ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ Российский патент 2016 года по МПК F01P3/02 F02F1/40 

Изобретение касается двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением по меньшей мере с одним цилиндром, головкой цилиндров, в которой имеется граничащая с расположенной со стороны камеры сгорания стенкой головки цилиндров нижняя полость охлаждения и соединенная с ней по меньшей мере через одно главное отверстие перетока верхняя полость охлаждения.

Из AT 501008 A2 известен двигатель внутреннего сгорания с головкой цилиндров и картером, причем головка цилиндров имеет нижнюю и верхнюю полости охлаждения, причем обе полости охлаждения разделены друг от друга перегородкой. Охлаждающая жидкость течет из рубашки охлаждения, из картера, в нижнюю полость охлаждения и попадает через кольцеобразный переток между перегородкой и приемной гильзой для центральной детали в верхнюю полость охлаждения, от которой охлаждающая жидкость через боковое выходное отверстие течет в сборный резервуар для охлаждающей жидкости.

Похожая головка цилиндров известна из AT 005939 U1. Однако эта головка цилиндров предназначена для протекания охлаждающей жидкости в противоположном направлении. Охлаждающая жидкость течет от верхней полости охлаждения через кольцеобразный переток между перегородкой и гильзой для установки центральной детали в нижнюю полость охлаждения, и через переходные отверстия течет в рубашку охлаждения картера. В головках цилиндров, в которых проток осуществляется от нижней полости охлаждения к верхней полости охлаждения, охлаждение термически критичных зон расположенной со стороны камеры сгорания стенки головки цилиндров (нем. Feuerdeck) недостаточно вследствие разделения потока.

Далее, из AT 503182 A2 известен двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, с блоком цилиндров по меньшей мере для одного цилиндра, и по меньшей мере одной головкой цилиндров. При этом верхняя полость охлаждения через восходящие каналы соединена по потоку с рубашкой охлаждения картера. Охлаждающая жидкость попадает из рубашки охлаждения картера через восходящие каналы непосредственно в верхнюю полость охлаждения и через кольцеобразный переток между перегородкой и гильзой для установки центральной детали течет в нижнюю полость охлаждения. Охлаждающая жидкость покидает нижнюю полость охлаждения через боковые выходные отверстия.

У известных головок цилиндров есть тот недостаток, что из-за кольцеобразного перетока между верхней и нижней полостями охлаждения в области середины цилиндра перегородка только несущественно крепится к расположенной со стороны камеры сгорания стенке головки цилиндров, вследствие чего могут возникать относительно большие прогибы, и вследствие этого длительность срока службы головки цилиндров сокращается.

Задачей изобретения является избежать этих недостатков, обеспечить оптимальное охлаждение термически высоконагруженных зон расположенной со стороны камеры сгорания стенки головки цилиндров (Feuerdeck) и повысить жесткость головки цилиндров.

В соответствии с изобретением этого достигают посредством того, что между верхней полостью охлаждения и нижней полостью охлаждения расположен по меньшей мере один канал притока, предпочтительно по меньшей мере один канал притока на цилиндр, который соединяется по потоку с нижней полостью охлаждения, предпочтительно в центральной области цилиндра. Это позволяет охлаждающей жидкости в центральной области перетекать сверху в нижнюю полость охлаждения, вследствие чего непосредственно обтекаются термически критичные зоны расположенной со стороны камеры сгорания стенки головки цилиндров. Это решающим образом улучшает теплоотвод в области седел выпускных клапанов и межклапанных зон, так что тепловые напряжения могут быть уменьшены.

Предпочтительно при этом предусмотрено, чтобы канал притока был связан по потоку в центральной зоне, предпочтительно в области оси цилиндра, через по меньшей мере одно, предпочтительно круглое или кольцеобразное, впускное отверстие с нижней полостью охлаждения. Это обеспечивает равномерный приток охлаждающей жидкости, который с помощью локальных изменений радиального расширения кольцеобразного впускного отверстия может быть согласован с локальными тепловыми требованиями межклапанных зон. Предпочтительно замкнутая кольцевая полость окружает входящую в камеру сгорания деталь, например топливную форсунку. Охлаждающая жидкость от центральной области нижней полости охлаждения через узкие каналы в области межклапанных зон выводится наружу и обтекает по кругу выпускные и впускные каналы в области седел клапанов. Через главное отверстие перетока охлаждающая жидкость направляется в верхнюю полость охлаждения. По меньшей мере одно второе отверстие перетока позволяет осуществить точную настройку величины потока между отдельными межклапанными зонами. После протекания через верхнюю полость охлаждения охлаждающая жидкость покидает головку цилиндров через выходное отверстие в области первой продольной стороны головки цилиндров. Основное отверстие перетока, в идеальном случае, расположено в области межклапанных зон выпускных клапанов, предпочтительно в области второй продольной стороны головки цилиндров, обращенной от выходного отверстия.

