда хладагент течет по нижним сторонам впускных окон, его температура повышается из-за теплоты, принятой от поверхности сопряжения с блоком цилиндров. Поэтому, когда хладагент течет по верхним сторонам впускных окон, температура хладагента уже может быть высокой настолько, что хладагент не создает достаточного эффекта охлаждения воздуха во впускных окнах.
Краткое описание изобретения
Ввиду вышеизложенного, согласно настоящему изобретению создана головка блока цилиндров многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, способная эффективно охлаждать воздух, текущий во впускные окна.
Таким образом, согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, содержащий головку блока цилиндров. Головка блока цилиндров содержит множество камер сгорания, множество впускных окон, первый проточный канал для хладагента и второй канал для хладагента (далее - первый проточный канал и второй проточный канал). Камеры сгорания этого множества расположены рядом друг с другом в продольном направлении головки блока цилиндров. Камера сгорания головки блока цилиндров представляет собой участок на стороне головки блока, которая образует замкнутое пространство, в котором сгорает топливовоздушная смесь. Поэтому, согласно настоящей заявке, камера сгорания не обязательно имеет форму углубления относительно поверхности сопряжения с блоком цилиндров и может быть выполнена заподлицо с поверхностью сопряжения с блоком цилиндров. По существу, головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием содержит камеры сгорания, которые углублены относительно поверхности сопряжения с блоком цилиндров, а головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия содержит камеры сгорания, которые расположены заподлицо с поверхностью сопряжения с блоком цилиндров.
В настоящей заявке продольное направление головки блока цилиндров определено как направления ряда цилиндров, когда головка блока установлена на блок цилиндров для формирования двигателя, т.е. осевое направление коленчатого вала. Далее, в настоящей заявке направление, перпендикулярное продольному направлению и параллельное поверхности сопряжения головки блока, определено как направление ширины головки блока, а направление, перпендикулярное продольному направлению и перпендикулярное поверхности сопряжения головки блока, определено как направление высоты головки блока.
Множество впускных окон расположен рядом друг с другом в продольном направлении головки блока и, соответственно, сообщаются с множеством камер сгорания. Впускное окно имеется для каждой камеры сгорания. Когда количество впускных клапанов длят каждого цилиндра равно двум или более, каждая камера сгорания сформирована так, что количество впускных окон соответствует количеству впускных клапанов. В этом случае для каждой камеры сгорания может быть выполнено одно впускное окно, имеющее один впуск для воздуха и множество выпусков для воздуха, соответствующих количеству впускных отверстий или для каждой камеры сгорания может быть выполнено множество впускных окон, соответствующее количеству впускных отверстий. Впускное окно предпочтительно является окном, генерирующим безвихревой поток.
Первый проточный канал проходит в продольном направлении головки блока. Далее, по меньшей мере в одном из сечений, перпендикулярных продольному направлению, первый проточный канал расположен между плоским сечением и сечением по центральной линии. Плоское сечение содержит центральные оси камер сгорания и проходит параллельно продольному направлению (далее - продольное центральное плоское сечение головки блока). Сечение по центральной линии содержит центральные линии впускных окон. В сечении, включающем впускное окно и перпендикулярным продольному направлению, первый проточный канал расположен между центральным плоским сечением, проходящим в продольном направлении головки блока, и сечением по центральной линии. Выражение "проходит в продольном направлении" не означает, что первый проточный канал проходит только частично в продольном направлении или дискретно в продольном направлении, а означает, что первый проточный канал проходит непрерывно в продольном направлении вдоль впускных окон, расположенных рядом друг с другом в продольном направлении. Далее, выражение "проходит в продольном направлении" не означает ограничительно, что первый проточный канал является прямым в продольном направлении. Первый проточный канал не обязательно имеет одинаковую форму в направлении ширины или в направлении высоты головки блока, если он проходит в продольном направлении в целом. Первый проточный канал может иметь извилистую форму, соответствующую форме впускных окон, расположенных на стороне продольного центрального плоского сечения головки блока и рядом друг с другом в продольном направлении.
В по меньшей мере одном сечении, перпендикулярном продольному направлению, расположена по меньшей мере часть второго проточного канала, который проходит между поверхностью сопряжения с блоком цилиндров и сечением по центральной линии. Между поверхностью сопряжения с блоком цилиндров и сечением по центральной линии второй проточный канал может проходить лишь частично в продольном направлении, дискретно в продольном направлении, или непрерывно в продольном направлении вдоль впускных окон, расположенных рядом друг с другом в продольном направлении. Предпочтительно, в сечении, включающем впускное окно в сечении, перпендикулярном продольному направлению, второй проточный канал расположен между поверхностью сопряжения с блоком цилиндров и сечением по центральной линии. Участок второго проточного канала, расположенный между поверхностью сопряжения с блоком цилиндров и сечением по центральной линии, может открываться на поверхности сопряжения с блоком цилиндров. Участок, расположенный между поверхностью сопряжения с блоком цилиндров и сечением по центральной линии может быть частью второго проточного канала или всем этим каналом, проходящим в пространстве головки блока. Второй проточный канал может проходить до периферии выпускных окон.
В головке блока температура хладагента, текущего по первому проточному каналу, ниже, чем температура хладагента, текущего по второму проточному каналу.
В описанной выше конструкции головки блока цилиндров многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания одновременно с подавлением теплопереноса от поверхности сопряжения с блоком цилиндров к впускным окнам вторым проточным каналом, стороны верхней поверхности впускных окон можно охлаждать первым проточным каналом, по которому течет хладагент, имеющий температуру ниже, чем температура хладагента, во втором проточном канале и, поэтому, можно эффективно охлаждать воздух, текущий во впускных окнах. В настоящем описании, предполагая, что впускное окно разделено надвое сечением по центральной линии, поверхность на стороне продольного центрального плоского сечения головки блока можно назвать верхней поверхностью, а поверхность на стороне поверхности сопряжения с блоком цилиндров можно назвать нижней поверхностью впускного окна.
Когда головка блока цилиндров содержит отверстия для установки впускного клапана, первый проточный канал имеет следующие варианты позиционного соотношения между этим каналом и отверстиями для установки впускного клапана.
В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания головка блока цилиндров может содержать отверстия для установки впускных клапанов и в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярной продольному направлению, первый проточный канал может проходить сквозь область, расположенную между отверстием для установки впускного клапана и впускным окном. В этом варианте первый проточный канал может находиться рядом с верхними поверхностями впускных окон.
В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания содержит отверстия для установки впускных клапанов и в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярной продольному направлению, первый проточный канал может проходить сквозь область, расположенную на стороне, противоположной области, находящейся между отверстием для установки впускного клапана и впускным окном относительно отверстия для установки впускного клапана. В этом варианте первый проточный канал можно размещать с высокой степенью свободы. Например, первый проточный канал можно расположить на участках впускного окна, расположенных после отверстий для установки впускного клапана, т.е. он может быть расположен рядом с соединительными участками впускных окон, соединяющимися с камерами сгорания, где температура стенки впускных окон становится самой высокой.
Далее, в многоцилиндровом двигателе головка блока цилиндров содержит отверстия для установки впускных клапанов и, в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярном продольному направлению, первый проточный канал может проходить с обеих сторон от центральной оси отверстия для установки впускного клапана. В этом варианте области, охлаждаемые первым проточным каналом можно расширить. В этом варианте первый проточный канал может содержать кольцевые каналы, соответственно окружающий отверстия для установки впускных клапанов, и соединяющие каналы, каждый из которых соединяет два соседних кольцевых канала друг с другом. Выражение "кольцевой канал" не означает, что форма канала является круговой или эллиптической. Канал называется кольцевым, если он сконфигурирован так, чтобы проточный канал, проходящий по одну сторону от центральной оси отверстия для установки впускного клапана и проточный канал, проходящий по другую сторону от этой оси, сообщались друг с другом и на входной, и на выходной стороне. В такой конструкции первый проточный канал можно разместить ближе и к верхней поверхности впускного окна, и к участку впускного окна, соединяющемуся с камерой сгорания.
В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, когда головка блока цилиндров содержит два отверстия для установки впускных клапанов на каждую камеру сгорания, соединительные каналы, каждый из которых соединяет два соседних кольцевых канала, могут содержать первый соединительный канал и второй соединительный канал. Первый соединительный канал проходит сквозь сечение, включающее центральную ось камеры сгорания и перпендикулярное продольному направлению. Второй соединительный канал проходит сквозь сечение, проходящему между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярному продольному направлению. Относительно плоского сечения, включающего центральные оси отверстий для установки впускных клапанов и параллельного продольному направлению, первый соединительный канал расположен по одну сторону от этого плоского сечения, а второй соединительный канал расположен по другую сторону от этого плоского сечения. То есть, первый и второй соединительные каналы расположены чередуясь в продольном направлении так, чтобы между ними находился кольцевой канал. В такой конструкции предотвращается застой хладагента в кольцевых каналах.
Головка блока цилиндров может содержать отверстие для установки крепежного болта, которое проходит между двумя впускными окнами, сообщающимися с соответствующими двумя камерами сгорания и которые перпендикулярны поверхности сопряжения с блоком цилиндров. В этом случае в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки крепежного болта и перпендикулярном продольному направлению первый проточный канал может проходить сквозь область, расположенную ближе к продольному центральному плоскому сечению головки блока относительно отверстия для установки крепежного болта. При такой конструкции первый проточный канал не проходит в высоком положении в направлении высоты головки блока так, чтобы в первом проточном канале не возникала воздушная пробка.
В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания первый проточный канал и второй проточный канал в головке блока могут быть независимы друг от друга. Выражение "независимы друг от друга в головке блока" означает, что первый проточный канал и второй проточный канал не сообщаются друг с другом по меньшей мере в головке блока. При такой конструкции температуру хладагента, текущего по первому проточному каналу можно сделать заметно ниже температуры хладагента, текущего по второму проточному каналу. Система циркуляции хладагента, содержащая первый проточный канал и система циркуляции хладагента второй проточный канал, могут быть сформированы как отдельные системы.
В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания первый проточный канал может сообщаться с первым отверстием, открытом в одном торце головки блока в продольном направлении, и первый проточный канал может сообщаться со вторым отверстием, открытом в другом торце головки блока в продольном направлении. Выражение "торец в продольном направлении" означает поверхность, образующую конец в продольном направлении, и может быть плоской поверхностью или фигурной поверхностью. Когда первый проточный канал формируют с помощью песчаного литейного стержня, в обоих торцах в продольном направлении с помощью опор, поддерживающих песчаный стержень, формируют отверстия (отверстия для удаления песка). Первое отверстие и второе отверстия могут быть такими отверстиями, образованными опорами песчаного литейного стержня. Одно из первого отверстия и второго отверстия можно использовать как впуск для хладагента, а второе можно использовать как выпуск хладагента.
В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания первый проточный канал может сообщаться с первым отверстием, открытым в торце головки блока в продольном направлении, и первый проточный канал может сообщаться со вторым отверстием, открытым в торце головки блока в направлении ширины. Выражение "торец в направлении ширины" означает поверхность, образующую конец в направлении ширины, которая может быть плоской или фигурной. Когда первый проточный канал сформирован песчаным литейным стержнем, отверстия образуются опорами стержня, поддерживающими песчаный литейный стержень, в обоих торцах в продольном направлении. Одно из этих отверстий в обоих торцах можно оставить как первое отверстие, а другое отверстие можно заглушить. Оно из первого и второго отверстий можно использовать как впуск для хладагента, а другое отверстие - как выпуск для хладагента.
В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания первый проточный канал может сообщаться с первым отверстием, открытым в торце головки блока в продольном направлении, и первый проточный канал может сообщаться со вторым отверстием, открытым в поверхности сопряжения с блоком цилиндров. Отверстия сформированы в обоих торцах в продольном направлении опорами, поддерживающими песчаный литейный стержень. Одно из этих отверстий в торцах можно оставить в качестве первого отверстия, а второе отверстие можно заглушить. Первый проточный канал можно соединить со вторым отверстием через коммуникационный канал, проходящий между двумя впускными окнами, сообщающимися с соседними камерами сгорания. Первый проточный канал можно соединить со вторым отверстием через коммуникационный канал, проходящий между по меньшей мере одним торцом головки блока в продольном направлении и впускным окном, ближайшим к этому по меньшей мере одному торцу. Одно из первого и второго отверстий можно использовать как впуск для хладагента, а второе - как выпуск для хладагента.
Первый проточный канал может быть выполнен с возможностью сообщения со вторым проточным каналом в головке блока цилиндров. В этом случае, однако, он выполнен так, чтобы хладагент, прошедший через первый проточный канал, протекал во второй проточный канал. То есть, он выполнен так, чтобы хладагент с низкой температурой перед повышением температуры из-за теплопереноса протекал по первому проточному каналу. При такой конструкции хладагент может подаваться в первый проточный канал и во второй проточный канал для хладагента одной и той же системой циркуляции.
В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, содержащем головку блока цилиндров, описанную выше, наряду с подавлением теплопереноса от поверхности сопряжения с блоком цилиндров на впускные окна с помощью второго проточного канала, расположенного между поверхностью сопряжения с блоком цилиндров и сечением по центральной линии впускных окон, стороны верхней поверхности впускных окон можно эффективно охлаждать с помощью первого проточного канала, по которому течет хладагент, имеющий температуру ниже, чем хладагент, текущий через второй проточный канал. Соответственно, имеется возможность эффективно охлаждать воздух, текущий через впускные окна.
Краткое описание чертежей
Далее следует более подробное описание признаков, преимуществ и технического и промышленного значения иллюстративных вариантов настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одними и теми же позициями и на которых:
Фиг. 1 - схема, иллюстрирующая конфигурацию системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания по первому варианту настоящего изобретения.
Фиг. 2 - вид сверху головки блока цилиндров по первому варианту настоящего изобретения.
Фиг. 3 - сечение по линии А-А с фиг. 2, иллюстрирующее сечение, включающее центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по первому варианту изобретения.
Фиг. 4 - сечение по линии В-В с фиг. 2, иллюстрирующее сечение, включающее центральную ось камеры сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по первому варианту настоящего изобретения.
Фиг. 5 - сечение по линии С-С с фиг. 2, иллюстрирующее сечение, проходящее между двумя соседними камерами сгорания, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по первому варианту настоящего изобретения.
Фиг. 6 - видимый насквозь вид в перспективе впускных окон и первого проточного канала головки блока цилиндров по первому варианту настоящего изобретения.
Фиг. 7 - схема, иллюстрирующая взаимное расположение впускного окна, болта крепления головки и первого проточного канала в головке блока цилиндров по первому варианту изобретения.
Фиг. 8 - вид в перспективе, иллюстрирующий впускные окна головки блока цилиндров по первому варианту изобретения и сечение по центральной линии впускных окон.
Фиг. 9 - вид сбоку, иллюстрирующий впускное окно головки блока по первому варианту изобретения и его центральную линию.
Фиг. 10 - вид в перспективе, иллюстрирующий модификацию впускных окон и сечение по центральной линии впускных окон.
Фиг. 11 - вид сбоку, иллюстрирующий модификацию впускных окон и сечение по центральной линии впускных окон.
Фиг. 12 - вид в перспективе, иллюстрирующий впускные окна и отверстия для установки впускных клапанов, вместе с сечением по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов головки блока цилиндров по первому варианту изобретения.
Фиг. 13 - вид сбоку, иллюстрирующий впускное окно и отверстие для установки впускного клапана вместе с центральной осью головки блока цилиндров по первому варианту изобретения.
Фиг. 14 - схема, иллюстрирующая пример 1 применения, в котором в двигателе с системой турбонаддува применяется система охлаждения двигателя внутреннего сгорания по первому варианту изобретения.
Фиг. 15 - схема, иллюстрирующая пример 2 применения, в котором в гибридной системе применяется система охлаждения двигателя внутреннего сгорания по первому варианту изобретения.
Фиг. 16 - сечение, включающее центральную ось отверстия для установки впускного клапана, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по второму варианту настоящего изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии А-А с фиг. 2.
Фиг. 17 - сечение, включающее центральную ось камеры сгорания, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по второму варианту настоящего изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии В-В с фиг. 2.
Фиг. 18 - сечение, проходящее между двумя соседними камерами сгорания, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по второму варианту изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии С-С с фиг. 2.
Фиг. 19 - видимый насквозь вид в перспективе, иллюстрирующий впускные окна и первый проточный канал внутри головки блока цилиндров по второму варианту изобретения.
Фиг. 20 - сечение, включающее центральную ось отверстия для установки впускного клапана, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по третьему варианту изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии А-А с фиг. 2.
Фиг. 21 - сечение, включающее центральную ось камеры сгорания, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по третьему варианту настоящего изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии В-В с фиг. 2.
Фиг. 22 - сечение, проходящее между двумя соседними камерами сгорания, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по третьему варианту изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии С-С с фиг. 2.
