Головка цилиндра Советский патент 1987 года по МПК F02F1/42 

основание второго направлено в сторону выходного сечения канала. Ось конуса 7 совпадает с осью 12 клапана 3, а ось 13 конуса .8 расположена под углом к оси клапана, который определяется по формуле f о(/2 ± /3/2, где об - угол при вершине конуса 7 (диапазон 20-90 ); / угол при вершине ко1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестрое- нию, а именно к усовершенствованию головки цилиндра, четырехтактных дизелей с наддувом.

Цель изобретения - повьааение КОД путем более полного использования энергии сгорания газов и уменьгаения сопротивления на выходе..

На чертеже представлена конструк- тивная схема предлагаемой головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания разрез.

Головка 1 цилиндра 2 двигателя внутреннего сгорания содерлшт по / меньшей мере один вьтускной клапан 3 установленньш в выпускном канапе 4, имеющем сужение 5,. примьжающее к.седлу 6 калапана 3„

Боковая поверхность канала 4 в мес те сужения 5 выполнена в виде сходящихся конических поверхностей двух конусов 7 и И. Причем конус 7 основанием 9 примыкает к седлу 6 клапана

3,а конус 8 основанием 10 направлен в сторону выходного сечения 11 канал

4,Прн этом ось конуса 7 совпадает с осью 12 клапана 3, а ось 13 конуса

8 расположена под углом J к оси 12 клапана 3, который определяется по формуле

й

ui

Tгде W. - угол при вершине конуса 7,

равный 20-90°; Р - угол при вершине конуса 8,

равный 5-20 ,

Длина Q сужения 5 канала 4,образованного конусами 7 и 8, измеренная по оси 13 сужения 5 канала 4, равна 0,5-1,5 диаметра D основания 9 конуса 7, примыкающего к ce;viy 6 клапана 3,

нуса 8 (диапазон 5-20°). Такая форма

выпускного канала обеспечивает значительно большее сопротивление и малый расход газов в начале открытия клапана и резкое уменьшение сопротивления и увеличенный расход газов при дальнейшем открытии клапана. 4 з,п. ф-лы, 1 ил.

0

5

0

0

5

;

Диаметр D основания 10 конуса 8, направленного в сторону выходного сечения 11 канала 4, равен 0,90-1,2 диаметра D, основания 9 конуса 7, примыкающего к седлу 6 клапана 3

Наименьший диаметр В, с гжения 5, вьтолненного в виде сходящихся конических поверхностей конусов 7 и 8, равен.0,80-0,95 диаметра D основания 9 конуса 7, примыкающего к седлу 6 клапана 3.

Конусная.поверхность 14 клапана 3 вьшолнена с углом при вершине таким образом, что угол с между ебразуюш.ей конусной поверхности 14 и образующей конуса 7, при1чыкающего к седлу 6, равен зо-бо .

К основанию 10 конуса 8 приг-1ыкает поворотный участок 5 с радиусом R и углом 5 вьшолненный с равными площадями проходных сечений.

Форма и площаль выходного сечения 11 соответствуют проходному сечению вьшускного коллектора 16.

В варианте выполнения часть канала 4, примыкающая к седлу 6 клапана 3, вьшолнена во вставке 17 седла 6, габариты которой показаны штрихпунктир- ной линией.

Форма сужения 5 канала 4, расположенного над седлом 6 клапана 3,аналогична форме впускного канала (не показан).

Периодическое открытие выпускного клапана 3 для вьшуска отработавших газов из гишиндра 2 осуществляется на величину L, равную 0,25-0,35 диаметра D, . Так как открытие клапана 3 осуществляется сравнительно медленно, то оно начинается заблаговременно, когда поршень 18 в цилиндре 2 еще не заканчивает рабочий ход на вели чину 0,4-0,3 своего хода S до нижней мертвой точки (НМТ).

Устройство работает следующим образом.

Во время рабочего хода, когда под давлением Рц расширяющихся газов в цилиндре 2 поршень 18 перемещается от верхней мертвой точки (ВМТ) на величину 0,6-0,7 своего хода S к НМТ,

15

начинает открываться вьшускной клапанШ минимальным сопротивлением. При этом 3 и начинается истечение газов из цилиндра 2 через канал 4 в вьшускной коллектор 16 (стрелки на фиг. 1).

Когда поршень 18 перемещается в НМТ, клапан 3 открывается на величину 0,4-0,5 своего хода L. За первую половину хода клапана 3 аэродинамическое сопротивление канала 4 изменяется следующим образом.

В начале открытия клапана 3 до ве-20 личины 0,2-0,25 своего хода h между конусной поверхностью 14 калапана 3 и конусом 7, примыкающим к седлу 6 канала 4, образуется кольцевая щель с углом раскрытия tf , равным 30-60 . При этом канал 4 обладает максимальным аэродинамическим сопротивлением благодаря нависающему над клапаном 3 конусу 7, заставляющему смыкаться кольцо истекающего газа в сторону оси 12 клапана 3. Скорость истечения газов из цилиндра 2 уменьшается.

потери на осуществление процесса выпуска уменьшаются, в результате КПД двигателя повышается.

Упрощение конструкции выпускного канала головки цилиндра и повышение КПД двигателя внутреннего сгорания достигается в диапазоне указанных значений углов в месте сужения следу-, ющим образом.

к

Угол об при вершине конуса, примыкающего основанием к седлу клапана, равным 20-90 , обеспечивает механической обработкой поверхности конуса плавный вход потока газов в вьщуск25 ной кшнал с незначительным сопротивлением . При угле й менее 20 канал работает как цилиндрический. При этом возрастают отрывные течения на входе и сопротивление канала возрастает.