Простое расположение канала может достигаться, если канал притока имеет форму крюка и технически выполнен при отливке. При этом может быть предусмотрено, чтобы канал притока был выполнен, по меньшей мере, частично, по существу, нормально к оси цилиндра и предпочтительно соединен по потоку с выполненным по существу параллельно оси цилиндра каналом притока, который выходит по меньшей мере из одного отверстия перетока в расположенной со стороны камеры сгорания стенке головки цилиндров.

Канал притока отделен перегородкой от верхней полости охлаждения.

Чтобы, по возможности, сократить количество перегибов нижней перегородки, предпочтительно, если кольцевая полость граничит с приемной выемкой для центрального конструктивного элемента, причем приемная выемка связана с расположенной со стороны камеры сгорания стенкой головки цилиндров и нижней перегородкой. Приемная выемка действует, таким образом, как центральный опорный элемент для нижней перегородки. Вследствие этого может быть повышена жесткость головки цилиндров в центральной области и, таким образом, как тепловая, так и структурная надежность.

Чтобы облегчить наполнение системы охлаждения охлаждающей жидкостью, предусмотрено, чтобы между каналом притока и верхней полостью охлаждения был расположен по меньшей мере один переход для дегазации, причем переход для дегазации, расположенный предпочтительно в области первой продольной стороны головки цилиндров или в области входного утолщения.

Изобретение разъясняется далее подробно посредством чертежей.

Показано:

Фиг.1 - соответствующий изобретению двигатель внутреннего сгорания в разрезе;

Фиг.2 - головка цилиндров этого двигателя внутреннего сгорания в разрезе; и

Фиг.3 - головка цилиндров двигателя внутреннего сгорания в другом разрезе.

Одинаковые по функциям элементы в различных исполнениях обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

Двигатель внутреннего сгорания 1 имеет блок 2 цилиндров и головку 3 цилиндров. Для охлаждения предусмотрена система охлаждения 4 с охлаждающей жидкостью, которая протекает через рубашку 5 охлаждения в блоке 2 цилиндров и верхнюю, а также нижнюю полости 6, 7 охлаждения в головке 3 цилиндров. Верхняя полость 6 охлаждения и нижняя полость 7 охлаждения при этом соединены друг с другом по потоку через одно на цилиндр 10 главное отверстие 8 перетока. В головке 3 цилиндров расположен канал 11 притока в форме крюка, который выходит из отверстия 12 перетока в расположенной со стороны камеры сгорания стенке 18 головки цилиндров, в области первой продольной стороны 3a, и проведен между нижней полостью 7 охлаждения и верхней полостью 6 охлаждения радиально в центральную область 13 цилиндра 10. В центральной области 13 расположена приемная выемка 14 для установки приемной втулки 25 для размещения элементов, входящих в камеру 15 сгорания, причем приемная выемка 14 продолжается между нижней перегородкой 17, разделяющей верхнюю полость 6 охлаждения от нижней полости 7 охлаждения и расположенной со стороны камеры сгорания стенкой 18 головки цилиндров, граничащей с блоком 2 цилиндров. Канал 11 притока отделен верхней перегородкой 16 от верхней полости 6 охлаждения, которая может быть образована нижней перегородкой 17. Между каналом 11 притока и нижней полостью 7 охлаждения предусмотрено кольцеобразное впускное отверстие 19, кольцевая полость которого обозначена 19a. Переход для дегазации обозначен ссылочной позицией 20 между каналом 11 притока и верхней полостью 6 охлаждения.

Охлаждающая жидкость течет согласно стрелкам S от рубашки 5 охлаждения блока 2 цилиндров через канал 11 притока и кольцеобразное впускное отверстие 19 в нижнюю полость 7 охлаждения и направляется между выпускными и выпускными каналами в области межклапанных зон через радиальные каналы 21 наружу. После обтекания впускного и выпускного каналов, которые на Фиг.2 обозначены как IN и EX, охлаждающая жидкость попадает предпочтительно в кольцевую полость 22, замкнутую снаружи вокруг впускного и выпускного каналов, и далее через предпочтительно главное отверстие 8 перетока, в области второй длинной стороны 3b головки 3 цилиндров, в верхнюю полость 6 охлаждения. После прохождения верхней полости 6 охлаждения охлаждающая жидкость через сток 23 охлаждающей жидкости в первой продольной стороне 3a головки цилиндров вытекает из головки 3 цилиндров и попадает в резервуар 24 для охлаждающей жидкости.