Фиг. 23 - видимый насквозь вид в перспективе впускных окон и первого проточного канала внутри головки блока цилиндров по третьему варианту изобретения.
Фиг. 24 - сечение, включающее центральную ось отверстия для установки впускного клапана, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по четвертому варианту изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии А-А с фиг. 2.
Фиг. 25 - сечение, включающее центральную ось камеры сгорания, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по четвертому варианту настоящего изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии В-В с фиг. 2.
Фиг. 26 - сечение, проходящее между двумя соседними камерами сгорания, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по четвертому варианту изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии С-С с фиг. 2.
Фиг. 27 - видимый насквозь вид в перспективе впускных окон и первого проточного канала внутри головки блока цилиндров по четвертому варианту изобретения.
Фиг. 28 - схема, иллюстрирующее взаимное расположение впускного окна, болта крепления головки и первого проточного канала по четвертому варианту изобретения.
Фиг. 29 - сечение, включающее центральную ось отверстия для установки впускного клапана, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по пятому варианту изобретения, т.е. сечение, соответствующее сечению по линии А-А с фиг. 2.
Фиг. 30 - сечение, включающее центральную ось отверстия для установки впускного клапана, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по шестому варианту изобретения.
Фиг. 31 - сечение, включающее центральную ось камеры сгорания, перпендикулярное продольному направлению головки блока цилиндров по шестому варианту изобретения.
Фиг. 32 - схема, иллюстрирующая конфигурацию системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания по седьмому варианту изобретения.
Фиг. 33 - вид в перспективе, иллюстрирующий конфигурацию промежуточного коммуникационного канала в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания по седьмому варианту изобретения.
Фиг. 34 - схема, иллюстрирующая взаимное расположение промежуточного коммуникационного канала, показанного на фиг. 33, и болта крепления головки.
Фиг. 35 - схема, иллюстрирующая модификацию промежуточного коммуникационного канала системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания по седьмому варианту изобретения.
Фиг. 36 - схема, иллюстрирующая модификацию первой системы циркуляции в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания по седьмому варианту изобретения.
Фиг. 37 - схема, иллюстрирующая конфигурацию системы охлаждения двигателя по восьмому варианту изобретения.
Фиг. 38 - видимый насквозь вид в перспективе, иллюстрирующий впускные окна и первый проточный канал в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания по восьмому варианту изобретения.
Фиг. 39 - схема, иллюстрирующая конфигурацию системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания по девятому варианту изобретения.
Фиг. 40 - схема, иллюстрирующая конфигурацию системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания по десятому варианту изобретения.
Фиг. 41 - схема, иллюстрирующая конфигурацию системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания по одиннадцатому варианту изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее со ссылками на чертежи следует описание вариантов настоящего изобретения. Однако описанные ниже варианты приведены только для примера устройств и способов, в которых применяются технические идеи изобретения и, если прямо не указано иное, не ограничивают структуры и конструкции компонентов, последовательностей способов и т.д., описанными ниже. Изобретение не ограничивается нижеследующими вариантами и может быть реализовано с различными изменениями в диапазоне, не выходящим за пределы его сути.
Далее следует описание первого варианте изобретения со ссылками на чертежи. Суть первого варианта заключается в том, что двигатель является четырехцилиндровым рядным двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием и жидкостным охлаждением. Это также относится и к описываем ниже вариантам со второго по пятый. Однако применение настоящего изобретения к двигателям не имеет ограничений в отношении количества и расположения цилиндров двигателя и в отношении системы зажигания.
Далее со ссылками на фиг. 1 будет описана конфигурация системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту изобретения. Хладагент для охлаждения двигателя циркулирует между двигателем и радиатором в каждой и систем циркуляции. Двигатель содержит блок 151 цилиндров и головку 101 блока цилиндров, установленную на блок 151 цилиндров через прокладку (не показана). Подача хладагента и в блок 151 цилиндров, и в головку 101 блока.
Система охлаждения двигателя по первому варианту содержит две системы 120, 160 циркуляции. Каждая из первой системы 120 циркуляции и второй системы 160 циркуляции образует независимый замкнутый контур, и каждая из них содержит радиатор 124, 164 и водяной насос 123, 163. Каждая система 120, 160 циркуляции далее может содержать датчик температуры жидкости и термостат для регулировки температуры жидкости (не показаны).
Первая система 120 циркуляции содержит первый проточный канал 30, сформированный в головке 101 блока. Головка 101 блока сформирована с впуском и выпуском для хладагента, каждый из которых сообщается к первым проточным каналом 30. Впуск для хладагента головки 101 блока соединен с выпуском для хладагента радиатора 124 трубой 121 подачи хладагента, а выпуск для хладагента головки 101 блока соединен с впуском для хладагента радиатора 124 трубой 122 отвода хладагента. Труба 121 подачи хладагента содержит водяной насос 123.
Вторая система 160 циркуляции содержит второй проточный канал 20, сформированный в головке 101 блока и третий проточный канал 152, сформированный в блоке 151 цилиндров. Третий проточный канал 152 блока 151 цилиндров содержит водяную рубашку, окружающую цилиндры. Второй проточный канал 20 головки 101 блока и третий проточный канал 152 блока 151 цилиндров соединены друг с другом через отверстие, сформированное в сопрягаемой поверхности между головкой 101 блока и блоком 151 цилиндров. В блок 151 цилиндров выполнен впуск для хладагента, сообщающийся с третьим проточным каналом 152, а в головке 101 блока выполнен выпуск для хладагента, сообщающийся со вторым проточным каналом 20. Впуск для хладагента блока 151 цилиндров соединен с выпуском для хладагента радиатора 164 трубой 161 подачи хладагента, а выпуск для хладагента головки 101 блока соединен с впуском для хладагента радиатора 164 трубой 162 отвода хладагента. Труба 161 подачи хладагента содержит водяной насос 163.
В головке 101 блока сформированы четыре впускных окна 2 для четырех цилиндров. Когда головка 101 блока расположена на верхней стороне в вертикальном направлении относительно блока 151 цилиндров, первый проточный канал 30 расположен на верхних сторонах впускных окон 2. Второй проточный канал 20 расположен так, чтобы по меньшей мере его часть была расположена на нижних сторонах впускных окон 2.
В настоящем описании далее, если не будет указано иное, позиционное соотношение компонентов будет описываться исходя из того, что головка 101 блока расположена на верхней стороне в вертикальном направлении относительно блока 151 цилиндров. Это допущение имеет целью лишь облегчить понимание описания и не несет какого -либо ограничительного значения для конфигурации цилиндров по настоящему изобретению. Конфигурация головки 101 блока, в частности, конфигурация первого проточного канала 30 и второго проточного канала 20 будет описана позднее.
Согласно конфигурации, показанной на фиг. 1, регулировку температуры жидкости можно осуществлять независимо двумя системами 120 и 160 циркуляции. Более конкретно, установлено, что во время холодного запуска двигателя температура хладагента, текущего в первом проточном канале 30 равна температуре хладагента, текущего во втором канале 20, и что по мере прогревания двигателя температура хладагента, текущего по первому проточному каналу 30 становится ниже, чем температура хладагента, текущего по второму проточному каналу 20. Поскольку хладагент, текущий по второму проточному каналу 20, является хладагентом, прошедшим через блок 151 цилиндров, его температура выше, чем температура хладагента на впуске блока 151 цилиндров. Следовательно, в конфигурации, показанной на фиг. 1, даже если температуры хладагентов на выходе из радиаторов 124 и 164 одинаковы, то когда хладагенты достигнут головки 101 блока, температура хладагента, текущего по второму проточному каналу 20, становится выше, чем температура хладагента, текущего по первому проточному каналу 30. Другими словами, хладагент, текущий по первому проточному каналу 30 удерживается при температуре ниже, чем температура хладагента, текущего по второму проточному каналу 20.
Далее следует описание базовой конфигурации головки 101 блока по первому варианту изобретения. Это описание будет основано на виде сверху и в видах в сечении головки 101 блока. В настоящем описании под базовой конфигурацией понимается конфигурация, не являющаяся конфигурацией первого проточного канала 30 и второго проточного канала 20, которая является лишь одним из признаков настоящего изобретения. Конфигурации первого проточного канала 30 и второго проточного канала 20 будут подробно описаны после пояснения базовой конфигурации.
Далее следует описание базовой конфигурации головки блока по первому варианту изобретения. На фиг. 2 приведен вид сверху первого варианта головки 101 блока. Конкретнее, фиг. 2 является видом сверху головки 101 блока, если смотреть со стороны поверхности 1b крепления крышки головки блока цилиндров, к которой крепится крышка головки блока. Поэтому, на фиг. 2 поверхность сопряжения с блоком цилиндров головки 101 блока является задней поверхность и не видна. В настоящем описании, как было указано выше, осевое направлен коленчатого вала определено как продольное направление головки 101 блока, а направление, перпендикулярное продольному направлению и параллельное поверхности сопряжения с блоком цилиндров головки 101 блока определено как направление ширины головки 101 блока. Из торцев 1c и 1d в продольном направлении торец 1d на стороне выходного конца коленчатого вала будет называться "задний торец", а торец 1с на противоположной стороне от него будет называться "передний торец".
Головка 101 блока согласно первому варианту является головкой четырехцилиндрового рядного двигателя с искровым зажиганием. Хотя на фиг. 1 это не показано, четыре камеры сгорания для четырех цилиндров сформированы рядом друг с другом на с одинаковыми интервалами в рядной конфигурации в продольном направлении в нижней поверхности (поверхности сопряжения с блоком цилиндров) головки 101 блока. В головке 101 блока выполнены отверстия 12 для установки свечей зажигания для соответствующих камер сгорания.
Впускные окна 2 и выпускные окна 3 открыты боковых поверхностях головки 101 блока. Более конкретно, впускные окна 2 открыты на правой боковой поверхности головки 101 блока, если смотреть со стороны переднего торца 1с, а выпускные окна открыты на левой боковой поверхности. Далее в настоящем описании боковая поверхность, расположенная на правой стороне, если смотреть со стороны переднего торца 1с головки 101 блока будет называться "правая боковая поверхность" головки 101 блока, а боковая поверхность, расположенная на левой стороне, будет называться "левая боковая поверхность" головки 101 блока. Впускные окна 2 проходят от соответствующих камер сгорания и независимо открыты на правой боковой поверхности головки 101 блока. Выпускные окна 3 соединены в единое выпускное окно 3 в головке 101 блока и это объединенное выпускное окно 3 открыто на левой боковой поверхности головки 101 блока. Поэтому далее в настоящем описании, где это уместно, выпускные окна 3 вместе с объединенным единым выпускным окном 3 могут совместно называться "выпускное окно 3". Соответственно, в настоящем описании правая сторона, если смотреть со стороны переднего торца 1с, может называться "сторона впуска", а левая сторона может называться "сторона выпуска".
Первый вариант головки 101 блока является головкой четырехклапанного двигателя внутреннего сгорания, в котором на каждом цилиндре имеется два впускных и два выпускных клапана. На верхней поверхности головки 101 блока имеется два отверстия 7 для установки впускных клапанов и два отверстия 8 для установки выпускных клапанов, окружающие каждое отверстие 12 для установки свечи зажигания. Отверстия 7 для установки впускных клапанов сообщаются с впускными окнами 2 в головке 101 блока, а отверстия 8 для установки выпускных клапанов сообщаются с выпускными окнами 3 в головке блока 101.
Отверстия 13, 14, 15 и 16 для установки крепежных болтов головки для крепления головки 101 блока к блоку цилиндров сформированы на внутренней стороне поверхности 1b крепления крышки головки. Болты крепления головки имеются в количестве 5 штук на каждой из левой и правой сторон относительно ряда камер сгорания. На впускной стороне каждое из отверстий 13 для установки крепежных болтов сформировано между двумя соседними впускными окнами 2, а отверстия 15 для установки крепежных болтов соответственно сформированы между передним торцом 1с и ближайшим к нему впускным окном и между задним торцом 1d и ближайшим к нему впускным окном 2. На выпускной стороне отверстия 14 для установки крепежных болтов соответственно сформированы между ответвлениями выпускных окон 3, отходящих к камерам сгорания, а отверстия 16 для установки крепежных болтов соответственно сформированы между передним торцом 1с и выпускным окном 3 и между задним торцом 1d и выпускным окном 3.
Далее следует описание внутреннего устройства первого варианта головки 101 блока со ссылками на сечения. Сечениями головки 101 блока, на которые следует обратить внимание являются сечение, включающее центральную ось отверстия 7 для установки впускного клапана и перпендикулярное продольному направлению головки 101 блока (сечение по линии А-А на фиг. 2), сечение, включающее центральную ось камеры сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки 101 блока (сечение по линии В-В на фиг. 2) и сечение, проходящее между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки 101 блока (сечение по линии С-С на фиг. 2).
Далее следует описание базовой конфигурации головки блока, если смотреть в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 3 представлено сечение, включающее центральную ось отверстия 7 для установки впускного клапана и перпендикулярное продольному направлению головки 101 блока (сечение по линии А-А на фиг. 2. На фиг. 3 показано состояние, когда впускной клапан 11 установлен в головку 101 блока. Как показано на фиг. 3, в поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров, являющейся нижней поверхностью головки 101 блока, сформирована шатровая камера 4 сгорания. Когда головка 101 блока установлена на блок цилиндров, камера 4 сгорания закрывает цилиндр сверху для образования замкнутого пространства. Когда замкнутое пространство, расположенное между головкой 101 блока и поршнем, определяется как камера сгорания, камеру сгорания 4 можно назвать потолочной поверхностью камеры сгорания.
Впускное окно 2 открыто на наклонной поверхности на правой стороне камеры 4 сгорания, если смотреть со стороны переднего торца головки 101 блока. Соединительный участок между впускным окном 2 и камерой сгорания 4, т.е. открытый конец впускного окна 2 на стороне камеры сгорания, служит как впускное отверстие, которое выполнено с возможностью открываться и закрываться впускным клапаном 11. Поскольку каждый цилиндр имеет два впускных клапана, каждая камера 4 сгорания сформирована с двумя впускными отверстиями впускного окна 2. Впуск впускного окна 2 открыт на правой боковой поверхности головки 101 блока. Впускное окно 2 проходит наклонно вниз и влево от впускного отверстия и разветвляется на два окна, и эти два ответвления окна соответственно сообщаются с впускными отверстиями, сформированными в камере 4 сгорания. На фиг. 3 показано ответвление 2L окна на стороне переднего торца двигателя в продольном направлении. Впускное окно 2 является окном, генерирующим безвихревой поток, которое может генерировать безвихревой поток в цилиндре.
В головке 101 блока сформировано отверстие 7 для установки впускного клапана для пропускания сквозь него стержня впускного клапана 11. В верхней поверхности головки 100 блока на внутренней стороне поверхности 1b крепления крышки головки расположена камера 5 для механизма привода впускного клапана, в которой расположен механизм, выполненный с возможностью привода впускного клапана 11. Отверстие 7 для установки впускного клапана проходит прямо наклонно вверх вправо от верхней поверхности впускного окна 2 рядом с камерой 4 сгорания до камеры 5 механизма привода впускного клапана. В отверстие 7 для установки впускного клапана запрессована клапанная втулка 9 для поддержки стержня впускного клапана 11. В сечение, показанное на фиг. 3, т.е. в плоское сечение, перпендикулярное продольному направлению, включена центральная ось L3 отверстия 7 для установки впускного клапана.
Выпускное окно 3 открыто на наклонной поверхности на левой стороне камеры 4 сгорания, если смотреть со стороны переднего торца головки 101 блока. Соединительный участок между выпускным окном 3 и камерой 4 сгорания, т.е. открытый конец выпускного окна 3 на стороне камеры сгорания, служит как выпускное отверстие, выполненное с возможностью открываться и закрываться выпускным клапаном (на фиг. 3 выпускной клапан не показан). Поскольку на каждом цилиндре имеется два выпускных клапана в каждой камере 4 сгорания сформированы два выпускных отверстия выпускного окна 3. Выпускное окно 3 имеет форму коллектора с восемью впусками (выпускными отверстиями), соответственно созданными для выпускных клапанов камер 4 сгорания и одним выпуском, открытым в левой боковой поверхности головки 101 блока. Выпуск выпускного окна 3 не расположен в сечении, показанном на фиг. 3.
В головке 101 блока имеется отверстие 8 для установки выпускного клапана, в которое вставляется стержень выпускного клапана. В верхней поверхности головки 101 блока на внутренней стороне поверхности 1b крепления крышки головки сформирована камера 6 для механизма привода выпускного клапана, в которую вставляется механизм, выполненный с возможностью привода выпускных клапанов. Отверстие 8 для установки выпускного клапана проходит прямо наклонно вверх влево от верхней поверхности выпускного окна, рядом с камерой 4 сгорания до камеры 6 для механизма привода выпускного клапана. В отверстие 8 для установки выпускного клапана запрессована клапанная втулка 10 для поддержки стержня выпускного клапана.
