ГОЛОВКА БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к конструкциям головок цилиндров с жидкостным охлаждением.
Известна головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, содержащая полость охлаждения вокруг стакана форсунки, образованную нижним и верхним днищами, соединенными наружными стенками, гнездами клапанов газораспределения и стаканом форсунки, разделительную перегородку полости, выполненную заодно с наружными стенками и кольцевую полость охлаждения в периферийной зоне нижнего днища, связанную каналами в перегородке с полостью охлаждения вокруг стакана форсунки, снабженной ребрами, параллельными образующей стакана форсунки и расположенными радиально вокруг стакана с образованием мини-полостей напротив канала (см. патент РФ №56971, МПК F02F 1/36, опубл. 27.09.2006).
Недостатком известного технического решения является сложность его изготовления.
7
Известна головка блока цилиндров, содержащая крышку блоков, систему охлаждения и клапаны между седлами которых установлена непосредственно в полость системы охлаждения металлическая втулка (см. свидетельство РФ №12841, МПК F02B 1/00, 17/00, опубл. 10.02.2000).
Недостатком известного технического решения является сложность установки втулки и ее низкая эффективность при близком расположении клапанов.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является головка цилиндров дизельного топлива с жидкостным охлаждением, содержащая полость для охлаждающей жидкости, образованную боковыми наружными стенками, днищем и крышкой головки цилиндров. Через полость проходят впускные и выпускные газовые каналы, колодцы для топливных форсунок и свечей накаливания и колодцы под болты крепления головки к блоку, которые расположены по периметру камеры сгорания, примыкают к боковым наружным стенкам и имеют ребра, обращенные внутрь полости охлаждающей жидкости. В полости охлаждающей жидкости от днища к крышке предусмотрены дополнительные колонны с усиливающими ребрами, кроме того, в головке выполнены дополнительные ребра и дросселирующие выемки (см. патент РФ №2283438, МПК F02F 1/36, опубл. 10.09.2006).
Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность конструкции из-за неравномерного охлаждения головки в отдельных цилиндрах.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности и долговечности головки блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания.
Для решения поставленной задачи в головке блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащей верхнюю плиту и днище, соединенные боковыми стенками, полость для охлаждающей жидкости, выполненные в верхней плите и днище отверстия под установку впускных и выпускных клапанов, соединенные с впускными и выпускными каналами, колодцы для топливных форсунок и колодцы под болты крепления головки к блоку цилиндров, отверстия для подвода и отвода охлаждающей жидкости, выполненные соответственно в нижнем днище и боковых стенках, колодцы под болты крепления головки к блоку цилиндров в количестве четырех штук расположены равномерно по периметру газового стыка каждого цилиндра блока, расстояние между осями колодцев для топливных форсунок составляет 156 мм, а оси отверстий впускных клапанов и оси отверстий выпускных клапанов расположены относительно продольной оси головки соответственно под углом 56 и 64, кроме того, в днище головки для каждого цилиндра со стороны выпускных каналов выполнено по два отверстия диаметром 16 мм, а со стороны впускных каналов - по одному отверстию диаметром 6 мм, предназначенных для подвода охлаждающей жидкости, при этом над отверстиями диаметром 16 мм расположены экраны с отверстиями. Диаметр отверстий для впускных клапанов составляет 41,9 мм, а диаметр отверстий для выпускных клапанов составляет 39,2 мм.
Отличительные признаки, заключающиеся в том, что колодцы под болты крепления головки к блоку цилиндров в количестве четырех штук расположены равномерно по периметру газового стыка каждого цилиндра блока, позволяют обеспечить необходимое усилие прижатия головки к прокладке блока цилиндров, за счет чего гарантируется уплотнение газового стыка и отверстий для подачи охлаждающей жидкости, кроме того, увеличивается пространство для размещения впускного и выпускного клапанов большего сечения, что уменьшает сопротивление воздушному заряду и выхлопным газам, улучшает газообмен, снижает расход топлива и дымность отработанных газов, в результате чего увеличивается ресурс и надежность работы головки блока цилиндров.
Выполнение расстояния между осями колодцев для топливных форсунок равным 156 мм обеспечивает точное расположение форсунок, впускных и выпускных клапанов относительно камеры сгорания поршня и, как следствие, увеличивается ресурс и надежность работы головки блока цилиндров.
Расположение осей отверстий для впускных клапанов и осей отверстий для выпускных клапанов относительно продольной оси головки соответственно под углом 56° и 64°, а также выполнение диаметров отверстий для впускных и выпускных клапанов равными соответственно 41,9 мм и 39,2 мм позволяют обеспечить оптимальную величину проходных сечений на впуске воздушного заряда и на выпуске отработавших газов и хорошие условия охлаждения наиболее теплонагруженных участков днища в зоне выпускных клапанов и форсунок подачи топлива, что улучшает газообмен, снижает расход топлива и дымность отработанных газов в результате чего увеличивается ресурс работы и надежность головки блока цилиндров.