Вследствие того, что приемная выемка 14 жестко связана с нижней перегородкой 17 и расположенной со стороны камеры сгорания стенкой 18 головки цилиндров, уменьшаются изгибы нижней перегородки 17 и расположенной со стороны камеры сгорания стенки 18 головки цилиндров, а прочность головки 3 цилиндра повышается. Центральный приток охлаждающей жидкости через канал 11 притока от стенки верхней полости 6 охлаждения в нижнюю полость 7 охлаждения - с непосредственным обтеканием термически критичных зон расположенной со стороны камеры сгорания стенки 18 головки цилиндров - позволяет оптимальное охлаждение, в частности, термически высоконагруженных зон вокруг межклапанных зон выпускных клапанов.

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с жидкостным охлаждением. ДВС (1) с жидкостным охлаждением содержит по меньшей мере один цилиндр (10), головку (3) цилиндров. В головке (3) цилиндров расположена нижняя полость (7) охлаждения, граничащая с расположенной со стороны камеры сгорания стенкой (18) головки цилиндров. Нижняя полость (7) соединена по потоку через по меньшей мере одно главное отверстие (8) перетока с верхней полостью (6) охлаждения. При этом между верхней полостью (6) охлаждения и нижней полостью (7) охлаждения расположен по меньшей мере один канал (11) притока. Предпочтительно по меньшей мере один канал (11) притока на цилиндр (10) связан по потоку с нижней полостью (7) охлаждения, предпочтительно в центральной области (13) цилиндра (10). Технический результат заключается в повышении жесткости головки цилиндра. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания (1) с жидкостным охлаждением, содержащий по меньшей мере один цилиндр (10), головку (3) цилиндров, в которой расположена граничащая с расположенной со стороны камеры сгорания стенкой (18) головки цилиндров нижняя полость (7) охлаждения и соединенная с ней по потоку через по меньшей мере одно главное отверстие (8) перетока верхняя полость (6) охлаждения, отличающийся тем, что между верхней полостью (6) охлаждения и нижней полостью (7) охлаждения расположен по меньшей мере один канал (11) притока, предпочтительно по меньшей мере один канал (11) притока на цилиндр (10), который связан по потоку с нижней полостью (7) охлаждения, предпочтительно в центральной области (13) цилиндра (10).

2. Двигатель внутреннего сгорания (1) по п.1, отличающийся тем, что канал (11) притока связан по потоку в центральной области (13), предпочтительно в области оси цилиндра, через по меньшей мере одно, предпочтительно круглое или кольцеобразное, впускное отверстие (19) с нижней полостью (7) охлаждения.

3. Двигатель внутреннего сгорания (1) по п.1, отличающийся тем, что канал (11) притока связан по потоку с выполненным предпочтительно по существу параллельным оси цилиндра (10a) каналом (11a) притока, который выходит по меньшей мере из одного отверстия (12) перетока в расположенной со стороны камеры сгорания стенке (18) головки цилиндров.

4. Двигатель внутреннего сгорания (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что канал (11) притока выполнен в форме крюка.

5. Двигатель внутреннего сгорания (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что канал (11) притока выполнен, по меньшей мере, частично, по существу, нормально к оси цилиндра (10a).

6. Двигатель внутреннего сгорания (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что между каналом (11) притока и верхней полостью (6) охлаждения расположена верхняя перегородка (16).

7. Двигатель внутреннего сгорания (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что приемная выемка (14) для центрального элемента связана с расположенной со стороны камеры сгорания стенкой (18) головки цилиндров и нижней перегородкой (17).

8. Двигатель внутреннего сгорания (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что впускное отверстие (19) образовано кольцевой полостью (19a), которая предпочтительно охватывает по меньшей мере частично приемную выемку (14) для центрального элемента.

9. Двигатель внутреннего сгорания (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что верхняя полость (6) охлаждения связана, по меньшей мере, с выпуском (23) охлаждающего средства, причем предпочтительно предусмотрен один на цилиндр (10) выпуск (23) охлаждающего средства, расположенный в области первой продольной стороны (3a) головки цилиндров.

10. Двигатель внутреннего сгорания (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что главное отверстие (8) перетока расположено между нижней полостью (7) охлаждения и верхней полостью (6) охлаждения в области второй продольной стороны (3b) головки цилиндров, обращенной от выпуска (23) охлаждающей жидкости.

11. Двигатель внутреннего сгорания (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере одно главное отверстие (8) перетока расположено между нижней полостью (7) охлаждения и верхней полостью (6) охлаждения в области по меньшей мере одного радиального канала (21) между двумя выпускными каналами.

12. Двигатель внутреннего сгорания (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что между каналом (11) притока и верхней полостью (6) охлаждения расположен по меньшей мере один переход (20) для дегазации, причем предпочтительно переход (20) для дегазации расположен в области первой продольной стороны (3a) головки цилиндра или в области заливного утолщения (14).