Далее следует описание базовой конфигурации головки блока цилиндров в сечении, включающем центральную ось камеры сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 4 показано сечение, включающее центральную ось L1 камеры 4 сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки 191 блока (сечение по линии В-В с фиг. 2). В головке 1012 блока сформировано отверстие12 для установки свечи зажигания. Отверстие 12 для установки свечи зажигания открыто на верхней части шатровой камеры 4 сгорания. Центральная ось L1 камеры 4 сгорания совпадает с центральной осью цилиндра, когда головка 101 блока установлена на блоке цилиндров.
Впускное окно 2, показанное на фиг. 4, является частью впускного окна, расположенной перед разветвлением. Два ответвляющихся окна, расположенные после разветвления, соответственно расположены с обеих сторон от плоского сечения, включающего центральную ось L1 камеры 4 сгорания и перпендикулярного продольному направлению и, поэтому, не включены в сечение, показанное на фиг. 4. В сечении, показанном на фиг. 4, видна часть выпускного окна 3, имеющая форму коллектора.
В боковой поверхности головки 101 блока на верхней стороне относительно впускного окна 2 сформировано отверстие 17 для установки инжектора распределенного впрыска. Центральная ось отверстия 17 для установки инжектора распределенного впрыска расположена в плоском сечении, включающем центральную ось L1 камеры 4 сгорания и перпендикулярным продольному направлению. Отверстие 17 для установки инжектора распределенного впрыска пересекает впускное окно 2 под острым углом, и открыто в участок 2с установки инжектора распределенного впрыска, утопленный вверх на верхней поверхности ответвляющейся части впускного окна 2. Конец сопла инжектора распределенного впрыска (не показан), установленного в отверстие 17 для установки инжектора распределенного впрыска, обнажен в участке 2с установки инжектора распределенного впрыска и впрыскивает топливо во впускное окно 2.
Отверстие 18 для установки инжектора непосредственного внутрицилиндрового впрыска сформировано в боковой поверхности головки 101 блока на нижней стороне относительно впускного окна 2. Центральная ось отверстия 18 для установки инжектора непосредственного внутрицилиндрового впрыска расположена в плоском сечении, включающем центральную ось L1 камеры 4 сгорания и перпендикулярным продольному направлению. Отверстие 18 для установки инжектора непосредственного внутрицилиндрового впрыска открыто в камеру сгорания. Инжектор непосредственного внутрицилиндрового впрыска (не показан), установленный в отверстие 18 для установки инжектора непосредственного внутрицилиндрового впрыска, впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр.
Далее следует описание базовой конфигурации головки блока, если смотреть сечении, проходящим между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 5 представлено сечение, проходящее между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки 101 блока (сечение по линии С-С с фиг. 2). В головке 101 блока сформировано отверстие 13 для установки крепежного болта головки на стороне впуска, проходящее вертикально вниз от камеры 5 для механизма привода впускного клапана, и отверстие 14 для установки крепежного болта головки на стороне выпуска, проходящее вертикально вниз от камеры 6 для механизма привода выпускного клапана. Отверстия 13 и 14 для установки крепежных болтов головки перпендикулярны поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров и открыты на поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров. Сечение, показанное на фиг. 5, является сечением, содержащее центральные оси отверстий 13 и 14 для установки крепежных болтов головки и перпендикулярное продольному направлению.
В сечении, показанном на фиг. 5, видна общая часть выпускного окна 3, имеющая форму коллектора. Общая часть выпускного окна 3, имеющая форму коллектора открыта на левой боковой поверхности головки 101 блока. Выпускные окна 3 соединяются в одно внутри головки 101 блока так, чтобы не затрагивать отверстия 14 для установки крепежных болтов.
Далее следует описание конфигураций проточных каналов в первом варианте головки 101 блока. В описании будут даны ссылки на сечения головки 101 блока и видимый насквозь вид в перспективе, иллюстрирующий прохождение потока хладагента внутри головки 101 блока.
Ниже следует описание конфигураций проточных каналов в первом варианте головки блока. Сначала, перед описание конфигураций проточных каналов в головке блока будут определены основные сечения головки блока для описания. В настоящем описании определены четыре основные сечения. Основные сечения, определенные ниже, также относятся и к варианту со второго по пятый.
1. Поверхность сопряжения с блоком цилиндров (первая основное сечение). Поверхность 1а сопряжения с блоком цилиндров, показанная на фиг. 3, 4 и 5, является первым основным сечением. Когда головка 101 блока установлена на блоке цилиндров, поверхность 1а сопряжения с блоком цилиндров является плоским сечением, перпендикулярным центральным осям цилиндров в блоке цилиндров.
2. Центральное плоское сечение в продольном направлении головки блока (второе основное сечение). На фиг. 4 показана центральная ось L1 камеры 4 сгорания. Это второе основное сечение является виртуальным плоским сечением, содержащей центральные оси L1 камер 4 сгорания и параллельным продольному направлению. Это плоское сечение будет называться "продольное плоское сечение головки блока". На фиг. 3 и 5 эта центральное продольное плоское сечение S1 головки блока показано штрихпунктирной линией. В сечении, показанном на фиг. 4, центральное продольное плоское сечение S1 головки блока совпадает с центральной осью L1 камеры 4 сгорания. Когда головка 101 блока установлена на блок цилиндров, центральное продольное плоское сечение S1 головки блока является плоским сечением, содержащим центральные оси цилиндров блока цилиндров.
3. Сечение по центральной линии впускных окон (третье основное сечение). На фиг. 3, 4 и 5 показана штрихпунктирная линия, обозначенная позицией S2. Эта штрихпунктирная линия S2 представляет сечение по центральной линии впускных окон, являющуюся третьим основным сечением. Сечение по центральной линии впускных окон является виртуальным сечением, определенным как сечение, включающее центральные линии впускных окон 2. Далее, со ссылками на фиг. 8-11 центральная линия впускного окна 2 и сечение по центральной линии впускных окон будут описаны более подробно.
На фиг. 9 приведен вид сбоку впускного окна 2 первого варианта головки блока и его центральная линия L2. На фиг. 9 показана форма впускного окна 2, если смотреть со стороны переднего торца головки блока, предполагая, что внутренняя часть головки блока прозрачна. Центральная линия L2 определена как линия, проходящая через центры сечений каждое из которых перпендикулярно направлению поток во впускном окне 2. Соответственно, на фиг. 9 расстояние от верхней поверхности 2а впускного окна 2 для центральной линии L2 равно расстоянию от нижней поверхности 2b впускного окна 2 до центральной линии L2. В первом варианте, поскольку впускное окно 2 проходит по существу по прямой от его впускного отверстия до выпускного отверстия, центральная линия L2 также показана как прямая линия в плоскости проекции (плоском сечении, перпендикулярном продольному направлению головки блока). Участок 2с крепления инжектора распределенного впрыска и участок 2d установки впускного клапана, в который вставляется шток впускного клапана, выполнены выступающими вверх от верхней поверхности 2а впускного окна. Эти выступающие участки не должны приниматься во внимание при расчете положения центральной линии L2.
На фиг. 8 приведен вид в перспективе, иллюстрирующий впускные окна 2 первого варианта головки блока и ее сечение S2 по центральной линии. На фиг. 8 показана форма впускных окон 2 и взаимное расположение впускных окон 2 и сечение S2 по центральной линии, предполагая при просмотре, что внутренняя часть головки блока прозрачна. На фиг. 8 видно, что впускные окна разветвляются на два ответвляющихся окна 2L и 2R. Хотя на чертеже это не показано, центральная линия L2 также разветвляется на две центральные линии внутри впускного окна 2, и эти две ответвляющиеся центральные линии, соответственно, проходят через центры сечений ответвляющихся окон 2L и 2R. Центральные линии L2 становятся прямыми линиями при проекции на плоское сечение, перпендикулярное продольному направлению головки блока. Соответственно, сечение S2 по центральной линии впускных окон, содержащее эти центральные линии L2, является плоским сечением, перпендикулярным плоскому сечению, перпендикулярному продольному направлению головки блока. Из поверхностей стенки, образующей впускное окно 2, поверхность, расположенная на стороне центрального продольного плоского сечения S1 головки блока относительно сечения S2 по центральной линии впускных окон, будет называться "верхняя поверхность", а поверхность, расположенная на стороне поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров относительно сечения S2 по центральной линии впускных окон, будет называться "нижняя поверхность".
На фиг. 11 приведен вид сбоку модификации впускного окна 2 и его центральной линии L2. Соответствующие участки модификации обозначены теми же позициями, что и участки первого варианта. В этой модификации впускное окно 2 имеет форму, которая на некотором расстоянии от ее впуска проходит прямо, а затем плавно изгибается вертикально вниз к ее выпускному отверстию. Соответственно в плоскости проекции (плоском сечении, перпендикулярном продольному направлению головки блока) центральная линия L2 будет прямой на участке от впускного отверстия впускного окна 2 до некоторой точки, после которой она становится кривой, плавно изгибающейся вниз к выпускному отверстию впускного окна 2.
На фиг. 10 представлен вид в перспективе, иллюстрирующий модификацию впускных окон 2 и сечения S2 по центральной линии. На фиг. 10 видно, что впускное окно 2 имеет прямую форму до разветвления на два ответвляющихся окна 2L и 2R, которые затем изгибаются. Сечение S2 по центральной линии в этой модификации образовано плоским сечением и криволинейной плоскостью, в соответствии с формой впускных окон 2. Соответственно, сечение S2 по центральной линии впускных окон не обязательно является плоским сечением, и может быть комбинацией плоского сечения и криволинейной плоскости, или множества криволинейных плоскостей с разной кривизной, в зависимости от формы впускных окон 2.
4. Сечение по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов (четвертое основное сечение). На фиг. 3 показана центральная ось L3 отверстия 7 для установки впускного клапана. Эта центральная ось L3 отверстия 7 для установки впускного клапана также является центральной осью впускного клапана 11. Четвертое основное сечение является виртуальным плоским сечением, содержащим центральные оси L3 отверстий 7 для установки впускных клапанов и параллельным продольному направлению. Это плоское сечение будет называться "сечение по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов". На фиг. 4 и 5 сечение S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов показано штрихпунктирной линией. На сечении, показанном на фиг. 3, сечение S3 по центральной оси отверстий для установки клапанов совпадает с центральной осью L3 отверстия 7 для установки впускного клапана.
На фиг. 13 приведен вид сбоку впускного окна 2 и отверстия 7 для установки впускного клапана, а также его центральная ось L3 в первом варианте головки блока. На фиг. 13 показаны формы впускного окна 2 и отверстия 7 для установки впускного клапана, если смотреть со стороны переднего торца головки блока, предполагая, что внутренняя часть головки блока прозрачна. Кольцевое седло 2f клапана запрессовано во впускное отверстие впускного окна 2. Центральная ось L3 отверстия 7 для установки впускного клапана совпадает с центральной осью седла 2f клапана.
На фиг. 12 представлен вид в перспективе, иллюстрирующий впускные окна 2 и отверстия 7 для установки впускных клапанов, а также сечение S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов в первом варианте головки блока. На фиг. 12 показана форма передних концов впускных окон 2 и взаимное расположение отверстий 7 для установки впускных клапанов и сечения S3 по центральной оси отверстий для установки впускного клапана, предполагая, что внутренняя часть головки блока прозрачна. Сечение S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов является плоским сечением, в котором параллельно друг другу лежат центральные оси L3 отверстий 7 для установки впускных клапанов впускных окон 2.
Далее со ссылками на фиг. 6 и 7 будут описаны двойные проточные каналы для хладагента, проходящие в первом варианте головки блока и форма первого проточного канала, по которому течет низкотемпературный хладагент. На фиг. 6 представлен видимый насквозь вид в перспективе, иллюстрирующий впускные окна 2 и первый проточный канал 30 в первом варианте головки блока. На фиг. 6 показана форма первого проточного канала 30 и взаимное расположение первого проточного канала, впускных окон 2 и направляющих втулок 9 клапанов, если предположить, что внутренняя часть головки блока прозрачна.
Первый проточный канал 30 расположен на верхней стороне ряда впускных окон 2 в головке блока. Первый проточный канал 30 проходит в направлении ряда впускных окон 2, т.е. в продольном направлении головки блока, вдоль верхних поверхностей 2а впускных окон 2.
Первый проточный канал 30 имеет модульную структуру для каждого впускного окна 2. На фиг. 6 структура участка, окруженного штриховой линией является модулем первого проточного канала 30. Этот модуль содержит пару кольцевых каналов, соответственно расположенных вокруг левой и правой направляющими втулками 9 клапанов (точнее, вокруг отверстий для установки впускных клапанов) впускного окна 2. Каждый кольцевой канал содержит внутренний проточный канал 31, проходящий на стороне продольного центрального плоского сечения головки блока относительно направляющей втулки 9 клапана, и внутренний проточный канал 32, расположенный на стороне боковой поверхности головки блока относительно направляющей втулки 9 клапана. И внутренний канал 31 и внешний канал 32 являются каналами, изогнутыми дугой, и являются осесимметричными относительно направляющей втулки 9 клапана. Далее, внутренний проточный канал 31 и внешний проточный канал 32 имеют по существу одинаковую площадь проходного сечения.
Модуль содержит первый соединительный канал 34, соединяющий левый и правый кольцевые каналы, каждый из которых содержит внутренний проточный канал 31 и внешний проточный канал 32. Первый соединительный канал 34 расположен над пространством между левым и правым ответвляющимися окнами впускного окна 2 на стороне средней части головки блока относительно направляющих втулок 9 клапанов. Первый соединительный канал 34 является проточным каналом, проходящим в продольном направлении и непрерывно сообщающимся с левым и правым внутренними проточными каналами 31. Выражение "непрерывно сообщающийся" означает, что направление потока во внутреннем проточном канале 31 и направление потока в первом соединительном канале 34 совпадают друг с другом в положении соединения между внутренним проточным каналом 31 и первым соединительным каналом 34. Внешний проточный канал 32 сообщается с положением соединения между внутренним проточным каналом 31 и первым соединительным каналом 34.
Первый проточный канал 30 содержит вторые соединительные каналы 33, каждый из которых соединяет соседние модули. Второй соединительный канал 33 распложен над пространством между соседними двумя впускными окнами 2 н стороне боковой поверхности головки блока относительно направляющих втулок 9 клапанов. Второй соединительный канал 33 является проточным каналом, проходящим в продольном направлении и непрерывно сообщающимся с внешними проточными каналами 32 соседних модулей. Внутренний проточный канал 31 сообщается с положением соединения между внешним проточным каналом 32 и вторым соединительным каналом 33. В первом проточном канале 30 первые соединительные каналы 34, расположенные на стороне средней части головки блока относительно направляющих втулок 9 клапанов, и вторые соединительные каналы 33, расположенные на стороне боковой поверхности головки блока относительно направляющих втулок 9 клапанов, расположены чередуясь в продольном направлении так, чтобы охватывать между собой кольцевые каналы, каждый из которых содержит внутренний проточный канал 31 и внешний проточный канал 32.
В обоих концевых положениях первого проточного канала 30 расположены, соответственно впускной проточный канал 35 и выпускной проточный канал 36. Впускной проточный канал 35 проходит прямо в продольном направлении от кольцевого канала, ближайшего к заднему торцу головки блока, к заднему торцу головки блока и сообщается с первым отверстием 37, открытым в заднем торце. Первое отверстие 37 является впуском для хладагента, сформированным в головке блока и с первым отверстием 37 соединена труба подачи хладагента первой системы циркуляции. Выпускной проточный канал 36 проходит прямо в продольном направлении от кольцевого канала, ближайшего к переднему торцу головки блока до переднего торца головки блока и сообщается со вторым отверстием 38, открытым в переднем торце. Второе отверстие 38 является выпуском для хладагента и со вторым отверстием 38 соединена труба отвода хладагента. Альтернативно, может применяться конфигурация, в которой второе отверстие 38 используется как впуск для хладагента, а первое отверстие 27 используется как выпуск для хладагента, тем самым подавая хладагент со стороны переднего торца головки блока и отводя хладагент со стороны заднего торца головки блока.
Первый проточный канал 30 сформирован в головке блока с использованием песчаного стержня при отливке головки блока. Песчаный стержень для формирования первого проточного канала 30 отличается от песчаного стержня для формирования второго проточного канала. Впускной проточный канал 35 и выпускной проточный канал 36 являются проточными каналами, сформированными опорами стержня, которые поддерживают песчаный стержень с обеих сторон, а первое отверстие 37 и второе отверстие 38 являются отверстиями для удаления песка, которые сформированы при удалении опор песчаного стержня. То есть, в первом варианте головки блока отверстия для удаления песка, сформированные при формировании первого проточного канала 30 с помощью песчаного литейного стержня, используются как впуск и выпуск для хладагента.