30 При угле об более 90

сопротивление

канала возрастает из-за увеличения кривизны стенки и уменьшения площади проходного сечения между каналов и клапаном. Поэтому эффект достигается 35 только в диапазоне значений угла а 20-90°.

падение давления Р газов в цилиндре 2 замедляется, поршень 18 перемещается под более высоким давлением расширяющихся газов. В результате КПД двигателя повышается. I

При открытии клапана 3 на величиДиапазон угла , равный 5-20 , при вершине конуса, основанием направленного в сторону выходного сечения

ну, большую 0,25 своего хода Ь,влия- о канала, обеспечивает плавное расши- ние конусной поверхности 14 клапана 3 уменьшается, а боковая поверхность канала 4 в месте сужения 5, вьшол- ненная в виде сходящихся конических

рение потока газов до поворотного участка, снижение скорости потока и

уменьшение потерь при повороте потока. При угле ft менее 5 канал работа- поверхностей конусов 7 и 8, образует 45 ет как цилиндрический с повьш1енным сужающе-расширяющийся (конфузорно- сопротивлением.

При угле ft более 20 увеличиваютдиффузорный) участок сужения 5, по

форме приближающийся к форме истека- отрывные течения, для устранения

ющей газовой струи. При этом сопро- которых требуется специальное профитивление канала 4 значительно умень- 50 лирование канала и его усложнение.

шается и скорость истечения газов Поэтому эффект достигается только в

возрастает.

При открытии клапана 3 на величину 0,5-0,6 и до полного своего хода

диапазоне значений угла 5-20 .

Формула изобретения

h канал 4 в месте сужения 5 превра- щается в расширяющееся сопло с углом при вершине конуса 8, равным 5-20 , при этом сопротивление канала 4 становится минимальным. Площадь проход-

ных сечений с открытием клапана 3 увеличивается и расходная характеристика канала 4 соответственно возрастает. Давление газов Рц в цилиндре 2 быстро снижается. Поршень 18 в это время начинает перемещение вверх от НМТ к ВМТ, выталкивая отработавшие газы из цилиндра 2 в выпускной кол- дектор 16 через выпускной канал 4 с

минимальным сопротивлением. При этом

потери на осуществление процесса выпуска уменьшаются, в результате КПД двигателя повышается.

Упрощение конструкции выпускного канала головки цилиндра и повышение КПД двигателя внутреннего сгорания достигается в диапазоне указанных значений углов в месте сужения следу-, ющим образом.

к

Угол об при вершине конуса, примыкающего основанием к седлу клапана, равным 20-90 , обеспечивает механической обработкой поверхности конуса плавный вход потока газов в вьщускной кшнал с незначительным сопротивлением . При угле й менее 20 канал работает как цилиндрический. При этом возрастают отрывные течения на входе и сопротивление канала возрастает.

При угле об более 90

сопротивление

канала возрастает из-за увеличения кривизны стенки и уменьшения площади проходного сечения между каналов и клапаном. Поэтому эффект достигается только в диапазоне значений угла а 20-90°.

О

Диапазон угла , равный 5-20 , при вершине конуса, основанием направленного в сторону выходного сечения

канала, обеспечивает плавное расши-

канала, обеспечивает плавное расши-

рение потока газов до поворотного участка, снижение скорости потока и

Поэтому эффект достигается только

диапазоне значений угла 5-20 .

Формула изобретения

1. Головка цилиндра, преимущественно четырехтактного дизеля с газо- турбинийм наддувом, содержащая по меньшей мере один выпускной канал с

513

седлом и размещенным в нем выпускным клапаном, причем стенка выпускного канала на входном участке образует горловину с сужением, ось которого расположена под острым углом к оси клапана, отличающаяся тем, что, с целью повьшения КПД путем более полного использования энергии сгорания газов и уменьшения сопротивления на выходе, стеика канала в месте сужения вьшолнена в виде сходящихся конических поверхностей двух конусов - первого и второго, причем основание первого конуса примыкает к седлу клапана, а основание второго обра- щено в сторону выходного сечения канала, ось первого конуса совпадает с осью клапана, а ось второго конуса расположена под углом об к оси клапана, определяемым в соответствии с соот- ношением

V- 4-

.-.

Редактор О. Бугир Заказ 1946/30

Составитель В. Лобанов

Техред М.Ходанич . Корректор С. Шекмар

Тираж 504Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-3 5, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

6

где об - угол при вершине первого конуса (диапазон 20-90); Р - угол при вершине второго конуса (диапазон 5-20).

2.Головка поп,1, отличающаяся тем, что длина канала на участке сужения по оси канала вьшол- нена равной 0,5-1,5 диаметра основания первого конуса.

3.Головка попп.1и2, oтли- ч а ю щ а я с я тем, что. диаметр основания второго конуса вьшолнен равным 0,9-1,2 диаметра основания первого конуса.

4.Головка по пп. 1-3, о т л ич ающа я с я тем, что наименьший диаметр сужения равен 0,8-0,95 диаметра основания первого конуса.

5.Головка по пп.1-4, о т л и - чающаяся тем, что угол ср между образующей конусной поверхности клапана и образующей первого конуса вьтолнен равным 30-60 .

Изобретение относится к двигате- лестроению. Целью изобретения является повышение КПД путем более полного использования энергии сгорания газов и уменьшения т-ры выхода. Стенка выпускного канала 4 цилиндра двигателя на входном участке образует горловину с сужением 5, в котором боковая поверхность вьтолнена в виде сходящихся конических поверхностей двух конусов 7 и 8. Основание одного из последних примыкает к седлу 6 клапана,а гг И Hffr 11 (Л ю ND