ГОЛОВКА ЦИЛИНДРА С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ Российский патент 2016 года по МПК F01P3/16 F02F1/36 F02F1/40 

Изобретение относится к головке цилиндра с жидкостным охлаждением, с входящим в камеру сгорания впускным каналом и выпускным каналом на каждый цилиндр, с входящим в камеру сгорания и прилежащим к впускному каналу и выпускному каналу устройством для впрыскивания топлива, а также с по меньшей мере одной расположенной в головке цилиндра, охлаждающей полостью, при этом в зоне огневого перекрытия находится, проходящий, по существу, параллельно огневому перекрытию, в частности, просверленный или предварительно прилитый распределительный канал охлаждения, который входит в кольцевое пространство, окружающее устройство для впрыскивания топлива, при этом кольцевое пространство имеет по меньшей мере одно, по существу, радиальное первое отверстие охлаждения, направленное в зону клапанной перемычки, выполненную между впускным каналом и выпускным каналом и граничащую с огневым перекрытием.

Из DE 24 29 355 А1 известен двигатель внутреннего сгорания с системой охлаждения, включающей проточные каналы для охлаждающей среды, при этом каналы охлаждения расположены лишь вблизи от частей двигателя, которые при работе имеют тенденцию к перегреву. При этом в головке цилиндра между распределительной и выпускной линией каждого цилиндра расположен канал водяного охлаждения, который входит в кольцевое пространство, окружающее устройство для впрыскивания топлива. От кольцевого пространства выпускной канал проходит в зону клапанной перемычки между впускным каналом и выпускным каналом к главному выпускному трубопроводу.

В JP 62-169 221 U раскрыта головка цилиндра с двумя впускными и двумя выпускными клапанами для каждого цилиндра, при этом впускной канал в зоне клапанной перемычки между двумя выпускными клапанами входит в кольцевое пространство, окружающее форсунку для впрыскивания топлива. От этого кольцевого пространства другая линия охлаждения ведет к зоне клапанной перемычки между впускным каналом и выпускным клапаном и дальше в охлаждающую полость.

Далее, из JP 01-114 917 U известна головка цилиндра, при этом канал охлаждения, отходящий от водяной рубашки блока цилиндров, ведет в кольцевое пространство, окружающее форсунку для впрыскивания топлива, и при этом проходит через зону клапанной перемычки между впускным каналом и выпускным клапаном.

Из АТ 389 565 В известна головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания с водяным охлаждением, с одним впускным каналом и одним выпускным каналом, а также с входящим в камеру сгорания устройством для впрыскивания топлива, при этом в зоне клапанной перемычки между двумя клапанами находится распределительный канал охлаждения, который входит в кольцевое пространство, окружающее устройство для впрыскивания топлива. При этом устройство для впрыскивания топлива - если смотреть в направлении течения охлаждающей жидкости - расположено после зоны клапанной перемычки.

Аналогичные системы охлаждения, в которых охлаждение устройства для впрыскивания топлива осуществляется лишь после зоны вентильной перемычки, известны из DE 20 37 315 A1, DE 32 08 341 A1 или DE 24 17 925 A1.

Оказалось, что в известной системе в ряде рабочих зон охлаждение некоторых термокритических зон может быть недостаточным, например в зоне устройства для впрыскивания топлива и/или выпускного канала.

Задача изобретения состоит в том, чтобы устранить эти недостатки и улучшить охлаждение термокритических зон.

Это достигается согласно изобретению за счет того, что от кольцевого пространства и/или от распределительного канала охлаждения ответвляется сбоку по меньшей мере одна направленная предпочтительно, по существу, тангенциально к выпускному каналу, проточка охлаждения, при этом расположенная между впускным каналом и выпускным каналом зона клапанной перемычки - если смотреть в направлении потока охлаждающей среды - находится предпочтительно ниже по потоку относительно кольцевого пространства.

Расположенный ниже по потоку относительно кольцевого пространства распределительный канал охлаждения может иметь проходное поперечное сечение, которое, например, превышает по меньшей мере в два раза проходное поперечное сечение первой проточки охлаждения, а также все другие возможные проточки охлаждения. Это обеспечивает высокую теплопередачу в охлаждающую среду.

При этом распределительный канал охлаждения может иметь то же направление, что и первая проточка охлаждения (отверстие охлаждения клапанной перемычки), причем оси первой проточки охлаждения и распределительного канала охлаждения могут быть ориентированы параллельно, предпочтительно, коаксиально. Следовательно, первая проточка охлаждения расположена диаметрально к распределительному каналу охлаждения - относительно кольцевого пространства - поэтому первая проточка охлаждения может быть проточена сбоку от распределительного канала охлаждения. Это может быть достигнуто, в частности, простым образом, если кольцевое пространство образовано литьевой бобышкой головки цилиндра и вставленной в отверстие (проточку) литьевой бобышки приемной гильзой для устройства впрыскивания топлива.