Хладагент входит в первый проточный канал 30 из первого отверстия 37, являющегося впуском для хладагента, проходит по первому проточному каналу 30 и выходит через отверстие 38, являющееся выпуском для хладагента. По пути хладагент течет по кольцевым каналам, соответственно окружающим направляющие втулки 9 клапанов (точнее, отверстия для установки впускных клапанов). Площади сечения внутреннего проточного канала 31 и внешнего проточного канала 32, образующих кольцевой канал, равны друг другу и длины проточных каналов от первого соединительного канала 34 (или второго соединительного канала 43) до второго соединительного канала 34 (или первого соединительного канала 33) по существу равны друг другу, когда хладагент проходит по внешнему проточному каналу 31 и когда хладагент проходит по внутреннему проточному каналу 32. Следовательно, хладагент течет равномерно по внутреннему проточному каналу 31 и внешнему проточному каналу 32 в каждом кольцевом канале так, чтобы хладагент не застаивался в первом проточном канале 30.
На фиг. 7 представлена диаграмма, иллюстрирующая взаимное расположение впускного окна 2, болта 19 крепления головки и первого проточного канала 30 в первом варианте головки блока. На фиг. 7 показана форма первого проточного канала 30 проходящего вокруг направляющей втулки 9 клапана и взаимное расположение впускного окна 2, первого проточного канала 30 и болта 19 крепления головки, если смотреть со стороны переднего торца головки блока, предполагая, что внутренняя часть головки блока прозрачна. Болт 19 крепления головки, показанный на фиг. 7, расположен между передним торцом головки блока и ближайшим к нему впускным окном. Первый проточный канал 30 проходит по средней части головки блока относительно болта 19 крепления головки.
То же относится и к взаимному расположению болтов крепления головки, каждый из которых расположен между двумя соседними впускными окнами 2, и первого проточного канала 30. Первый проточный канал 30 расположен так, чтобы проходить через области, находящиеся ближе к средней части головки блока относительно болтов 19 крепления головки. Если предположить, что первый проточный канал 30 проходит на стороне боковой поверхности головки блока относительно болтов крепления головки, то поскольку впускные окна 2 проходят наклонно вверх к боковой поверхности головки блока, не существует альтернативы, кроме как пропустить первый проточный канал 30 в высоком положении в направлении высоты головки блока. При такой конфигурации в первом проточном канале 30 могут возникать воздушные пробки, препятствующие циркуляции хладагента. В этой связи, поскольку высота верхних поверхностей 2а впускных окон 2 уменьшается в областях, приближающихся к средней части головки блока относительно болтов крепления головки, можно пропустить первый проточный канал 30 по существу прямо в продольном направлении без формирования локальный участков, проходящих по высоким положениям.
Далее следует описание, со ссылками на сечения, конфигурации проточных каналов для хладагента, включая первый поточный канал, в головке блока, в частности, взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов, включая второй проточный канал.
Ниже следует описание конфигураций проточных каналов для хладагента в головке блока, если смотреть в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки клапана и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 3 показаны формы сечения первого проточного канала и второго проточного канала в головке 101 блока в сечении, включающем центральную ось L3 отверстия 7 для установки впускного клапана и перпендикулярном продольному направлению. Далее, на фиг. 3 показано взаимное расположение между первым проточным каналом и другими компонентами, включая второй проточный канал в головке 101 блока. В сечении, показанном на фиг. 3 области, обозначенные позициями 20a, 20b, 20c, 20d и 20e, являются сечениями участков второго проточного канала. Далее при упоминании, например, области, обозначенной позицией 20a, она будет называться "участок 20а". второго проточного канала или "второй проточный канал 20а". Хотя участки 20a, 20b, 20c, 20d и 20e второго проточного канала на сечении, приведенном на фиг. 3, отделены друг от друга, внутри головки 101 блока эти участки соединяются в один канал.
На сечении, представленном на фиг. 3, рядом с верхним участком шатра камеры 4 сгорания расположен участок 20а второго проточного канала, проходящий в области, расположенной между верхней поверхностью 3а рядом с выпускным отверстием выпускного окна 3 и верхней поверхностью 2а рядом с впускным отверстием впускного окна 2. Участок 20b второго проточного канала расположен между нижней поверхностью 3b выпускного окна 3 и поверхностью 1а сопряжения с блоком цилиндров. Участок 20b второго проточного канала открыт на поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров и сообщается с проточным каналом на стороне блока цилиндров. Участок 20d и участок 20е второго проточного канала соответственно расположены по обе стороны от центральной оси отверстия 8 для установки выпускного клапана. Участки 20a, 20b, 20d и 20e второго проточного канала образуют водяную рубашку, окружающую выпускное окно 3 так, чтобы охлаждать выпускное окно 3 и выпускной клапан. Далее, участок 20а второго проточного канала охлаждает периферию камеры сгорания, которая нагревается до высокой температуры.
На сечении, приведенном на фиг. 3, участок 20с второго проточного канала расположен между сечением S2 по центральной линии впускных окон и поверхностью 1а сопряжения с блоком цилиндров, более конкретно, между нижней поверхностью 2b впускного окна 2 и поверхностью 1а сопряжения с блоком цилиндров. Рядом с ответвляющимся участком впускного окна 2 участок 20с второго проточного канала расположен приблизительно напротив внешнего проточного канала 32 первого проточного канала и впускное окно 2 находится между ними. Участок 20с второго проточного канала открыт на поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров. Отверстие в поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров сообщается с проточным каналом для хладагента в блоке цилиндров. Хладагент, прошедший через блок цилиндров, подается в участок 20с второго проточного канала через отверстие в поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров.
На сечении, представленном на фиг. 3, внутренний проточный канал 31 первого проточного канала расположен между сечением S2 по центральной линии впускных окон и центральным продольным плоским сечением S1 головки блока. Более конкретно, внутренний канал 31 первого проточного канала расположен на стороне центрального продольного плоского сечения S1 относительно сечение S3 отверстий для установки впускных клапанов, а внешний проточный канал 32 первого проточного канала расположен на стороне сечения S2 по центральной линии впускных окон относительно сечения S3 отверстий для установки впускных клапанов. Внутренний проточный канал 31 расположен на стороне, противоположной верхней части шатровой камеры 4 сгорания с участком 20а второго проточного канала, расположенным между ними. Внутренний проточный канал 31 имеет поперечное сечение удлиненной формы, имеет поперечное сечение удлиненной формы, проходящее в направлении центральной оси L3 отверстия 7 для установки впускного клапана и находится рядом с поверхностью стенки отверстия 7 для установки впускного клапана. Внешний проточный канал 32расположен рядом с ответвляющейся частью впускного окна 2 перед отверстием 7 для установки впускного клапана. Внешний проточный канал 32 имеет форму сечения близкую к треугольной, одна сторона которой параллельна верхней поверхности 2а впускного окна 2, а другая сторона, которой параллельна поверхности стенки отверстия 7 для установки впускного клапана, и расположен рядом с поверхностью стенки отверстия 7 для установки впускного клапана и рядом с верхней поверхностью 2а впускного окна 2.
Согласно вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 3, верхняя поверхность 2а впускного окна 2, в частности, верхняя поверхность 2а перед отверстием 7 для установки впускного клапана, может эффективно охлаждаться внешним проточным каналом 32 и внутренним проточным каналом 31 первого проточного канала, в котором течет хладагент, температура которого ниже, чем температура хладагента, текущего по второму проточному каналу, охлаждающего выпускное окно 3. Во впускном окне 2, генерирующем безвихревой поток, воздух течет, прилипая к верхней поверхности 2а впускного окна 2. Поэтому воздух, текущий во впускном окне 2, можно эффективно охлаждать, охлаждая верхнюю поверхность 2а впускного окна 2 хладагентом, имеющим низкую температуру.
Участок 20а второго проточного канала расположен между верхней частью шатровой камеры 4 сгорания и внутренним каналом 31 первого проточного канала. Поскольку теплота, генерируемая в камере 4 сгорания, поглощается участком 20а второго проточного канала, прямой теплоперенос из камеры 4 сгорания во внутренний проточный канал 31 подавляется. Соответственно, предотвращается нагревание хладагента во внутреннем проточном канале 31 теплотой, генерируемой камерой 4 сгорания, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего по впускному окну 2.
Теплоперенос от поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров к нижней поверхности 2b впускного окна 2 можно подавить участком 20с второго проточного канала. Температура хладагента, охлаждающего сторону нижней поверхности 2b впускного окна 2 выше, чем температура хладагента, охлаждающего сторону верхней поверхности 2а впускного окна 2 и, поэтому, хладагент не переохлаждает нижнюю поверхность 2b впускного окна 2, на которой происходит сильная адгезия топлива, выпрыскиваемого инжектором распределенного впрыска То есть, с помощью участка 20с второго проточного канала нижнюю поверхность 2 впускного окна 2 можно умеренно охлаждать в такой степени чтобы не предотвращать испарение топлива.
Далее следует описание конфигурации проточных каналов для хладагента головки блока если смотреть в сечении, включающем центральную ось камеры сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 4 приведены формы сечений первого проточного канала и второго проточного канала головки 101 блока в плоскости, содержащей центральную ось L1 камеры 4 сгорания и перпендикулярной продольному направлению. Далее, на фиг. 4 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 101 блока, включая второй проточный канал. На сечении, показанном на фиг. 4, области, обозначенные позициями 20f, 20g и 20h являются сечениями участков второго проточного канала. Хотя участки 20f, 20g и 20h второго проточного канала на сечении по фиг. 4 являются отделенными друг от друга, эти участки соединены в один с участками 20a, 20b, 20c, 20d и 20е, показанными на фиг. 3, внутри головки 101 блока.
На сечении, показанном на фиг. 4, ряжом с открытым концом 12а отверстия 12 для установки свечи зажигания, на стороне впуска относительно центрального продольного плоского сечения S1 головки блока расположен участок 20g второго проточного канала. Участок 20g второго проточного канала расположен рядом с поверхностью стенки на стороне впуска переднего концевого участка отверстия 12 для установки свечи зажигания между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Рядом с открытым концом 12а отверстия 12 для установки свечи зажигания расположен участок 12f второго проточного канала, который находится на стороне выпуска относительно центрального продольного плоского сечения S1 головки блока. Участок 20f второго проточного канала проходит вдоль поверхности стенки переднего конца отверстия 12 для установки свечи зажигания на стороне выпуска, и вдоль поверхности стенки камеры 4 сгорания на стороне выпуска. Участок 20h второго проточного канала расположен над участком 20f второго проточного канала. Участки 20f и 20h второго проточного канала образуют водяную рубашку, окружающую выпускное окно 3, вместе с участками 20а, 20b, 20d и 20e, показанными на фиг. 3. Участок 20g второго проточного канала охлаждает периферию камеры 4 сгорания, которая нагревается до высоко температуры, в частности, периферию отверстия 12 для установки свечи зажигания.
На сечении, показанном на фиг. 4, первый соединительный канал 34 первого проточного канала расположен между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока и сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Первый соединительный канал 34 центральным продольным плоским сечением S1 головки блока имеет удлиненное скругленное прямоугольное сечение, по существу параллельное сечению S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов и имеет площадь проходного сечения равную сумме проходных сечений внешнего проточного канала 32 и внутреннего проточного канала 31, показанных на фиг. 3. Первый соединительный канал 34 расположен на стороне, противоположной открытому концу 12а отверстия 12 для установки свечи зажигания и между ними расположен участок 20g второго проточного канала.
Согласно вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 4, теплота, генерируемая камерой 4 сгорания, поглощается участком 20g второго проточного канала, расположенного между первым соединительным каналом 34 первого проточного канала и верхней частью камеры 4 сгорания. Поэтому непосредственный теплоперенос от камеры сгорания к первому соединительному каналу 34 подавляется. Соответственно, предотвращается повышение температуры хладагента, текущего по первому проточному каналу, что вызвало бы снижение эффективности охлаждения воздуха, текущего через впускное окно 2.
Далее следует описание проточных каналов в головке блока, если смотреть в сечении, проходящим между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 5 показаны формы сечения первого проточного канала и второго проточного канала головки 101 блока в сечении, проходящим между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярном продольному направлению. Далее, на фиг. 5 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки10 блока, включая второй проточный канал. В сечении, показанном на фиг. 5, области, обозначенные позициями 20i, 20j и 20p являются сечениями участков второго проточного канала. Хотя эти участки 20i, 20j и 20p на фиг. 5 показаны отделенными друг от друга, внутри головки 10 блока они соединяются в один с участками 20f, 20b, 20c, 20d, и 20e, показанными на фиг. 3 и участками 20f, 20g, 20h, показанными на фиг. 4.
На сечении, показанном на фиг. 5, участок 20i второго проточного канала расположен между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока и отверстием 14 для установки крепежного болта головки на стороне выпуска. Участок 20j второго проточного канала расположен между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока и отверстием 13 для установки крепежного болта головки на стороне впуска. И участок 20i, и участок 20j второго проточного канала открыты на поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров. Далее, участок 20i и участок 20j второго проточного канала сообщаются друг с другом в средней части головки 101 блока. Участок 20р второго проточного канала открыт на поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров. Участки 20i т 20рвторого проточного канала образуют водяную рубашку, окружающую выпускное окно 3 вместе с участками 20a, 20b, 20d и 20e, показанными на фиг. 3 и участками 20f, 20g и 20h, показанными на фиг. 4. Участок 20j второго проточного канала охлаждает участок между участками передних концов двух соседних впускных окон.
На сечении, показанном на фиг. 5 второй соединительный канал 33 первого проточного канала расположен между сечением S2 по центральной линии впускных окон и сечением S3 отверстий установки впускных клапанов. Второй соединительный канал 33 имеет удлиненное скругленное прямоугольное сечение, по существу параллельное сечению S3 отверстий установки впускных клапанов и площадь его проходного сечения по существу равна сумме площадей проходных сечений внешнего проточного канала 32 и внутреннего проточного канала 31, показанных на фиг. 3. Второй соединительный канал 33 расположен на стороне, противоположной поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров и между ними расположен участок 20j второго проточного канала.
В вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 5, теплота, переносимая от поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров, поглощается участком 20j второго проточного канала, расположенным между поверхностью 1а сопряжения с блоком цилиндров и вторым соединительным каналом 33 первого проточного канала. Следовательно, предотвращается повышение температуры хладагента, текущего в первом проточном канале, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 2.
На сечении, показанном на фиг. 5, второй соединительный канал 33 первого проточного канала расположен в области, находящейся ближе к средней части головки 101 блока относительно отверстия 13 для установки болта крепления головки на стороне впуска. Если предположить, что второй соединительный канал 33 расположен на стороне боковой поверхности головки блока относительно отверстия 13 для установки крепежного болта головки, положение этого второго соединительного канала 33 в направлении высоты головки блока будет высоким. При такой конфигурации имеется возможность того, что воздух, остающийся во втором соединительном канале 33, выходить не будет, тем самым препятствуя циркуляции хладагента. В этой связи согласно взаимному расположению, показанному на фиг. 5, поскольку имеется возможность пропустить первый проточный канал по существу прямо в продольном направлении, можно предотвратить образование воздушных пробок в первом проточном канале.
Далее следует описание конкретных примеров применения системы охлаждения двигателя, содержащего головку 101 блока в первом варианте, сконфигурированную как описано выше.
Сначала будет описан пример 1 применения первого варианта. На фиг. 14 показан пример 1 применения, в котором первый вариант системы охлаждения двигателя применяется в двигателе с турбонаддувом. Конфигурация самой системы охлаждения двигателя эквивалентна базовой конфигурации системы охлаждения двигателя, показанной на фиг. 1. Соответственно, на фиг. 14 компоненты, эквивалентные компонентам системы охлаждения двигателя, показанной на фиг. 1, обозначены теми же позициями. Совпадающие части описания этих эквивалентных компонентов будут опущены или упрощены.
В системе двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом турбокомпрессор 131 соединен с впускным каналом 130, сообщающимся с головкой 101 блока, а после турбокомпрессора 131 установлен промежуточный охладитель 132. В примере 1 применения, показанном на фиг. 14, промежуточный охладитель 132 встроен в первую систему 120 циркуляции, и низкотемпературный хладагент, текущий по первой системе 120 циркуляции, используется для теплообмена с воздухом в промежуточном охладителе 132. Более конкретно, промежуточный охладитель 132 расположен в трубе 121 подачи хладагента, и хладагент, используемый для теплообмена в промежуточном охладителе 132, подается в первый проточный канал 30, выполненный в головке 101 блока. В примере 1 применения, показанном на фиг. 14, в трубе 122 отвода хладагента установлен датчик 125 температуры хладагента, который измеряет температуру хладагента, прошедшей по первому проточному каналу 30. Данные измерений температуры используются как информация для регулировки частоты вращения водяного насоса 123.
