ГОЛОВКА ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02F1/42 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, у которых перед впускным клапаном в канале головки цилиндров установлены лопатки для завихривания воздушного заряда, поступающего в цилиндр.

Известна конструкция головки цилиндров с лопаточным завихрителем, установленным на входе во впускной канал перед клапаном, лопатки завихрителя выполнены за одно целое со стенками впускного канала, образуя монолитную деталь (см. , например, авт. св. СССР N 1224427, кл. F 02 F 1/42). В этой конструкции спиральные лопатки выполнены из того же материала, что и головка цилиндров, и прилиты к стенкам впускного канала. Конструкция обладает высокой жесткостью и прочностью, обеспечивает высокую работоспособность головки цилиндров.

Однако ей свойственны значительные недостатки, определяемые заявленными конструктивными особенностями.

Технология отливки алюминиевых или чугунных головок цилиндров не позволяет выполнять лопатки по толщине меньше, чем 5-6 мм, что приведет к существенному загромождению сечения канала и чрезмерному росту потерь во впускном канале, повышению мощности наносных ходов и ухудшению экономичности дизеля.

Существующая технология отливки головок цилиндров, при которой полость впускного патрубка образуется стержнем из формовочной смеси, обуславливает значительное рассеивание (до 30% ) гидравлических параметров впускных патрубков, что, по экспериментальным данным моторостроительных заводов и фирм, приводит к существенному ухудшению экономических параметров дизеля (допускаемая величина рассеивания гидравлических параметров - 1% ).

Известна также конструкция головки цилиндров с лопаточным завихрителем, принятой за прототип в которой лопатки завихрителя выполнены в виде спиральной вставки из листового материала или механически обработанной детали, которая либо залита в канал головки (с установкой вставки в стержень, образующий полость впускного канала), либо зафиксирована плотной насадкой на входном участке канала на небольшой части длины лопатки-завихрителя (см. , например, авт. св. СССР N 1518560, кл. F 02 F 1/42).

Указанной конструкции также свойственны недостатки, отмеченные выше, т. е. рассеивание гидравлических параметров литого канала (до 10. . . 15% ), невозможность точной фиксации входной и выходной кромок лопатки. Кроме того, фиксация лопатки-завихрителя на небольшой длине имеет низкую надежность, а ее консольное закрепление может способствовать разрушению лопатки-завихрителя от вибрации, вызванной пульсирующим характером потока воздуха и вибрацией головки цилиндров.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков: обеспечение стабильности гидравлических характеристик лопатки-завихрителя в канале впуска; минимизация гидравлического сопротивления и жесткого надежного закрепления лопатки-завихрителя во впускном канале головки цилиндра, уменьшение теплопередачи в канале головки цилиндров к воздуху, протекающему по каналу завихрителя.

Цель достигается тем, что в предлагаемой головке цилиндров ДВС, содержащей впускной канал с установленной в его входной части лопаткой-завихрителем, лопатка-завихритель выполнена за одно целое (например, точным литьем) с охватывающим ее на всей ее длине стаканом, а стакан плотно установлен (запрессован) в расточку головки цилиндров во входном участке впускного канала и фиксируется в заданном положении штифтом, установленным в головку цилиндров. Для уменьшения подогрева воздуха во впускном канале на наружной поверхности стакана выполнена в его центральной части на длине 0,7. . . 0,8 общей длины проточка таким образом, что между основным участком стакана и головкой цилиндра образован воздушный зазор, служащий тепловым сопротивлением.

На фиг. 1 изображена головка цилиндров ДВС с впускным каналом и вставкой завихрителем; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Головка цилиндров 1 содержит впускной канал 2 с цилиндрической расточкой 3, в которую установлена втулка 4 с выполненной за одно целое с ней лопаткой-завихрителем 5. Втулка 4 плотно установлена своими посадочными поясками 6 в расточку головки цилиндров 1 и фиксируется в заданном положении штифтом 7, запрессованным в привалочную полку головки цилиндров 1 и входящим в отверстие 8 на фланце 9 втулки 4. На наружной поверхности втулки 4 выполнена проточка 10, образующая зазор 11.

Головка цилиндров работает следующим образом.

Втулка 4 с лопаткой-завихрителем 5 выполнена в виде монолитной детали, полученной, например, литьем по выплавляемым моделям, что позволяет по экспериментальным данным завода получить толщину лопатки-завихрителя не более 2 мм и минимизировать гидравлические потери в завихрителе.

Технология литься по выплавляемым моделям позволяет также обеспечить рассеивание гидравлических характеристик канала в пределах не более 1% .

Плотная посадка втулки 4 своими посадочными поясками 6 в расточку 3 головки цилиндров 1 исключает разбалтывание соединения и выход из строя головки цилиндров. При этом наличие воздушного зазора 11 на большей длине поверхности стакана существенно уменьшает тепловой поток от головки цилиндров к стакану и воздуху, протекающему по завихрителю в период впуска воздуха.

Наличие фиксирующего штифта 7, запрессованного в головку 1 и проходящего в отверстие 8 во фланце 9 стакана завихрителя, позволяет точно ориентировать входную и выходную кромки лопатки завихрителя.

Экспериментальные данные завода по аэродинамической продувке завихрителей воздуха на впуске, выполненных в виде стакана с отлитой за одно целое с ним лопаткой-завихрителем, подтвердили стабильность гидравлических характеристик. Проверка узла на экспериментальном двигателе показала его высокую надежность и работоспособность при обеспечении требуемой закрутки воздушного заряда в цилиндре.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Головка цилиндров содержит впускной канал с цилиндрической расточкой на его входном участке, в которую установлена втулка с выполненной за одно целое с ней винтовой лопаткой (завихрителем). Втулка плотно установлена своими посадочными поясками в расточку головки цилиндров и фиксируется в заданном положении штифтом, запрессованным в привалочную полку головки цилиндров и входящим в отверстие на фланце втулки. На наружной поверхности втулки выполнена проточка, образующая зазор. 3 ил.

ГОЛОВКА ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая по меньшей мере один впускной канал с входным участком и клапанной полостью и винтовую лопатку, установленную во входном участке канала по его оси, отличающаяся тем, что, с целью стабилизации и снижения гидравлических характеристик канала, входной участок канала снабжен цилиндрической расточкой, в последней размещена втулка с кольцевым фланцем со стороны входа в канал, причем втулка выполнена за одно целое с винтовой лопаткой, а фланец снабжен сквозным отверстием для прохода фиксирующего элемента.