ГОЛОВКА ЦИЛИНДРОВ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОГО ДИЗЕЛЯ Российский патент 1994 года по МПК F01L3/08 F01M9/10 

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к головкам цилиндров, применительно к дизелям, характеризующихся ограниченным теплоотводом от поверхностей, образующих камеру сгорания.

Одним из наиболее напряженных элементов такого дизеля является выпускной клапан, работающий в условиях высоких температур, газовой эрозии. Вследствие недостаточного теплоотвода и отсутствия надежной смазки, возникают перекосы клапана, его заклинивание в направляющей втулке, что может привести к аварийному останову двигателя. Для поддержания необходимого температурного режима и обеспечения надежной работы пары стержень-направляющая втулка используются различные устройства, предотвращающие выгорание масляной пленки в этой паре, а также стабилизирующие условия смазки.

Известна, например, конструкция головки цилиндров, содержащая уплотнение, выполненное из фторопласта в виде тонкостенного колпачка (см. заявку N 2105403 Великобритании опубл. 29.03.83, кл. F 01 L 3/08). Тонкостенный колпачок имеет конический участок, плотно охватывающий стержень клапана и цилиндрический участок вокруг направляющей втулки. На части внутренней поверхности конического участка колпачка образованы спиральные ребра, между которыми к стержню подводится масло.

Недостатком описанной конструкции является то, что она не может быть применена для выпускных клапанов теплонапряженного дизеля, температура которых (650-680^оС) превышает предельно допустимые для фторопласта (300-350^оС), хотя известен опыт использования колпачковых пластмассовых уплотнений для направляющих втулок впускных клапанов.

За прототип принята головка цилиндров, содержащая направляющую втулку клапана, в нижней части которой выполнены кольцевые канавки, образующие расширительную полость со стержнем клапана и воздухоподводящую магистраль в теле головки, сообщенную с одной из этих канавок. Канавки и магистраль по высоте втулки, а также сам клапан выполнены так, что позволяют при открытом клапане (впускном, например) впрыскивать жидкость на такте "Впуск" или добавки воздуха для снижения токсичности отработавших газов.

Недостатки прототипа. Рассмотренная конструкция - прототип безусловно снижает температуру стержня клапана, особенно в нижней его части, за счет дополнительной прокачки воздуха или жидкости - охладителя, однако при этом условия для смазки пары стержень клапана - направляющая втулка остаются тяжелыми, работа указанной пары трения сопровождается увеличенными потерями масла на угар. Это снижает надежность данного узла и головки цилиндров в целом.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности головки цилиндров теплонапряженного дизеля, путем улучшения условий смазки стержня клапана.

Поставленная цель достигается наличием признаков новых по сравнению с прототипом.

Предлагаемая головка цилиндров теплонапряженного дизеля содержит выпускной клапан с направляющей втулкой, в нижней части которой имеется расширительная полость, сообщенная с воздухоподводящей магистралью.

Новые признаки:
- В верхней части стержня клапана в зоне торца направляющей втулки выполнена дополнительно маслоприемная кольцевая проточка, пересекаемая плоскостью верхнего торца направляющей втулки;
- полость маслоприемной кольцевой проточки сообщена посредством выполненной на стержне клапана продольной винтовой канавки с расширительной полостью в нижней части направляющей втулки;
- объем продольной винтовой канавки составляет 0,1 объема расширительной полости.

На чертеже изображена головка цилиндров теплонапряженного дизеля, общий вид.

Головка цилиндров содержит выпускной клапан 1 с направляющей втулкой 2, в нижней части которой образована расширительная полость 3, сообщенная с воздухоподводящей магистралью 4 в теле головки.

В зоне верхнего торца направляющей втулки выполнена дополнительно маслоприемная канавка 5, пересекаемая плоскостью торца направляющей втулки, полость которой сообщена посредством выполненной на стержне клапана продольной винтовой канавки 6 с расширительной полостью 3.

Объем V_в.к. продольной винтовой канавки 6 выбирается из соотношения V_в.к. ≈0,1 V_расш., где V_расш. - объем расширительной полости.

Выпускной клапан 1 приводится в движение газораспределительным механизмом (не показан) в соответствии с фазами газораспределения. Масло, попадающее на верхний торец направляющей втулки 2, собирается в маслоприемной канавке 5 и далее распределяется по объему продольной винтовой канавки 6. Воздух, подводимый по магистрали 4, создает в расширительной полости 3 избыточное давление, препятствующее вытеканию масла из канала 6, а также предотвращается при этом прорыв выпускных газов в зазор между стержнем и втулкой.

Канавка 5 при работе клапана 1 постоянно пересекается плоскостью верхнего торца направляющей втулки 2, масло постоянно поступает в зазор между клапаном и направляющей втулкой.

Стабилизируются условия смазки стержня в направляющей втулке, улучшается теплоотвод от клапана, повышается в целом надежность конструкции. (56) Патент Великобритании N 1490179, кл. F 01 L 3/08, 1982.

Сущность изобретения: головка цилиндров содержит выпускной клапан 1 с направляющей втулкой 2, в нижней части которой имеется расширительная полость 3, питаемая воздухом по каналу 4. В верхней части стержня клапана в зоне, пересекаемой плоскостью торца направляющей втулки, выполнена дополнительно маслоприемная кольцевая проточка 5, полость которой сообщена посредством выполненной на стержне клапана продольной винтовой канавки 6 с расширительной полостью, причем объем винтовой канавки равен 0,1 объема расширительной полости. 1 ил.

ГОЛОВКА ЦИЛИНДРОВ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОГО ДИЗЕЛЯ, содержащая выпускной клапан с направляющей втулкой, в нижней части которой имеется расширительная полость, сообщенная с воздухоподводящей магистралью, отличающаяся тем, что в верхней части стержня клапана в зоне торца направляющей втулки выполнена дополнительно маслоприемная кольцевая проточка, пересекаемая плоскостью верхнего торца направляющей втулки, а полость кольцевой проточки сообщена посредством выполненной на стержне клапана продольной винтовой канавки с расширительной полостью в нижней части направляющей втулки, причем объем продольной канавки составляет приблизительно 0,1 объема расширительной полости.