Далее следует описание примера 2 применения первого варианта. На фиг. 15 показан пример 2 применения, в котором система охлаждения двигателя по первому варианту применена к гибридной системе. Конфигурация самой системы охлаждения двигателя эквивалентна базовой конфигурации, показанной на фиг. 1. Соответственно, на фиг. 15 компоненты, эквивалентные компонентам системы охлаждения двигателя по фиг. 1 обозначены теми же позициями. Совпадающий части описания этих компонентов опущены или упрощены.
Гибридная система, в которой применяется комбинация двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя содержит инвертор 135. В примере 2 применения, показанном на фиг. 15, инвертор 135 встроен в первую систему 120 циркуляции и низкотемпературный хладагент, текущий по первой системе 120 циркуляции, применяется для охлаждения инвертора 135. Более конкретно, инвертор 135 расположен в трубе 121 подачи хладагента и хладагент, используемый для охлаждения инвертора 135, подается в первый проточный канал 30, выполненный в головке 101 блока. Кроме того, в примере 2 применения, показанном на фиг. 15, в трубе 122 отвода хладагента установлен датчик температуры 125.
Далее следует описание второго варианта настоящего изобретения со ссылками на чертежи. Базовая конфигурация второго варианта головки блока совпадает с базовой конфигурацией первого варианта головки блока. Соответственно, описание базовой конфигурации первого варианта головки блока полностью применимо ко второму варианту и, следовательно, его повторение опускается.
Второй вариант головки блока содержит два проточных канала для хладагента и раздельные системы циркуляции. Во время холодного запуска температура хладагента, текущего по первому проточному каналу, равна температуре хладагента, текущего по второму проточному каналу, а по мере прогревания двигателя в первом проточном канале течет хладагент с температурой ниже, чем у хладагента, текущего по второму проточному каналу. Головка блока по второму варианту отличается от головки блока по первому варианту конфигурацией первого проточного канала. Ниже следует описание конфигурации первого проточного канала второго варианта головки блока. Описание будет основано на видах в сечении головки блока и видимом насквозь виде в перспективе, показывающем проточный канал внутри головки блока. На чертежах компоненты, эквивалентные компонентам первого варианта, обозначены теми же позициями. Конфигурация второго проточного канала остается такой же, что и в первом варианте головки блока. Соответственно, части описания конфигурации второго проточного канала второго варианта головки блока, совпадающие с описанием второго варианта головки блока, опускаются.
Ниже следует описание конфигураций проточных каналов второго варианта головки блока. Из двух проточных каналов, выполненных во втором варианте головки блока форма первого проточного канала, в котором течет низкотемпературный хладагент, будет описана со ссылками на фиг. 19. На фиг. 19 приведен видимый насквозь вид в перспективе впускных окон 2 и первого проточного канала 40 второго варианта головки блока. На фиг. 19 показана форма первого проточного канала 40 и взаимное расположение первого проточного канала 40, впускных окон 2 и направляющих втулок 9 клапанов, если предположить, что внутренняя часть головки блока прозрачна.
Первый проточный канал 40 расположен на верхней стороне ряда впускных окон 2 в головке блока. Первый проточный канал 40 проходит в направлении ряда впускных окон 2, т.е. в продольном направлении головки блока, вдоль верхних поверхностей 2а впускных окон 2.
Первый проточный канал 40 имеет модульную структуру для каждого впускного окна 2. На фиг. 19 структура участка, выделенного штриховой линией, является модулем первого проточного канала 40. Этот модуль содержит пару дугообразных проточных каналов 41, соответственно огибающих левую и правую направляющие втулки 9 впускных клапанов (точнее, отверстия для установки впускных клапанов) впускного окна 2. Каждый дугообразный проточный канал 41 является проточным каналом, изогнутым дугой вокруг периферии направляющей втулки 9 и, соответственно, проходящим между левой и правой направляющими втулками со стороны боковой поверхности головки блока к средней части головки блока относительно направляющих втулок 9. Левый и правый дугообразные проточные каналы 41 являются симметричными относительно плоского сечения, делящего впускное окно на левую и правую части (плоское сечение, включающее центральную ось камеры сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки блока).
Модуль содержит первый соединительный канал 43, соединяющий левый и правый дугообразные каналы 41. Первый соединительный канал 43 расположен над пространством между левым и правым ответвляющимися окнами впускного окна 2 в средней части головки блока относительно направляющих втулок 9 клапанов. Первый соединительный канал 43 является изогнутым каналом, выгибающимся к средней части головки блока и непрерывно сообщающимся с левым и правым дугообразными проточными каналами 41.
Первый проточный канал 40 содержит вторые соединительные каналы 42, каждый из которых соединяет две соседние модульные структуры. Вторые соединительные каналы 42 расположены над пространством между двумя соседними впускными окнами 2 на стороне боковой поверхности головки блока относительно направляющих втулок 9 клапанов. Вторые соединительные каналы 42 проходят в продольном направлении головки блока и непрерывно сообщаются с дугообразными проточными каналами 41 двух соседних модулей.
На обоих концевых участках в продольном направлении первого проточного канала 40 соответственно имеются впускной проточный канал 44 и выпускной проточный канал 45. Впускной проточный канал 44 проходит прямо в продольном направлении до первого отверстия 46, открытого в заднем торце головки блока. Выпускной проточный канал 45 проходит прямо в продольном направлении головки блока до второго отверстия 47, открытого в переднем торце головки блока. Впускной проточный канал 44 и выпускной проточный канал 45 образованы опорами литейного стержня, поддерживающими песчаный литейный стержень для формирования первого проточного канала 40 с обеих сторон, а первое отверстие 46 и второе отверстие 47 являются отверстиями для удаления песка, которые формируются путем удаления опор стержня. Первое отверстие 46 применяется как впуск для хладагента, а второе отверстие 47 применяется как выпуск для хладагента.
Далее со ссылками на виды в сечении следует описание взаимного расположения первого проточного канала и других компонентов головки блока, включая второй проточный канал.
Ниже следует описание конфигураций проточных каналов головки блока, если смотреть в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 16 представлено сечение, включающее центральную ось L3 отверстия 7 для установки впускного клапана и перпендикулярное продольному направлению второго варианта головки блока. На фиг. 16 показаны формы сечения первого проточного канала и второго проточного канала в сечении, описанном выше. Далее, на фиг. 16 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 102 блока, включая второй проточный канал.
На сечении, показанном на фиг. 16, дугообразный проточный канал 41 первого проточного канала расположен между сечением S2 по центральной линии впускных окон и центральным продольным плоским сечением S1 головки блока на стороне сечения S2 по центральной линии впускных окон относительно сечения S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Дугообразный проточный канал 41 находится рядом с ответвляющейся часть впускного окна 2 перед отверстием 7 для установки впускного клапана. Дугообразный проточный канал 41 имеет форму сечения, близкую к треугольной, имеющую сторону, параллельную верхней поверхности 2а впускного окна 2, и сторону, параллельную поверхности стенки отверстия 7 для установки впускного клапана и расположен рядом с поверхностями обеих стенок - отверстия 7 для установки впускного клапана и верхней поверхности 2а впускного окна.
Согласно вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 16, верхняя поверхность 2а впускного окна 2, особенно верхняя поверхность 2а перед отверстием 7 для установки впускного клапана, может эффективно охлаждаться дугообразным проточным каналом 41 первого проточного канала, по которому течет хладагент с температурой более низкой, чем температура хладагента, текущего во втором проточном канале, охлаждающем выпускные окна 3. Соответственно, можно эффективно охлаждать воздух, текущий во впускном окне 2.
Далее следует описание конфигураций проточных каналов в головке цилиндра в сечении, включающем центральную ось камеры сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 17 представлено сечение, включающее центральную ось L1 камеры 4 сгорания второго варианта головки блока и перпендикулярное продольному направлению. На фиг. 17 показаны формы сечений, описанных выше. Далее, на фиг. 17 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 102 блока, включая второй проточный канал.
На сечении, приведенном на фиг. 17, первый соединительный канал 43 первого проточного канала расположен между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока и сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Первый соединительный канал 43 имеет сечение удлиненной скругленной прямоугольной формы, по существу параллельное сечению S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Первый соединительный канал 43 расположен на стороне, противоположной верхней части камеры 4 сгорания, более конкретно, на стороне, противоположной открытому концу 12а отверстия 12 для установки свечи зажигания, при этом между ними проходит участок 20g второго проточного канала.
В вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 17, теплота, генерируемая камерой 4 сгорания, поглощается участком 20п второго проточного канала, расположенным межу первым соединительным каналом 43 первого проточного канала и верхней частью камеры 4 сгорания. Поэтому непосредственный перенос теплоты от камеры 4 сгорания на первый соединительный канал 43 подавляется. Соответственно, предотвращается повышение температуры хладагента, текущего по первому проточному каналу, что снизило бы эффективность охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 2.
Далее следует описание конфигураций проточных каналов в головке блока в сечении, проходящим между соседними камерами сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 18 представлено сечение, проходящее между двумя соседними камерами сгорания второго варианта головки блока и перпендикулярной продольному направлению, более конкретно, сечение, включающее оси отверстий 13 и 14 для установки крепежных болтов головки и перпендикулярное продольному направлению. На фиг. 18 показаны формы сечения первого проточного канала и второго проточного канала, описанных выше. Далее, на фиг. 18 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 102 блока, включая второй проточный канал.
На сечении, показанном на фиг. 18, второй соединительный канал 42 первого проточного канала расположен между сечением S3 по центральной оси впускных окон и сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов в области, более близкой к средней части головки 102 блока относительно отверстий 13 для крепежных болтов головки на впускной стороне. Второй соединительный канал 42 имеет удлиненное скругленное прямоугольное сечение, по существу параллельное сечению S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Второй соединительный канал 42 расположен на стороне, противоположной поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров и между ними расположен участок 20j второго проточного канала.
В вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 18, теплота, переносимая от поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров, поглощается участком 20j второго проточного канала, расположенным между поверхностью 1а сопряжения с блоком цилиндров и вторым соединительным каналом 32 первого проточного канала. Поэтому непосредственный теплоперенос от поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров ко второму соединительному каналу 42 подавляется. Соответственно, предотвращается повышение температуры хладагента в первом проточном канале, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 2.
Далее со ссылками на чертежи следует описание третьего варианта изобретения. Базовая конфигурация третьего варианта головки блока та же что и базовая конфигурация первого варианта головки блока. Соответственно, описание базовой конфигурации относится к базовой конфигурации третьего варианта и совпадающие части опускаются.
Третий вариант головки блока содержит два проточных канала для хладагента, соединенные с независимыми системами циркуляции. Во время холодного запуска температура хладагента, текущего по первому проточному каналу, равна температуре хладагента, текущего по второму проточному каналу, а по мере прогревания двигателя в первом проточном канале течет хладагент с температурой ниже, чем у хладагента, текущего по второму проточному каналу. Головка блока по третьему варианту отличается от головки блока по первому варианту конфигурацией первого проточного канала. Далее следует описание конфигурации первого проточного канала в третьем варианте головки блока. В описании даются ссылки на сечения головки блока и видимый насквозь вид в перспективе, иллюстрирующий проточный канал внутри головки блока. На чертежах компоненты, эквивалентные компонентам первого варианта, обозначены теми же позициями. Конфигурация второго проточного канала совпадает с его конфигурацией в первом варианте головки блока. Соответственно, описание конфигурации второго проточного канала в первом варианте головки блока относится и к конфигурации второго проточного канала в третьем варианте головки блока и повторное описание опускается.
Ниже следует описание конфигураций проточных каналов в третьем варианте головки блока. Из двух проточных каналов, имеющихся в третьем варианте головки блока, со ссылками на фиг. 23 будет описана форма первого проточного канала, по которому течет низкотемпературный хладагент. На фиг. 23 приведен видимый насквозь вид в перспективе впускных окон 2 и первого проточного канала 50 в третьем варианте головки блока. На фиг. 23 показана форма первого проточного канала 50 и взаимное расположение первого проточного канала 50, впускных окон 2 и направляющих втулок 9 впускных клапанов, предполагая, что внутренняя часть головки блока прозрачна.
Первый охлаждающий канал 50 расположен сверху от ряда впускных окон 2 головки блока. Первый проточный канал 50 проходит в направлении ряда впускных окон 2, т.е. в продольном направлении головки блока вдоль верхних поверхностей 2а впускных окон 2.
Первый проточный канал 20 имеет модульную структуру для каждого впускного окна 2. На фиг. 23 структура участка, окруженная штриховой линией является модулем первого проточного канала 50. Модуль содержит пару дугообразных проточных каналов 51, соответственно огибающих левую и правую направляющие втулки 9 клапанов (точнее, отверстия для установки впускных клапанов) впускного окна 2. Каждый дугообразный проточный канал 51 изогнут дугой вдоль периферии направляющей втулки 9 клапана и соответственно проходит по внешним сторонам левой и правой направляющих втулок 9 клапанов со стороны поверхности головки блока к средней части головки блока относительно направляющих втулок 9 клапанов. Левый и правый дугообразные проточные каналы 51 симметричны относительно плоского сечения, делящего впускное окно 2 на левую и правую части (плоское сечение, включающее центральную ось камеры сгорания и перпендикулярное продольному направлению).
Модуль содержит первый соединительный канал 53, соединяющий левый и правый дугообразные проточные каналы 51. Первый соединительный канал 53 расположен над пространством между левым и правым ответвляющимися окнами впускного окна 2 на средней части головки блока относительно направляющих втулок 9 клапанов. Первый соединительный канал 53 является проточным каналом, проходящим в продольном направлении головки блока и непрерывно сообщающимся с левым и правым дугообразными проточными каналами 51.
Первый проточный канал 50 содержит вторые соединительные каналы 52, каждый из которых соединяет два соседних модуля. Второй соединительный канал 52 расположен над пространством между двумя впускными окнами 2 на стороне боковой поверхности головки блока относительно направляющих втулок 9 клапанов. Второй соединительный канал 52 является проточным каналом, выгибающимся к боковой поверхности головки цилиндра и непрерывно сообщающимся дугообразными проточными каналами 51 двух соседних модулей.
На обеих концевых частях в продольном направлении первого проточного канала 50 соответственно выполнены впускной проточный канал 54 и выпускной проточный канал 55. Впускной проточный канал 54 проходит прямо в продольном направлении до первого отверстия 56, открытого в заднем торце головки блока. Выпускной проточный канал 55 проходит прямо в продольном направлении головки блока до второго отверстия 57, открытого в переднем торце головки блока. Впускной проточный канал 54 и выпускной проточный канал 55 сформированы опорами литейного стержня, которые поддерживают песчаный литейный стержень для формирования первого проточного канала 50 с обеих сторон, а первое отверстие 56 и второе отверстие 57 являются отверстиями для удаления песка, сформированными при удалении опор стержня. Первое отверстие 56 используется как впуск для хладагента, а второе отверстие 57 используется как выпуск для хладагента.
Далее со ссылками на сечения следует описание взаимного расположения первого проточного канала и других компонентов готовки блока, включая второй проточный канал.
Ниже следует описание конфигурации проточных каналов в головке блока, если смотреть в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 20 приведено сечение, включающее центральную ось L3 отверстия 7 для установки впускного клапана и перпендикулярное продольному направлению в третьем варианте головки блока. На фиг. 20 показаны формы сечения первого проточного канала и второго проточного канала, описанных выше. Далее, на фиг. 20 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 103 блока, включая второй продольный канал.
В сечении, приведенном на фиг. 20, дугообразный проточный канал 51 первого проточного канала расположен между сечением S2 по центральной линии впускных окон и центральным продольным плоским сечением S1 головки блока на стороне продольного центрального плоского сечения S1 головки блока относительно сечения S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Дугообразный канал 51 расположен на стороне, противоположной верхней части шатровой камеры 4 сгорания, при этом между ними расположен участок 2-а второго проточного канала. Дугообразный проточный канал 51 имеет удлиненную форму сечения, проходящую в направлении центральной оси L3 отверстия 7 для установки впускного клапана и расположен ближе к поверхности стенки отверстия 7 для установки впускного клапана.
В вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 20, дугообразный проточный канал 51 первого проточного канала может охлаждать не только верхнюю поверхность 2а впускного окна 2, но и направляющую втулку 9 клапана. За счет охлаждения направляющей втулки 9 можно понизить температуру впускного клапана 11. За счет охлаждения верхней поверхности 2а впускного окна 2 и впускного клапана 11 низкотемпературным хладагентом, текущим по первому проточному каналу, можно эффективно охлаждать воздух, текущий во впускном окне 2.
Далее следует описание конфигураций проточных каналов для хладагента в головке блока, если смотреть в сечении, включающем центральную ось камеры сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 21 показано сечение, включающее центральную ось L1 камеры 4 сгорания и перпендикулярное продольному направлению в третьем варианте головки блока. На фиг. 21 показаны формы сечений первого проточного канала и второго проточного канала в описанном выше сечении. Далее, на фиг. 21 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 103 блока, включая второй проточный канал.