Наличие в днище головки для каждого цилиндра со стороны выпускных каналов по два отверстия диаметром 16 мм позволяет обеспечить охлаждение выпускных каналов и равномерное охлаждение днища головки при движении жидкости поперек головки к выходному отверстию, а наличие в днище головки для каждого цилиндра со стороны впускных каналов по одному отверстию диаметром 6 мм исключает возможность образования застойных зон с низкой скоростью движения жидкости и воздушных пробок. В совокупности данные признаки обеспечивают равномерное параллельное охлаждение элементов головки во всех цилиндрах блока и, как следствие, повышают надежность и долговечность головки блока цилиндров.
Наличие над отверстиями диаметром 16 мм экранов с отверстиями позволяет обеспечить направление части потока охлаждающей жидкости непосредственно в зону перемычек, соединяющих отверстия выпускных клапанов, вторая часть потока через отверстия в экранах направляется для охлаждения выпускного и впускного каналов и колодцев для топливных форсунок. В совокупности данные признаки обеспечивают оптимальное, эффективное охлаждение головки блока цилиндров и, как следствие, повышают ее надежность и долговечность.
Анализ известных технических решений по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
фиг.1 - головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, вид сверху;
фиг.2 - вид со стороны выпускных каналов;
фиг.3 - головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, вид снизу;
фиг.4 - сечение А-А на фиг.1.
Головка блока цилиндров четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с рабочим диаметром цилиндров 120 мм содержит верхнюю плиту 1 и днище 2, ограниченные боковыми стенками 3, 4, 5 и 6, при этом наружная поверхность днища 2 выполнена плоской. Между плитой 1, днищем 2 и боковыми стенками 3, 4, 5, и 6 образована полость 7 для охлаждающей жидкости.
На верхней плите 1 и днище 2 выполнены отверстия 8 для установки впускных клапанов и отверстия 9 для установки выпускных клапанов. Диаметр выполненных в днище 2 отверстий 8, составляет 41, 9 мм, а диаметр отверстий 9-39,2 мм. Оси отверстий 8 впускных клапанов и оси отверстий 9 выпускных клапанов расположены относительно продольной оси головки соответственно под углом 56° и 64°. Для установки клапанов в отверстия 8 и 9, выполненные в днище 2 вмонтированы седла 10, а в отверстия 8 и 9, выполненные в верхней плите 1 вмонтированы направляющие втулки 11, которые изготовлены из специальных износостойких и теплостойких материалов. Отверстия 8 и 9 соединены соответственно с впускными каналами и выпускными каналами, выполненными во внутренней полости головки блока цилиндров, при этом окна 12 впускных каналов расположены на боковых стенках 3, а окна 13 выпускных каналов расположены на боковых стенках 4.
В головке блока цилиндров выполнены колодцы 14 для топливных форсунок, расстояние между осями которых составляет 156 мм и колодцы 15 под болты крепления головки к блоку цилиндров. Колодцы 15 расположены равномерно по периметру газового стыка каждого цилиндра блока в количестве четырех штук.
В днище 2 для каждого цилиндра со стороны выпускных окон 13 выполнено по два отверстия 1 6 диаметром 1 6 мм, а со стороны впускных окон 12 - по одному отверстию 17 диаметром 6 мм, предназначенных для подвода охлаждающей жидкости. Над отверстиями 16 расположены экраны 18 с отверстиями 19, при этом в каждом экране 18 выполнено по два отверстия 19.
На верхней плите 1 расположены параллельно днищу 2 поверхности 20, предназначенные для установки стойки коромысел, поверхности 21 пружин впускных и выпускных клапанов, поверхности 22 для клапанной крышки, кроме того, в верхней плите 1 выполнены резьбовые отверстия 23 для монтажа крепежных элементов топливной форсунки, резьбовые отверстия 24 для крепления стойки коромысел и резьбовые отверстия 25 для крепления клапанной крышки.
Во внутренней полости головки блока цилиндров расположены каналы 26 для системы подачи и отвода топлива, каналы 27 подвода и слива масла и ребра жесткости.
В боковых стенках 3 и 4 выполнены резьбовые отверстия 28 для монтажа впускного коллектора и резьбовые отверстия 29 для монтажа выпускного коллектора.
Головка блока цилиндров обеспечивает формирование и герметизацию рабочего объема четырех цилиндров двигателя внутреннего сгорания. С помощью болтов, устанавливаемых в колодцы 15, она крепится к блоку цилиндров. Через окна 12 впускных каналов в цилиндры поступает свежий заряд воздуха, а через окна 13 выпускных каналов отводятся отработавшие газы. Регулировка газораспределения в цилиндрах осуществляется путем открытия впускных и выпускных клапанов, устанавливаемых соответственно в отверстия 8 и 9. Управление работой клапанов выполняется деталями газораспределительного механизма под воздействием кулачков распределительного вала. Топливо в камеру сгорания впрыскивается форсунками, устанавливаемыми в колодцы 14. Под воздействием высоких температур при сгорании топлива и при отводе отработавших газов днище головки нагревается. Для его охлаждения в полость 7 через отверстия 16 и 17 подается из блока цилиндров охлаждающая жидкость. С помощью экрана 18 она направляется в наиболее нагретые зоны днища головки, обеспечивая их эффективное охлаждение.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и долговечность головки блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.