Для подачи охлаждающей среды может быть предусмотрено, что в распределительный канал охлаждения входит отходящее от плоскости уплотнения головки цилиндра по меньшей мере одно питающее отверстие. Существует также возможность предварительно прилить распределительный канал охлаждения и питающее отверстие.

Для эффективного охлаждения другой критической зоны выпускного канала особенно предпочтительно, если вторая проточка охлаждения расположена в зоне огневого перекрытия, предпочтительно в зоне вхождения распределительного канала охлаждения в кольцевое пространство. Далее, от верхней зоны кольцевого пространства может отходить третья проточка охлаждения, при этом третья проточка охлаждения предпочтительно отстоит от второй проточки охлаждения, если смотреть в направлении оси цилиндра. Эта третья проточка охлаждения может быть использована также для вентиляции кольцевого пространства.

Таким образом, может быть обеспечено очень эффективное охлаждение в отношении устройства для впрыскивания топлива, выпускного канала и зоны клапанной перемычки между двумя клапанами.

Ниже изобретение поясняется более детально с использованием чертежей. При этом показаны:

Фиг. 1 - головка цилиндра согласно изобретению в разрезе по линии I-I на фиг. 2;

Фиг. 2 - головка цилиндра в разрезе по линии II-II на фиг. 1;

Фиг. 3 - головка цилиндра в разрезе по линии III-III на фиг. 1; и

Фиг. 4 - головка цилиндра в перспективе.

Головка 1 цилиндра двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением включает впускной канал 2 и выпускной канал 3 на каждый цилиндр, при этом впускной канал 2 и выпускной канал 3 через впускное отверстие 4, соответственно выпускное отверстие 5, входят в детально не обозначенную камеру сгорания. Впускное и выпускное отверстия 4, 5 управляются посредством детально не показанных подъемных клапанов. Примыкающая к впускному каналу 2 и выпускному каналу 3 расположена бобышка 6 (литьевая бобышка) для приема входящего в камеру сгорания устройства 7 для впрыскивания топлива.

Головка 1 цилиндра имеет по меньшей мере одну охлаждающую полость 20, при этом в зоне огневого перекрытия 9 головки 1 цилиндра находится материальный массив 10 с проходящим, по существу параллельно огневому перекрытию 9, проточенным или прилитым распределительным каналом 11 охлаждения, который входит (оканчивается) в окружающее устройство 7 для впрыскивания топлива кольцевое пространство 8 для охлаждения устройства 7 для впрыскивания топлива. Кольцевое пространство 8 образовано бобышкой 6 и вставленной в бобышку 6 приемной гильзой 12 для устройства 7 впрыскивания топлива.

Кольцевое пространство 8 имеет в зоне огневого перекрытия 9 первую радиальную проточку 13 охлаждения, которая направлена в зону 14 клапанной перемычки, расположенную между впускным отверстием 4 и выпускным отверстием 5. При этом зона 14 клапанной перемычки - если смотреть в направлении течения охлаждающей жидкости - расположена ниже по потоку относительно кольцевого пространства 8. Первая проточка 13 охлаждения, которая служит для охлаждения зоны 14 клапанной перемычки, имеет ту же ориентацию, что и распределительный канал 11 охлаждения, причем оси 11а, 13а распределительного канала 11 охлаждения и первой проточки 13 охлаждения ориентированы параллельно, предпочтительно, коаксиально и, таким образом, проще в изготовлении.

Расположенный ниже по потоку относительно кольцевого пространства 8 распределительный канал 11 охлаждения имеет проходное поперечное сечение, которое равно или существенно превышает, например, в два раза, проходное поперечное сечение первой проточки 13 охлаждения.

В примере осуществления, от кольцевого пространства 8 и/или от распределительного канала 11 охлаждения ответвляется дополнительно вторая проточка 15 охлаждения и третья проточка 16 охлаждения, причем вторая проточка 15 может быть расположена в зоне огневого перекрытия 9, например в зоне вхождения распределительного канала 11 охлаждения в кольцевое пространство 8. Третья проточка 16 охлаждения ответвляется от обращенной от огневого перекрытия 9 верхней зоны кольцевого пространства 8 и отстоит от второй проточки 15 охлаждения, если смотреть в направлении оси 1а цилиндра. Вторая проточка 15 охлаждения и/или третья проточка 16 охлаждения направлена примерно тангенциально относительно обращенной к охлаждающей полости 20 наружной поверхности 3а выпускного канала 3.

В распределительный канал охлаждения 11 входит (оканчивается) пронизывающее огневое перекрытие 9 питающее отверстие 17, которое отходит от детально не показанной, граничащей с блоком цилиндров плоскости 18 уплотнения головки цилиндра. Посредством питающего отверстия 17 распределительный канал 11 охлаждения состоит в гидросоединении с рубашкой охлаждения в блоке цилиндров или водораспределительной пластиной.