На сечении, приведенном на фиг. 21, между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока и сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов проходит первый соединительный канал 53 первого проточного канала. Первый соединительный канал 53 имеет удлиненное скругленное прямоугольное сечение, по существу параллельное сечению S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Первый соединительный канал 53 расположен на стороне, противоположной верхней части камеры 4 сгорания, более конкретно, на стороне, противоположной открытому концу 12а отверстий 12 для установки свечи зажигания, и между ними расположен участок 20g второго проточного канала.
Согласно вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 21, теплота, генерируемая камерой 4 сгорания, поглощается участком 20g второго проточного канала, расположенным между первым соединительным каналом 53 первого проточного канала и верхней частью камеры 4 сгорания. Поэтому непосредственный теплоперенос от камеры 4 сгорания к первому соединительному каналу 53 подавляется. Соответственно, предотвращается повышение температуры хладагента в первом проточном канале, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 2.
Далее следует описание конфигураций проточных каналов головки блока в сечении, проходящим между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 22 представлено сечение, проходящее между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярное продольному направлению в третьем варианте головки блока, конкретнее в плоскости, содержащей центральные оси отверстий 13 и 14 для установки крепежных болтов и перпендикулярной продольному направлению. На фиг. 22 показаны формы сечения первого проточного канала и второго проточного канала в описанной выше плоскости сечения. Далее, на фиг. 22 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 103 блока, включая второй проточный канал.
На сечении, показанном на фиг. 22, между сечением S2 по центральной линии впускных окон и сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов в области, расположенной ближе к средней части головки 103 блока относительно отверстия 13 для установки крепежного болта головке на стороне впуска, проходит второй соединительный канал 52. Этот второй соединительный канал 52 имеет удлиненное скругленное прямоугольное сечение, по существу параллельное сечению S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Второй соединительный канал 52 расположен на стороне, противоположной поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров и между ними расположен участок 20j второго проточного канала.
В вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 22, теплота, переносимая от поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров, поглощается участком 20j второго проточного канала, расположенным между поверхностью 1 сопряжения с блоком цилиндров и вторым соединительным каналом 52. Следовательно, непосредственный перенос теплоты от поверхности сопряжения 1а с блоком цилиндров ко второму соединительному каналу подавляется. Соответственно, предотвращается повышение температуры хладагента в первом проточного канале, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 2.
Далее следует описание четвертого варианта настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи. Базовая конфигурация головки блока в четвертом варианте такая же, что и первом варианте. Соответственно, описание базовой конфигурации первого варианта головки блока относится и к конфигурации четвертого варианта головки блока и повторяющиеся части описания опускаются.
Головка блока по четвертому варианту содержит два проточных канала для хладагента, соединенных с независимыми и отдельными системами циркуляции. Во время холодного запуска температура хладагента, текущего по первому проточному каналу, равна температуре хладагента, текущего по второму проточному каналу, а по мере прогревания двигателя в первом проточном канале течет хладагент с температурой ниже, чем у хладагента, текущего по второму проточному каналу. Головка блока по четвертому варианту отличается от головки блока по первому варианту конфигурацией первого проточного канала. Ниже следует описание конфигурации первого проточного канала четвертого варианта головки блока. Описание будет основано на видах в сечении головки блока и видимом насквозь виде в перспективе, показывающем проточный канал внутри головки блока. На чертежах компоненты, эквивалентные компонентам первого варианта обозначены теми же позициями.
Ниже следует описание конфигураций проточных каналов для хладагента в головке блока по четвертому варианту. Из двух проточных каналов, проходящих в головке блока по четвертому варианту, со ссылками на фиг. 27 будет описана форма первого проточного канала, по которому течет низкотемпературный хладагент. На фиг. 27 представлен видимый насквозь вид в перспективе впускных окон 2 и первый проточный канал 60 в четвертом варианте головки блока. На фиг. 27 показана форма первого проточного канала 60 и взаимное расположение первого проточного канала 60, впускных окон 2 и направляющих втулок 9 клапанов, если предположить, что внутренняя часть головки цилиндра прозрачна.
Первый проточный канал 60 расположен на верхней стороне ряда впускных окон 2 в головке блока. Первый проточный канал 60 проходит в направлении ряда впускных окон 2, т.е. в продольном направлении головки блока вдоль верхних поверхностей 2а ответвляющихся окон 2L и 2R впускных окон 2.
Первый проточный канал 60 имеет модульную структуру для каждого впускного окна 2. На фиг. 27 структура участка, обведенного штриховой линией, является модулем первого проточного канала 60. Модуль содержит пару дугообразных проточных каналов 61, соответственно огибающий левое и правое ответвляющиеся окна 2L и 2R впускного окна 2. Каждый дугообразный проточный канал 61 выгнут дугой так, чтобы огибать ответвляющееся окно 2L, 2R от стороны средней части головки блока. Из обоих концов дугообразного проточного канала 61, конец, расположенный на стороне средней части головки блока, если смотреть на дугообразный проточный канал 61 со стороны средней части головки блока, проходит между левым и правым ответвляющимися окнами 2L, 2R, а конец, расположенный на другой стороне впускного она 2, проходит до стороны боковой поверхности головки блока относительно оси направляющей втулки 9 клапана. Левый и правый дугообразные проточные каналы 61 симметричны относительно плоского сечения, делящего впускное окно 2 на левую и правую части (плоское сечение, включающее центральную ось камеры сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки блока).
Модуль содержит первый соединительный канал 63, соединяющий левый и правый дугообразные проточные каналы 61. Первый соединительный канал 63 расположен между левым и правым ответвляющимися окнами 2L и 2R впускного окна 2. Первый соединительный канал 63 непрерывно сообщается с левым и правым дугообразными проточными каналами 61.
Первый проточный канал 60 содержит вторые соединительные каналы 62, каждый из которых соединяет два соседних модуля. Второй соединительный канал 62 расположен в пространстве между двумя соседними впускными окнами 2 на стороне боковой поверхности головки блока относительно оси направляющей втулки 9 клапана. Второй соединительный канал 62 выгнут к стороне боковой поверхности головки блока и непрерывно сообщается с дугообразными проточными каналами 61 двух соседних модулей.
На обеих концевых частях в продольном направлении первого проточного канала 60 соответственно выполнены впускной проточный канал 64 и выпускной проточный канал 65. Впускной проточный канал 64 проходит прямо в продольном направлении до первого отверстия 66, открытого в заднем торце головки блока. Выпускной проточный канал 65 проходит прямо в продольном направлении головки блока до второго отверстия 67, открытого в переднем торце головки блока. Впускной проточный канал 64 и выпускной проточный канал 65 сформированы опорами литейного стержня, которые поддерживают песчаный литейный стержень для формирования первого проточного канала 60 с обеих сторон, а первое отверстие 66 и второе отверстие 67 являются отверстиями для удаления песка, сформированными при удалении опор стержня. Первое отверстие 66 используется как впуск для хладагента, а второе отверстие 67 используется как выпуск для хладагента. Альтернативно, второе отверстие 67 может использоваться как впуск для хладагента, а первое отверстие 66 может использоваться как выпуск для хладагента.
На фиг. 28 показано взаимное расположение впускного окна 2, болта 19 крепления головки и первого проточного канала 60 в головке блока по четвертому варианту. На фиш. 28 показана форма сечения первого проточного канала 60, проходящего вокруг направляющей втулки 9 клапана и взаимное расположение впускного окна 2, первого проточного канала 60 и болта 19 крепления головки, если смотреть со стороны переднего торца головки блока, предполагая, что внутренняя часть головки блока прозрачна. Первый проточный канал 60 проходит на стороне средней части головки блока относительно болта 19 крепления головки. Более конкретно, первый проточный канал 60 проходит рядом с участком 2d установки впускного клапана в области переднего конца впускного окна 2.
Далее со ссылками на сечения будет описано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки блока, включая второй проточный канал.
Ниже следует описание конфигураций проточных каналов головки блока, если смотреть в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 24 приведено сечение, включающее центральную ось L3 отверстия 7 для установки впускного клапана и перпендикулярной продольному направлению в головке блока по четвертому варианту. На фиг. 24 показаны формы сечений первого проточного канала и второго проточного канала в описанной выше плоскости сечения. Далее, на фиг. 24 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 104 блока, включая второй проточный канал.
На сечении, приведенном на фиг. 24, рядом с верхней частью шатровой камеры 4 сгорания проходит участок 20k второго проточного канала, который расположен в области, находящейся между верхней поверхностью 3а рядом с выпускным отверстием выпускного окна 3 и верхней поверхностью 2а рядом с впускным отверстием впускного окна 2. Участок 20k второго проточного канала вместе с другими участками 20b, 20d и 20e образует водяную рубашку вокруг выпускного окна для охлаждения выпускного окна 3 и выпускного клапана. Далее, участок 20k второго проточного канала охлаждает периферию камеры 4 сгорания, которая нагревается до высокой температуры.
На сечении, приведенном на фиг. 24, дугообразный проточный канал 61 первого проточного канала расположен в области, находящейся между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока и сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Более конкретно, дугообразный порточный канал 61 проходит в области, находящейся между участком 20k второго проточного канала и отверстием 7 для установки впускного клапана. Дугообразный проточный канал 61 расположен ближе корневой части отверстия 7 для установки впускного клапана. Далее, дугообразный порточный канал 61расположен на стороне, противоположной верхней части шатровой камеры 4 сгорания и между ними расположен участок 20k второго проточного канала.
Согласно вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 24, верхняя поверхность 2а впускного порта 2, особенно верхняя поверхность 2а, расположенная после отверстия 7 для установки впускного клапана, может эффективно охлаждаться дугообразным проточным каналом 61 первого проточного канала. Охлаждение верхней поверхности 2а впускного окна 2 низкотемпературным хладагентом, текущим по первому проточному каналу, позволяет эффективно охладить воздух, текущий по впускному окну 2. Далее, теплота, генерируемая камерой 4 сгорания, поглощается участком 20k второго проточного канала, расположенным между дугообразным проточным каналом 61 и верхней частью камеры 4 сгорания. Поэтому непосредственный теплоперенос от камеры 4 сгорания к дугообразному соединительному каналу 61 подавляется. Соответственно, предотвращается повышение температуры хладагента, текущего в первом проточном канале, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 2.
Далее следует описание конфигураций проточных каналов для хладагента в сечении, включающем центральную ось камеры сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 25 приведено сечение, включающее ось L1 камеры 4 сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки блока по четвертому варианту. На фиг. 25 показаны формы сечения первого проточного канала и второго проточного канала в вышеописанной плоскости сечения. Дале, на фиг. 25 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 104 блока, включая второй проточный канал.
На сечении, показанном на фиг. 25, рядом с открытым концом 12а отверстия 12 для установки свечи зажигания проходит участок 20m второго проточного канала, расположенный на стороне впуска относительно продольного центрального плоского сечения S1 головки блока. Участок 20m второго проточного канала расположен между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока и сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов Участок 20m второго проточного канала охлаждает периферию камеры 4 сгорания, которая нагревается до высокой температуры, в частности, периферию отверстия 12 для установки свечи зажигания.
На сечении, представленном на фиг. 25, в положении, находящемся в сечении S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов, находится первый соединительный участок 63 первого проточного канала. Этот первый соединительный участок 63 расположен на стороне, противоположной верхней части камеры 4 сгорания, более конкретно, на стороне, противоположной открытому концу 12а отверстия 12 для установки свечи зажигания, при этом между ними проходит участок 20m второго проточного канала.
Согласно вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 25, теплота, генерируемая камерой 4 сгорания, поглощается участком 20m второго проточного канала, расположенным между соединительным каналом 63 первого проточного канала и верхней частью камеры 4 сгорания. Поэтому непосредственный теплоперенос от камеры 4 сгорания к первому соединительному каналу 63 подавляется. Соответственно, предотвращается повышение температуры хладагента, текущего в первом проточном канале, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 2.
Далее следует описание конфигураций проточных каналов для хладагента в сечении, проходящим между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 26 приведено сечение, проходящее между двумя соседними камерами сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки блока по четвертому варианту, более конкретно, сечение, включающее центральные оси отверстий е3 и 14 для установки болтов крепления головки и перпендикулярное продольному направлению. На фиг. 26 показаны формы сечений первого проточного канала и второго проточного канала в плоскости сечения, описанной выше. Далее на фиг. 26 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 104 блока, включая второй проточный канал.
На сечении, показанном на фиг. 26, между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока и отверстием 13 для установки болта крепления головки на стороне впуска проходит участок 20n второго проточного канала. Участок 20n второго проточного канала открыт на поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров и сообщается с участком 20i второго проточного канала в средней части головки 104 блока.
На сечении, приведенном на фиг. 26, между центральным сечением S2 впускного окна и сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов в области, более близкой к средней части головки 104 блока относительно отверстия 13 для установки крепежного болта головки на стороне впуска, расположен второй соединительный канал 62. Второй соединительный канал 62 расположен на стороне, противоположной поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров и между ними проходит участок 20n второго проточного канала.
Согласно вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 26, теплота, переносимая от поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров, поглощается участком 20n второго проточного канала, расположенным между поверхностью 1а сопряжения с блоком цилиндров и вторым соединительным каналом 62 первого проточного канала. Поэтому непосредственный теплоперенос от поверхности 1а сопряжения с блоком цилиндров ко второму соединительному каналу 62 подавляется. Соответственно, предотвращается повышение температуры хладагента, текущего в первом проточном канале, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 2.
Далее со ссылками на чертежи следует описание пятого варианта настоящего изобретения. Головка блока по пятому варианту является модификацией головки блока по четвертому варианту. Головка блока по пятому варианту отличается от головки блока по четвертому варианту конфигурацией первого проточного канала. Далее следует описание конфигурации первого проточного канала в пятом варианте головки блока. Описание будет основано на виде в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярном продольному направлению головки блока. На чертеже компоненты, эквивалентные компонентам четвертого варианта, обозначены теми же позициями.
Ниже следует описание конфигурация проточных каналов в головке блока если смотреть в сечении, включающем центральную ось отверстия для установки впускного клапана и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 19 приведено сечение, содержащее центральную ось L3 отверстия 7 для установки впускного клапана и перпендикулярное продольному направлению головки блока по пятому варианту. На фиг. 29 показаны формы сечения первого проточного канала и второго проточного канала в описанной выше плоскости сечения. Далее, на фиг. 29 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 105 блока, включая второй проточный канал.
На сечении, показанном на фиг. 29, участки 71 и 72 первого проточного канала, расположены в области, находящейся между центральным продольным плоским сечением S1 головки блока и сечением S3 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов. Участок 71 первого проточного канала соответствует дугообразному проточному каналу первого проточного канала по четвертому варианту, а участок 72 первого проточного канала соответствует дугообразному проточному каналу первого проточного канала по третьему варианту. Участки 71 и 72 первого проточного канала сформированы путем соединения этих дугообразных проточных каналов.
Согласно вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 29, верхняя поверхность 2а впускного окна 2, особенно верхняя поверхность 2а, расположенная после отверстия 7 для установки впускного клапана, может эффективно охлаждаться участком 71 первого проточного канала. Далее, периферия отверстия 7 для установки впускного клапана, соединенная с верхней поверхностью 2а впускного окна 2, может эффективно охлаждаться участком 72 первого проточного канала.
Далее следует описание шестого варианта настоящего изобретения со ссылками на чертежи. Шестой вариант головки блока является головкой блока дизельного двигателя. Во-первых, будет описана базовая конфигурация шестого варианта головки блока. Описание будет основано на виды в сечении головки блока.
Ниже следует описание базовой конфигурации шестого варианта головки блока. На фиг. 30 представлено сечение, включающее центральную ось L13 отверстия 88 для установки впускного клапана и перпендикулярное продольному направлению. головки 016 блока по шестому варианту. Как показано на фиг. 30, в поверхности81а сопряжения с блоком цилиндров являющейся нижней поверхностью головки блока, выполнена камера 84 сгорания. Когда головка 106 блока установлена на блок цилиндров, камера 84 сгорания закрывает цилиндр сверху для образования замкнутого пространства. Однако, этот участок, который называется камерой сгорания, проходит заподлицо с поверхностью 81а сопряжения с блоком цилиндров и не утоплен, в отличие от двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Хотя в этой области традиционно используется термин "камера сгорания", когда замкнутое пространство, расположенное между головкой 106 блока и поршнем, определяется как камера сгорания, камеру сгорания 84 можно назвать поверхностью потолка камеры сгорания.
Впускное окно 82 открыто в камеру 84 сгорания на правой стороне относительно продольного центрального плоского сечения S11 головки блока, если смотреть со стороны переднего торца головки 106 блока. Соединительный участок между впускным окном 82 и камерой 84 сгорания, т.е. открытый конец впускного окна 82 на стороне камеры сгорания, служит впускным отверстием, выполненным с возможностью закрываться и открываться впускным клапаном. Поскольку на каждом цилиндре имеется два впускных клапана, в каждой камере 84 сгорания имеется два впускных отверстия. Головка 106 блока имеет независимое впускное окно 82 для каждого впускного отверстия. Вход впускного окна 82 открыт на правой стороне головки 106 блока. Впускное окно 82 проходит наклонно вниз влево от отверстия окна и, затем, изгибается для сообщения с впускным отверстием, сформированным в камере 84 сгорания.
В головке 106 блока имеется отверстие 88 для установки впускного клапана, в которое вставляется стержень впускного клапана. В верхней поверхности головки 106 блока на внутренней стороне поверхности 81b крепления крышки головки имеется камера 85 для установки механизма привода впускного клапана, установленный на стороне впуска и выполненный с возможностью приводить впускной клапан. Отверстие 88 для установки впускного клапана проходит прямо по существу вверх от верхней поверхности 82а впускного окна 82, рядом с камерой 84 сгорания, до камеры 85 установки привода впускного клапана на стороне впуска. Центральная ось L13 отверстия 88 для установки впускного клапана лежит в плоскости сечения, показанного на фиг. 30, т.е. в плоском сечении, перпендикулярном продольному направлению.
Выпускное окно 83 открыто в камеру 84 сгорания на левой стороне, если смотреть со стороны переднего торца головки 106 блока. Соединительный участок между выпускным окном 83 и камерой сгорания 84, т.е. открытый конец выпускного окна 83 на стороне камеры сгорания, служит выпускным отверстием, выполненным с возможностью открываться и закрываться выпускным клапаном. Поскольку в каждом цилиндре имеется два выпускных клапана, в каждой камере 84 сгорания имеется два выпускных отверстия выпускного окна 83. Выпускное окно 83 проходит от выпускного отверстия, сформированного в камере 84 сгорания, до выпускного отверстия, открытого в левой боковой поверхности головки 106 блока. Выпускное окно 83 не является независимым окном для каждого из выпускных отверстий камер 84 сгорания, но для выпускных отверстий камер 84 сгорания имеется единое выпускное окно. Т.е. выпускное окно 83 состоит из множества ответвляющихся окон, соответственно проходящих от выпускных отверстий, и объединенного окна, с которым соединяются ответвляющиеся окна.
В головке 106 блока сформировано отверстие 89 для установки выпускного клапана, в которое вставляется стержень выпускного клапана. В верхней поверхности головки 106 блока на внутренней стороне поверхности 81b крепления крышки головки имеется камера 86 для установки механизма привода выпускного клапана, расположенная на стороне выпуска, в которой расположен механизм привода выпускного клапана. Отверстие 89 для установки выпускного клапана проходит прямо по существу вверх от верней поверхности впускного окна 83 рядом с камерой 84 сгорания для камеры 86 механизма привода выпускного клапана.
Далее следует описание базовой конфигурации головки блока в сечении, включающем центральную ось камеры сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 31 приведено сечение, включающее центральную ось L11 камеры 84 сгорания и перпендикулярное продольному направлению головки 106 блока. В верхней поверхности головки 106 блока сформировано отверстие 87 для установки инжектора, впрыскивающего топливо в цилиндр. Отверстие 87 для установки инжектора сформировано так, чтобы проходить вертикально вниз вдоль центральной оси L11 камеры 84 сгорания от верхней поверхности головки 106 блока и открыто в планарной камере 84 сгорания в ее центре. Центральная ось L11 камеры 84 сгорания совпадает с центральной осью цилиндра, когда головка 106 блока установлена на блоке цилиндров. На сечении, приведенном на фиг. 31, видна часть выпускного окна 83, имеющая форму коллектора.
Далее следует описание конфигураций проточных каналов для хладагента в шестом варианте головки 106 блока. Шестой вариант головки блока содержит два проточных канала, соединенных с независимыми и отдельными системами циркуляции. В первом проточном канале течет хладагент, температура которого ниже, чем температура хладагента, текущего во втором проточном канале.
Ниже следует описание конфигураций проточных каналов в шестом варианте головки 106 блока. На фиг. 30 показаны формы сечения первого проточного канала и второго проточного канала в головке 106 блока в сечении, включающем центральную ось L13 отверстия 88 для установки впускного клапана и перпендикулярном продольному направлению. Далее, на фиг. 30 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 106 блока, включая второй проточный канал. На сечении, приведенном на фиг. 30, области, обозначенные позициями 94а, 94b, 94с и 94d являются сечениями участков второго проточного канала. Хотя участки 94а, 94b, 94с и 94d второго проточного канала отделены на сечении по фиг. 30 друг от друга, эти участки соединяются воедино внутри головки 106 блока.
На сечении, показанном на фиг. 30, на продольном центральном плоском сечении S11 головки блока, участок 94а второго проточного канала расположен в области, находящейся между верхней поверхностью 83а рядом с выпускным отверстием выпускного окна 83, и верхней поверхностью 82а рядом с впускным отверстием впускного окна 82. Продольное центральное плоское сечение S11 головки блока является виртуальным плоским сечением, содержащим центральные оси L11 камер 84 сгорания и параллельным продольному направлению. Участок 84b второго проточного канала открыт на поверхности 81а сопряжения с блоком цилиндров и сообщается с проточным каналом для хладагента, расположенным на стороне блока цилиндров. Участок 93d второго проточного канала расположен слева от отверстия 89 для установки выпускного клапана над верхней поверхностью 83а выпускного окна 83. Участки 94а, 94b и 94d второго проточного канала образуют водяную рубашку, окружающую выпускное окно 83 так, чтобы охлаждать выпускное окно 83 и выпускной клапан. Далее, участок 94а второго проточного канала охлаждает периферию камеры 84 сгорания, которая нагревается до высокой температуры.
На сечении, показанном на фиг. 30, первый канал проточный 91 расположен между сечением S2 по центральной линии впускных окон и центральным продольным плоским сечением S11 головки блока, более конкретно, между нижней поверхностью 82b впускного окна 82 и поверхностью 81а сопряжения с блоком цилиндров. Сечение S2 по центральной линии впускных окон является виртуальным сечением, включающим центральные линии впускных окон 82. Участок 94с второго проточного канала открыт на поверхности 81а сопряжения с блоком цилиндров. Это отверстие в поверхности 81а сопряжения с блоком цилиндров сообщается с проточным каналом для хладагента на стороне блока цилиндров. Хладагент, прошедший сквозь внутреннюю часть блока цилиндров, подается в участок 94с второго проточного канала через отверстие в поверхности 81а сопряжения с блоком цилиндров.
На сечении, показанном на фиг. 30, первый проточный канал 90 расположен между сечением S13 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов и центральным продольным плоским сечением S11 головки блока. Сечением S13 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов является виртуальным сечением, включающим центральные оси L13 отверстий 88 для установки впускных клапанов и параллельным продольному направлению. Участок 94а второго проточного канала расположен между первым проточным каналом 91 и камерой 84 сгорания.
Согласно вышеописанной конфигурации, показанной на фиг. 30, верхняя поверхность 82а впускного окна 82, особенно верхняя поверхность 82а после отверстия 88 для установки впускного клапана, может эффективно охлаждаться первым проточным каналом 91, по которому течет хладагент, имеющий температуру ниже, чем хладагент, охлаждающий выпускное окно 83. Благодаря охлаждению верхней поверхности 82а впускного окна 82 низкотемпературным проточным хладагентом, можно эффективно охлаждать воздух во впускном окне 82.
Участок 94а второго проточного канала расположен между камерой 84 сгорания и первым проточным каналом 91. Поскольку теплота, генерируемая камерой сгорания 84, поглощается участком 94а второго проточного канала, непосредственный перенос теплоты от камеры 84 сгорания к первому проточному каналу 91 подавляется. Соответственно предотвращается нагревание хладагента в первом проточном канале 91 теплотой, исходящей от камеры 84 сгорания, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 82. Теплоперенос от поверхности 81а сопряжения с блоком цилиндров к нижней поверхности 82b впускного окна 82 можно подавить участком 94с второго проточного канала.
Далее следует описание конфигураций проточных каналов головки блока в сечении, включающем центральную ось камеры сгорания и перпендикулярном продольному направлению. На фиг. 31 приведены формы сечений первого проточного канала и второго проточного канала головки 106 блока в плоскости, содержащей центральную ось L11 камеры 84 сгорания и перпендикулярной продольному направлению. Далее, на фиг. 31 показано взаимное расположение первого проточного канала и других компонентов головки 106 блока, включая второй проточный канал. На сечении, показанном на фиг. 31, область, обозначенные позициями 94e, 94f, 94g, 94h, 94i и 94j являются сечениями участков второго проточного канала. Хотя участки 94e, 94f, 94g, 94h, 94i и 94j второго проточного канала в сечении, показанном на фиг. 31, отделены друг от друга, эти участки соединяются воедино с участками 94a, 94b, 94c и 94d, показанными на фиг. 30 внутри головки 106 блока.
На сечении, показанном на фиг. 31, участки 97f, 94i, 94j второго проточного канала расположены на стороне впуска относительно продольного центрального плоского сечения S11 головки блока. Участок 94f второго проточного канала расположен рядом с поверхностью стенки переднего концевого участка отверстия 87 для установки инжектора на стороне впуска между центральным продольным плоским сечением S11 головки блока и сечением S13 по центральной оси отверстий для установки впускных клапанов.
Рядом с открытым концом 87а отверстия 87 для установки инжектора на стороне выпуска относительно продольного центрального плоского сечения S11 головки блока расположен участок 94е второго проточного канала. Участок 94е второго проточного канала проходит вдоль поверхности стенки переднего концевого участка отверстия 87 для установки инжектора на стороне выпуска. Участок 94g второго проточного канала расположен над участком 94е второго проточного канала, а участок 94h второго проточного канала расположен слева от участка 94е второго проточного канала. Участки 94еб 94g и 94h второго проточного канала образуют водяную рубашку, окружающую выпускное окно 83 вместе с участками 94а, 94b и 94d, показанными на фиг. 30.
На сечении, показанном на фиг. 31, первый проточный канал 92 расположен между центральным продольным плоским сечением S11 головки блока и сечением S2 по центральной линии впускных окон. Первый проточный канал 92 расположен на стороне, противоположной открытому концу 87а отверстия 87 для установки инжектора, а участок 94f второго проточного канала расположен между ними.
В описанной выше конфигурации, показанной на фиг. 31, теплота, генерируемая камерой 84 сгорания, поглощается участком 94f второго проточного канала, расположенным между первым проточным каналом 92 и камерой 84 сгорания. Поэтому непосредственный теплоперенос от камеры сгорания 94 к первому проточному каналу 92 подавляется. Соответственно, предотвращается повышение температуры хладагента в первом проточном канале 92, что привело бы к снижению эффективности охлаждения воздуха, текущего во впускном окне 82.
Далее со ссылками на чертежи следует описание седьмого варианта настоящего изобретения. Признак седьмого варианта относится к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя в седьмом варианте может комбинироваться с любой из головок блока по вариантам с первого по шестой. Однако далее будет приведено описание примера комбинации с головкой блока по первому варианту.
Ниже со ссылками на фиг. 32 будет описана конфигурация системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания по седьмому варианту изобретения. На фиг. 32 компоненты, эквивалентные компонентам системы охлаждения двигателя по первому варианту, обозначены теми же позициями. Совпадающие части описания этих эквивалентных компонентов опускаются или упрощаются.
Систем охлаждения двигателя по седьмому варианту изобретения содержит две системы 140 и 160 циркуляции. Конфигурация второй системы 160 циркуляции совпадает с первым вариантом, а конфигурация первой системы 140 циркуляции отличается от системы по первому варианту. Ниже следует описание первой системы 140 циркуляции по седьмому варианту изобретения.
Конфигурация первой системы циркуляции описывается ниже. Первая система 140 циркуляции образует замкнутый контур, независимый от второй системы 160 циркуляции и содержит радиатор 124 и водяной насос 123. В головке 101 блока сформирован впуск для хладагента, с которым соединена труба 121 подачи хладагента первой системы 140 циркуляции, и выпуск для хладагента, с которым соединена труба 122 отвода хладагента первой системы 140 циркуляции. Впуск для хладагента в головке 101 блока соединен с выпуском для хладагента радиатора 124 подающей трубой 121 для подачи хладагента, а выпуск для хладагента в головке 101 блока соединен с впуском для хладагента радиатора 124 отводящей трубой 122 для отвода хладагента. В подающей трубе 121 имеется насос 123 для хладагента. Первая система 140 циркуляции может иметь датчик температуры хладагента и термостат для регулирования температуры хладагента (не показаны).
Первая система 140 циркуляции содержит первый проточный канал 30, сформированный в головке 101 блока и четвертый проточный канал 153, сформированный в блоке 151 цилиндров. Первый проточный канал 30 сообщается с впуском для хладагента. Как и трети й проточный канал 152, четвертый проточный канал 153 содержит водяную рубашку, окружающую цилиндры. В головке 101 блока сформирован промежуточный коммуникационный канал 172, обеспечивающий сообщение первого проточного канала 90 с четвертым проточным каналом 153. Промежуточный коммуникационный канал 172 и четвертый проточный канал 153соединены друг с другом через отверстие, сформированное в поверхности сопряжения между головкой 101 блока и блоком 151 цилиндров. Далее, в головке 101 блока сформирован выпускной коммуникационный канал 170, обеспечивающий сообщение четвертого проточного канала 153 с выпуском для хладагента. Выпускной коммуникационный канал 170 и четвертый проточный канал 153 соединены друг с другом через отверстие в поверхности сопряжения между головкой 101 блока и блоком 151 цилиндров.
Хладагент, циркулирующий по первой системе 140 циркуляции, подается на впуск для хладагента, сформированный в головке 101 блока, и течет по первому проточному каналу 30 головки 101 блока, тем самым охлаждая впускные окна 2. Затем, хладагент, использованный для охлаждения впускных окон 2, течет в четвертый проточный канал 153 блока 151 цилиндров, охлаждая цилиндры, а затем, выводится через выпуск для хладагента, сформированный в головке 101 блока.
В конфигурации, показанной на фиг. 32, хладагент, прошедший через первый проточный канал 30, направляется в блок 151 цилиндров и может использоваться для охлаждения цилиндров.
Далее следует описание промежуточного коммуникационного канала. На фиг. 33 приведен видимый насквозь вид в перспективе впускных окон 2 и первого проточного канала 30 головки 101 блока в системе охлаждения двигателя по седьмому варианту. На фиг. 33 компоненты, эквивалентные компонентам первого проточного канала по первому варианту, показанному на фиг. 6, обозначены теми же позициями. Как показано на фиг. 33, промежуточный коммуникационный канал 172 соединяет выпускной проточный канал 36 первого проточного канала 30 с выпускным отверстием 173, открытым в поверхности сопряжения с блоком цилиндров. Промежуточный коммуникационный канал 172 проходит между передним торцом головки блока и впускным окном 2, ближайшим этому переднему торцу. В седьмом варианте открытый конец (отверстие, открытое в переднем торце головки блока) 171 выпускного проточного канала 36 заглушен. Хладагент, прошедший по первому проточному каналу 30, проходит через выпускной проточный канал 36, и течет к выпускному отверстию 173 в поверхности сопряжения с блоком цилиндров. Альтернативно, выпускное отверстие 173 можно использовать как впуск для хладагента, а первое отверстие 37 можно использовать как выпуск для хладагента.
На фиг. 34 показано взаимное расположение промежуточного коммуникационного канала 172 и болта 19 крепления головки, если смотреть со стороны переднего торца головки блока, предполагая, что внутренняя часть головки блока прозрачна. Промежуточный коммуникационный канал 172 проходит от выпускного отверстия 173 к выпускному проточному каналу 36 в положении средней части головки блока относительно болта 19 крепления головки. Промежуточный коммуникационный канал 172 может быть сформирован сверлением.
Ниже следует описание модификации промежуточного коммуникационного канала. На фиг. 35 показана конфигурация модификации промежуточного коммуникационного канала. На фиг. 35 компоненты, эквивалентные компонентам первого проточного канала по первому варианту, показанным на фиг. 6, обозначены теми же позициями. Эта модификация содержит промежуточный коммуникационный канал 174, отходящий от выпускного канала 36, и промежуточные коммуникационные каналы 176, соответственно отходящие от вторых соединительных каналов 33. Промежуточный соединительный канал 174 расположен между передним торцом головки блока и впускным окном 2, ближайшим к этому впускному окну, и соединяет выпускной проточный канал 36 с выпускным отверстием 175, открытым в поверхности сопряжения с блоком цилиндров. Каждый промежуточный коммуникационный канал 176 расположен между двумя соседними впускными окнами 2 и соединяет второй соединительный канал 33 с выпускным отверстием 177, открытым в поверхности сопряжения с блоком цилиндров. В блоке цилиндров сформированы проточные каналы, соответствующие промежуточным коммуникационным каналам 174 и 176. Выпускное отверстие 175 можно использовать как впуск для хладагента, а первое отверстие 37 можно использовать как выпуск для хладагента.