Охлаждающая среда течет согласно стрелке S, начиная от рубашки охлаждения блока цилиндров, через питающее отверстие 17 в распределительный канал 11 охлаждения и дальше в кольцевое пространство 8, в котором обтекает приемную гильзу 12 и, таким образом, охлаждает устройство 7 впрыскивания топлива. Вслед за этим охлаждающая среда протекает через первую проточку 13 охлаждения в зону 14 клапанной перемычки между впускным отверстием 4 и выпускным отверстием 5, которая охлаждается, таким образом, в достаточной степени. Одновременно охлаждающая среда протекает также через вторую проточку 15 и третью проточку 16 к наружной поверхности 3а выпускного канала 3 и обеспечивает оптимальное охлаждение выпускных каналов. Задание соответствующих поперечных сечений первой, второй и третьей проточек 13, 15, 16 охлаждения позволяет согласовать полученный охлаждающий эффект с действующими требованиями. После охлаждения критических зон устройства 7 впрыскивания топлива, зоны 14 клапанной перемычки и выпускного канала 3 охлаждающую среду собирают в охлаждающей полости 20 и отводят из головки 1 цилиндра через детально не показанные выпускные отверстия.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением. Головка (1) цилиндра с жидкостным охлаждением имеет на каждый цилиндр один входящий в камеру сгорания впускной канал (2), один выпускной канал (3), примыкающее к впускному каналу (2) и выпускному каналу (3) устройство (7) для впрыскивания топлива и охлаждающую полостью (20). В зоне огневого перекрытия находится, проходящий параллельно огневому перекрытию, распределительный канал (11) охлаждения, который входит в кольцевое пространство (8), окружающее устройство (7) для впрыскивания топлива. Кольцевое пространство (8) имеет по меньшей мере одну радиальную первую проточку (13) охлаждения, которая направлена в зону (14) клапанной перемычки, выполненную между впускным каналом (2) и выпускным каналом (3) и граничащую с огневым перекрытием. От кольцевого пространства (8) и/или от распределительного канала (11) охлаждения ответвляется сбоку, тангенциально к выпускному каналу (3) по меньшей мере одна другая проточка (15) охлаждения. Технический результат заключается в улучшении охлаждения термокритических зон головки цилиндров. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Головка (1) цилиндра с жидкостным охлаждением, с входящим в камеру сгорания единственным впускным каналом (2) и единственным выпускным каналом (3) на каждый цилиндр, с входящим в камеру сгорания и примыкающим к впускному каналу (2) и выпускному каналу (3) устройством (7) для впрыскивания топлива, а также с по меньшей мере одной расположенной в головке (1) цилиндра охлаждающей полостью (20), при этом в зоне огневого перекрытия (9) находится, проходящий, по существу, параллельно огневому перекрытию (9) распределительный канал (11) охлаждения, который входит в кольцевое пространство (8), окружающее устройство (7) для впрыскивания топлива, при этом кольцевое пространство (8) имеет по меньшей мере одну, по существу, радиальную первую проточку (13) охлаждения, которая направлена в зону (14) клапанной перемычки, выполненную между впускным каналом (2) и выпускным каналом (3) и граничащую с огневым перекрытием (9), отличающаяся тем, что от кольцевого пространства (8) и/или от распределительного канала (11) охлаждения ответвляется сбоку по меньшей мере одна предпочтительно направленная, по существу, тангенциально к выпускному каналу (3) другая проточка (15, 16) охлаждения.

2. Головка (1) цилиндра по п. 1, отличающаяся тем, что расположенная между впускным каналом (2) и выпускным каналом (3) зона (14) клапанной перемычки - если смотреть в направлении потока охлаждающей среды - находится ниже по потоку относительно кольцевого пространства (8).

3. Головка (1) цилиндра по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что расположенный выше по потоку относительно кольцевого пространства (8) распределительный канал (11) охлаждения имеет проходное поперечное сечение, которое предпочтительно по меньшей мере в два раза превышает проходное поперечное сечение первой проточки (13) охлаждения.

4. Головка (1) цилиндра по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что распределительный канал (11) охлаждения имеет то же направление, что и первая проточка (13) охлаждения, а оси (13а, 11а) первой проточки (13) охлаждения и распределительного канала (11) охлаждения ориентированы параллельно, предпочтительно, коаксиально.

5. Головка (1) цилиндра по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в распределительный канал (11) охлаждения входит отходящее от плоскости уплотнения (18) головки цилиндра по меньшей мере одно питающее отверстие (17).

6. Головка (1) цилиндра по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна вторая проточка (15) охлаждения расположена в зоне огневого перекрытия (9), предпочтительно в зоне вхождения распределительного канала (11) охлаждения в кольцевое пространство (8).

7. Головка (1) цилиндра по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что от верхней зоны кольцевого пространства (8) отходит по меньшей мере одна третья проточка (16) охлаждения, при этом третья проточка (16) охлаждения - если смотреть в направлении оси (1a) цилиндра - предпочтительно отстоит от второй проточки (15) охлаждения.

8. Головка (1) цилиндра по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что кольцевое пространство (8) образовано бобышкой (6) головки (1) цилиндра и вставленной в отверстие бобышки (6) приемной гильзой (12) для устройства (7) впрыскивания топлива.

9. Головка (1) цилиндра по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что канал (11) охлаждения является проточенным или предварительно прилитым.