Ниже следует описание первой системы циркуляции. На фиг. 36 показана модификация первой системы циркуляции. В этой модификации первая система 141 циркуляции содержит первый проточный канал 30, выполненный в головке 101 блока, и промежуточный коммуникационный канал 172. В головке блока сформирован впуск для хладагента, с которым соединена труба 121 подачи хладагента первой системы 141 циркуляции, а в блоке 151 цилиндров выполнен выпуск для хладагента, с которым соединена отводящая труба 122 первой системы 141 циркуляции. В блоке цилиндров 151 сформирован выпускной коммуникационный канал 154, обеспечивающий сообщение промежуточного коммуникационного канала 172 с выпускном для хладагента. Промежуточный коммуникационный канал 172 и выпускной коммуникационный канал 154 соединены друг с другом через отверстие, сформированное в поверхности сопряжения между головкой 101 блока и блоком 151 цилиндров.
Хладагент, циркулирующий по первой системе 141 циркуляции подается на впуск для хладагента, сформированный в головке 101 блока, и течет по первому проточному каналу 30 головки 101 блока, охлаждая впускные окна 2. Хладагент, использованный для охлаждения впускных окон, затем течет в блок 151 цилиндров по промежуточному коммуникационному каналу 172 и выводится через выпуск для хладагента, сформированный в блоке 151 цилиндров. Когда хладагент, прошедший через первый проточный канал 30 не используется для охлаждения цилиндров, можно применять конфигурацию по этой модификации.
Далее со ссылками на чертежи следует описание восьмого варианта настоящего изобретения. Признаком восьмого варианта является конфигурация системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя по восьмому варианту может комбинироваться с любой из головок блока по вариантам с первого по шестой. Однако описание будет дано со ссылками на пример, в котором она скомбинирована с головкой блока по первому варианту.
Далее со ссылками на фиг. 37 будет дано описание восьмого варианта настоящего изобретения. На фиг. 37 компоненты, эквивалентные компонентам системы охлаждения двигателя по первому варианту, показанной на фиг. 1, обозначены теми же позициями. Совпадающие части описания таких эквивалентных компонентов опущены или упрощены.
Система охлаждения двигателя по восьмому варианту содержит две системы 142 и 160 циркуляции хладагента. Конфигурация второй системы 160 совпадает с первым вариантом, а конфигурация первой системы 142 циркуляции отличается от первого варианта. Ниже приведено описание первой системы 142 циркуляции хладагента по восьмому варианту.
Далее следует описание первой системы циркуляции по восьмому варианту. Первая система 142 циркуляции образует замкнутый контур, независимый от второй системы 160 циркуляции, и содержит радиатор 124 и водяной насос 123. В блоке 151 цилиндров сформирован впуск для хладагента, соединенный с подающей трубой 121 первой системы 142 циркуляции. в головке 101 блока сформирован выпуск для хладагента, соединенный с отводящей трубой 122 первой системы 142 циркуляции. Впуск для хладагента в блоке 151 цилиндров соединен с выпуском для хладагента радиатора 124 трубой подачи 121 хладагента, а выпуск для хладагента соединен с впуском для хладагента радиатора 124 отводящей трубой 122 для хладагента. Подающая труба 121 водяным снабжена насосом 123. Первая система 142 может также содержать датчик температуры хладагента и термостат для регулирования температуры хладагента (не показаны).
Первая система 142 циркуляции содержит первый проточный канал 30, сформированный в головке 101 блока. Первый проточный канал 30 сообщается с выпуском для хладагента. В блоке 151 цилиндров выполнен впускной коммуникационный канал 155, соединяющий впуск для хладагента с головкой 101 блока. В головке 101 блока сформирован промежуточный коммуникационный канал 182, обеспечивающий сообщение первого проточного канала 30 с промежуточным коммуникационным каналом 155. Впускной коммуникационный канал 155 и промежуточный коммуникационный канал 182 соединены друг с другом через отверстие, сформированное в поверхности сопряжения между головкой 101 блока и блоком 151 цилиндров.
Хладагент, циркулирующий по первой системе 142 циркуляции, входит во впуск для хладагента, сформированный в блоке 151 цилиндров, затем течет в головку 101 блока через впускной коммуникационный канал 155, а затем подается в первый проточный канал 30 через промежуточный коммуникационный канал 182. Этот хладагент течет по первому проточному каналу 30 для охлаждения впускных окон 2 и отводится через выпуск для хладагента, сформированный в головке 101 блока.
В конфигурации, показанной на фиг. 37, хладагент, который должна течь по первому проточному каналу 30, можно подводить из блока 151 цилиндров. Когда нет возможности сформировать впуск для хладагента в головке 101 блока, полезной будет конфигурация по фиг. 37.
Далее следует описание конфигурации промежуточного коммуникационного канала. На фиг. 38 приведен видимый насквозь вид в перспективе впускных окон 2 и первого проточного канала 30 в головке 101 блока в системе охлаждения двигателя по восьмому варианту. на фиг. 38 компоненты, эквивалентные компонентам первого проточного канала по первому варианту, показанному на фиг. 6, обозначены теми же позициями. Как показано на фиг. 38, промежуточный коммуникационный канал 182 соединяет впускной проточный канал 35 первого проточного канала 30 с впускным отверстием 183, открытым в поверхности сопряжения с блоком цилиндров. Промежуточный коммуникационный канал 182 сформирован между задним торцом головки блока и ближайшим к заднему торцу впускным окном 2. В восьмом варианте открытый конец (отверстие, открытое в заднем торце головки блока) 181 впускного проточного канала 35 заглушен. Хладагент для охлаждения впускных окон 2 поступает из впускного отверстия 183 в поверхности сопряжения с блоком цилиндров в первый проточный канал 30 через промежуточный коммуникационный канал 182. Альтернативно, второе отверстие 38 можно использовать как впуск, в впускное отверстие 183 можно использовать как выпуск для хладагента.
Далее следует описание девятого варианта настоящего изобретения со ссылками на чертежи. Признаком девятого варианта является конфигурация системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя по девятому варианту может комбинироваться с головками блока по любому из вариантов с первого по шестой. Однако ниже приводится описание примера комбинации с головкой блока по первому варианту.
Ниже со ссылками на фиг. 39 следует описание системы охлаждения двигателя по девятому варианту. На фиг. 39 компоненты, эквивалентные компонентам системы охлаждения двигателя по первому варианту, показанному на фиг. 1, обозначены теми же позициями. Совпадающие части описания этих эквивалентных компонентов опущены или упрощены.
Ниде следует описание конфигурации системы циркуляции. Система охлаждения двигателя по девятому варианту содержит единственную систему 143 циркуляции. Систем 143 циркуляции содержит радиатор 124 и водяной насос 123. В головке 101 блока сформирован впуск для хладагента, соединенный с продающей трубой 121 для хладагента системы 143 циркуляции, и выпуск для хладагента, соединенный с отводящей трубой 122 для хладагента системы 143 циркуляции. Впуск для хладагента соединен с выпуском для хладагента радиатора 124 подающей трубой 121, а выпуск для хладагента соединен с впуском радиатора 124 отводящей трубой 122. Подающая труба 121 снабжена водяным насосом 123. Система 143 циркуляции далее может содержать датчик температуры хладагента и термостат для регулировки температуры хладагента (не показаны)
Система 132 циркуляции содержит первый проточный канал 30 и второй проточный канал 20, сформированные в головке 101 блока, и третий проточный канал 152 сформированный в блоке 151 цилиндров. Первый проточный канал 30 сообщается с впуском для хладагента. В головке 101 блока сформирован промежуточный коммуникационный канал 172, обеспечивающий сообщение первого проточного канала 30 с третьим проточным каналом 152. Промежуточный коммуникационный канал 172 и третий проточный канал 152 соединены друг с другом через отверстие, сформированное в поверхности сопряжения между головкой 101 блока и блоком 151 цилиндров. Третий проточный канал 152 блока 151 цилиндров и второй проточный канал 20 головки 101 блока сообщаются друг с другом через отверстие, сформированное во множестве участков поверхности сопряжения головки 101 блока и блока 151 цилиндров. Второй проточный канал 20 сообщается с выпуском для хладагента.
Хладагент, циркулирующий в системе 143 циркуляции, поступает на впуск для хладагента, сформированный в головке 101 блока, и течет по первому проточному каналу 30 головки 101 блока, охлаждая впускные окна 2 с верхней их стороны. Хладагент, использованный для охлаждения впускных окон 2, затем течет в третий проточный канал 152 блока 151 цилиндров, чтобы охлаждать цилиндры. Хладагент, использованный для охлаждения цилиндров, возвращается в головку 101 блока и, затем, во второй проточный канал 20 головки 101 блока для охлаждения нижних поверхностей выпускных окон и впускных окон 2 и, затем, отводится через выпуск для хладагента, сформированный в головке 101 блока.
В конфигурации, показанной на фиг. 39, охлаждая требующие охлаждения части головки 101 блока и блока 151 цилиндра с помощью единственной системы 143 циркуляции, можно добиться того, чтобы температура хладагента, текущего по первому проточному каналу 30, была ниже, чем температура хладагента, текущего по второму проточному каналу 20.
Далее следует описание десятого варианта настоящего изобретения со ссылками на чертежи. Признаком десятого варианта является конфигурация системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя по десятому варианту может комбинироваться с любой из головок блока по вариантам с первого по шестой. Однако, описание будет относиться к комбинации с головкой блока по первому варианту.
Ниже со ссылками на фиг. 40 будет описана конфигурация система охлаждения двигателя по десятому варианту. На фиг. 40 компоненты, эквивалентные компонентам системы охлаждения двигателя по первому варианту, показанной на фиг. 1, обозначены теми же позициями. Совпадающие части описания этих компонентов опущены или упрощены.
Ниже следует описание конфигурации системы циркуляции. Система охлаждения двигателя по десятому варианту содержит единственную систему 144 циркуляции. Система 144 циркуляции содержит радиатор 124 и водяной насос 123. В головке 101 блока сформирован впуск для хладагента, соединенный с трубой 121 подачи хладагента системы 144 циркуляции, а в блоке 151 цилиндров сформирован выпуск для хладагента, соединенный с трубой 122 отвода хладагента системы 144 циркуляции. Впуск для хладагента соединен с выпуском для хладагента радиатора 124 подающей трубой 121, а выпуск для хладагента соединен с впуском радиатора 124 отводящей трубой 122. Подающая труба 121 снабжена водяным насосом 123. Система 144 циркуляции далее может содержать датчик температуры хладагента и термостат для регулировки температуры хладагента (не показаны).
Система 144 циркуляции сдержит первый проточный канал 30 и второй проточный канал 20, сформированные в головке 101 блока, и третий проточный канал 152, сформированный в блоке 151 цилиндров. Первый проточный канал 30 сообщается с впуском для хладагента. Первый проточный канал 30 сообщается со вторым проточным каналом 20 внутри головки 101 блока. Второй проточный канал 20 и третий проточный канал 152 в блоке 151 цилиндров сообщаются друг с другом через отверстия, выполненные в множестве участков поверхности сопряжения между головкой 101 блока и блоком 151 цилиндров. Третий проточный канал 152 сообщается с выпуском для хладагента.
Хладагент, циркулирующий по системе 144 циркуляции, подается на впуск для хладагента, сформированный в головке 101 блока и течет по первому проточному каналу 30 головки 101 блока, охлаждая впускные окна 2 с верхней стороны. Хладагент, использованный для охлаждения впускных окон 2, подается из первого проточного канала 30 во второй проточный канал 20 и течет по второму проточному каналу 20 для охлаждения нижних поверхностей выпускных окон 3 и впускных окон 2. Хладагент, прошедший через головку 101 блока, затем течет по третьему проточному каналу 152 блока 151 цилиндров для охлаждения цилиндров и, затем, отводится через выпуск для хладагента, сформированный в блоке 151 цилиндров.
В конфигурации, показанной на фиг. 40, охлаждая те части головки 101 блока и блока 151 цилиндров, которые требуют охлаждения, единственной системой 144 циркуляции, можно получить температуру хладагента, текущего по первому проточному каналу 30, ниже, чем температура хладагента, текущего по второму проточному каналу 20.
Далее следует описание одиннадцатого варианта настоящего изобретения со ссылками на чертежи. Признаком одиннадцатого варианта является конфигурация системы охлаждения двигателя. Система охлаждения двигателя по одиннадцатому варианту может комбинироваться с головкой блока по любому из вариантов с первого по шестой. Однако далее будет дано описание примера комбинации с головкой блока по первому варианту.
Ниже, со ссылками на фиг. 41, следует описание конфигурации системы охлаждения двигателя по одиннадцатому варианту. На фиг. 41 компоненты, эквивалентные компонентам системы охлаждения двигателя по первому варианту, показанной на фиг. 1, обозначены теми же позициями. Совпадающие части описания этих компонентов опущены или упрощены.
Ниже следует описание конфигурации системы циркуляции. Система охлаждения двигателя по одиннадцатому варианту содержит две системы 145 и 166 циркуляции. Эти системы 145 и 166 циркуляции, соответственно, образуют замкнутые контуры, но не являются полностью независимыми друг от друга и обе используют один и тот же радиатор 124. В двух системах 145 и 166 циркуляции имеются два водяных насоса 123 и 163 для циркуляции хладагента. Хладагент, охлажденный радиатором 124, распределяется на циркуляционные системы 145 и 166 и хладагент, циркулирующий в системах 145 и 166 циркуляции, собирается в радиаторе 124 для охлаждения.
Первая система 145 циркуляции содержит первый проточный канал 30, сформированный в головке 101 блока. В головке 101 блока сформирован впуск для хладагента и выпуск для хладагента, каждый из которых сообщается с первым проточным каналом 30. Впуск для хладагента головки 101 блока соединен с выпуском для хладагента радиатора 124 трубой 121 подачи хладагента, а выпуск для хладагента головки 101 блока соединен с впуском для хладагента радиатора 124 отводящей трубой 122. Отводящая труба 122 и подающая труба 121 соединены друг с другом обходной трубой 127, обходящей радиатор 124. На стыке между подающей трубой 121 и обходной трубой 127 установлен термостат 128. Водяной насос 123 установлен после термостата 128 в подающей трубе 121.
В первой системе 145 циркуляции хладагент, нагретый при прохождении через головку 101 блока, и хладагент, охлажденный радиатором 124, смешиваются термостатом 128. Затем хладагент с температурой, отрегулированной термостатом 128, подается в первый проточный канал 30 в головке 101 блока.
Вторая система 166 циркуляции содержит второй проточный канал 20, сформированный в головке 101 блока и третий проточный канал 152, сформированный в блоке 151 цилиндров. Второй проточный канал 20 в головке 101 блока и третий проточный канал 152 в блоке 151 цилиндров соединены друг с другом отверстием, сформированном в поверхности сопряжения между головкой 101 блока и блоком 151 цилиндров. В блоке 151 цилиндров сформирован впуск для хладагента, сообщающийся с третьим проточным каналом 152, а в головке 101 блока сформирован выпуск для хладагента, сообщающийся со вторым проточным каналом 20. Впуск для хладагента в блоке 151 цилиндров соединен с выпуском для хладагента радиатора 124 трубой 161 подачи хладагента, а выпуск для хладагента в головке 101 блока соединен с впуском для хладагента радиатора 124 отводящей трубой 162. Отводящая труба 162 и подающая труба 161 соединены друг с другом обходной трубой 167, обходящей радиатор 124. В месте соединения подающей трубы 161 и обходной трубы 167 установлен термостат 168. Заданная температура термостата 168 выше, чем температура термостата 128 первой системы 145 циркуляции. Водяной насос 163 установлен после термостата 168 в подающей трубе 161.
Во второй системе 166 циркуляции хладагент, нагретый при прохождении через блок 151 цилиндров и головку 101 блока, и хладагент, охлажденный в радиаторе 124, смешиваются друг с другом термостатом 168. Затем хладагент с температурой, отрегулированной термостатом 168, подается в третий проточный канал 152 в блоке 151 цилиндров водяным насосом 163, а хладагент, прошедший через третий проточный канал 152 подается во второй проточный канал 20 в головке 101 блока.
В конфигурации, показанной на фиг. 41, с помощью уставок температуры термостатов 128 и 168 можно создать заметную разницу между температурой хладагента в первом проточном канале 30 и температурой хладагента во втором проточном канале 20. Обходная труба 128 и термостат 128 первой системы 145 циркуляции не обязательны.
Помимо вариантов, описанных выше, в качестве другого варианта можно использовать следующее решение. В первом варианте впуск для хладагента и выпуск для хладагента расположены в заднем торце и в переднем торце головки блока. Однако, если впуск для хладагента невозможно сформировать в заднем торце или в переднем торце головки блока, такой впуск можно сформировать в боковой поверхности головки блока. Более конкретно, отверстие для удаления песка, сформированное при формовании первого проточного канала с помощью литейного стержня, можно заглушить и сверлением со стороны боковой поверхности головки блока можно сформировать коммуникационный канал, который сообщается с первым проточным каналом. Это же относится и выпуску для хладагента.