Головка цилиндра

Головка цилиндра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к двигателестроению. 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЭМЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (594 F02 F 1 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 389511.2/25-06 (22) 15.05.85 (46) 23.05.87. Бюл. Р 19 (71) Пензенское производственное объединение по дизелям и турбокомпрессорам "Пенздизельмаш" и Централь- . ный научно-исследовательский дизельный институт (72) Е.С. Горбунов, А.В. Касьянов и Б.Н. Самсонов (53) 621.43-242.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

757762, кл. F 02 F 1/42, 1978. (54) ГОЛОВКА ЦИЛИНДРА (57) Изобретение относится к двигателестроению. 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 выполнена в виде сходящихся конических поверхностей двух конусов 7 и 8. Основание одного иэ последних примыкает к седлу 6 клапана,а 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 опрецеляется по формуле g = Ы/2 + Pr/2, где с — угол при вершине конуса 7 (диапазон 20-90 ); P — угол при вершине ко2214

- 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 э.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к усовершенствованию головки цилиндра. четырехтактных дизелей с наддувом. 5

Цель изобретения — повышение КПД путем более полного использования энергии сгорания газон и уменьшения сопротивления на выходе.

На чертеже представлена конструк- 10 тивная схема предлагаемой головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания, разрез.

Головка 1 цилиндра ? двигателя внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один выпускной клапан 3, установленный в выпускном канале 4, имеющем сужение 5,. примыкающее к седлу 6 калапана 3.

Боковая поверхность канала 4 в мес-20 те сужения 5 выполнена в виде сходящихся конических поверхностей двух конусов 7 и Й. Причем конус 7 основанием 9 примыкает к седлу 6 клапана

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

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

8 расположена под углом g к оси 12

ЭЛ клапана 3, который определяется по формуле

М Р

2 2 где М, — угол при вершине конуса 7, равный 20-90

P — угол при вершине конуса 8, равный 5-20

Длина Ц 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 седлу 6 клапана 3.

Диаметр D основания t 0 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 Б сужения 5, выполненного 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 выполнена с углом F при вершине таким образом, что угол q между образующей конусной поверхности 14 и образующей конуса 7, примыкающего к седлу 6, равен 30-60.

К основанию 10 конуса 8 примыкает поворотный участок 5 с радиусом R u углом F, выполненный, с равными площадями проходных сечений.

Форма и площаль выходного сечения

ii соответствуют проходному сечению выпускного коллектора 16.

B варианте выполнения часть канала

4, примыкающая к сецлу 6 клапана 3, выполнена во вставке 17 седла 6, габариты которой показаны штрихпунктир- ной линией.

Форма сужения 5 канала 4, расположенного над седлсм 6 клапана З,аналогична форме впускного канала (не показан), Периодическое открытие выпускного клапана 3 для выпуска отработавших газон из цилиндра 2 осуществляется на величину I, 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 вели3 1312 чину 0,4-0,3 своего хода S до нижней мертвой точки (НМТ).

Устройство работает следующим образом.

Во время рабочего хода, когда под давлением Р расширяющихся газов в цилиндре 2 поршень 18 перемещается от верхней мертвой точки (BMT) на величину 0,6-0,7 своего хода S к НМТ, начинает открываться выпускной клапан 10

3 и начинается истечение газов из цилиндра 2 через канал 4 в выпускной коллектор 16 (стрелки на фиг. 1).

Когда поршень 18 перемещается в

НМТ, клапан 3 открывается на величи- 15 ну 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 о с углом раскрытия ц, 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 ЗО оси 12 клапана 3. Скорость истечения газов из цилиндра 2 уменьшается, падение давления Ро газов в цилиндре

2 замедляется, поршень 18 перемещается под более высоким давлением 35 расширяющихся газов. В результате

КПД двигателя повышается.

1. Головка цилиндра, преимущественно четырехтактного дизеля с газотурбиннйм наддувом, содержащая по меньшей мере один выпускной канал с!

При открытии клапана 3 на величину, большую 0,25 своего хода Ь,влия- 40 ние конусной поверхности 14 клапана

3 уменьшается, а боковая поверхность канала 4 в месте сужения 5, выполненная в виде сходящихся конических поверхностей конусов 7 и 8, образует 45 сужающе-расширяющийся (конфузорнодиффузорный) участок сужения 5, по форме приближающийся к форме истека-. ющей газовой струи. При этом сопротивление канала 4 значительно умень- 50 шается и скорость истечения газов возрастает.

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

h канал 4 в месте сужения 5 превращается в расширяющееся сопло с углом о при вершине конуса 8, равным 5-20 при этом сопротивление канала 4 становится минимальным. Площадь проход214 4 ных сечений с открытием клапана 3 увеличивается и расходная характеристика канала 4 соответственно возрастает. Давление газов Р> в цилиндре

2 быстро снижается. Поршень 18 в это время начинает перемещение вверх от

НМТ к ВИТ, выталкивая отработавшие газы из цилиндра 2 в выпускной колдектор 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.

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

При угле о4 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 Ж

20-90 о

Диапазон угла /3, равный 5-20 при вершине конуса, основанием направленного в сторону выходного сечения канала, обеспечивает плавное расширение потока газов до поворотного участка, снижение скорости потока и уменьшение потерь при повороте потоо ка. При угле Р менее 5 канал работает как цилиндрический с повышенным сопротивлением. о

При угле Р более 20 увеличиваются отрывные течения, для устранения которых требуется специальное профилирование канала и его усложнение.

Поэтому эффект достигается только в

О диапазоне значений угла /3 5-20

Формула изобретения

13122

Составитель В. Лобанов

Техред И.Ходанич Корректор С. Шекмар

Редактор О. Бугир

Заказ 1946/30 Тираж 504 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 седлом и размещенным в нем выпускным клапаном, причем стенка выпускного канала на входном участке образует горловину с сужением, ось которого распопожена под острым углом к оси клапана, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД путем более полного использования энергии сгорания газов и уменьшения сопротивления на выходе, стенка канала в 10 месте сужения выполнена в виде сходящихся конических поверхностей двух конусов — первого и второго, причем основание первого конуса примыкает к седлу клапана,а основание второго обра-15 щено в сторону выходного сечения канала, ось первого конуса совпадает с осью клапана, а ось второго конуса расположена под углом к оси клапана, определяемым в соответствии с соот- 20 ношением

14 б где ь6 — угол при вершине первого конуса (диапазон 20-90 );

1— угол при вершине второго конуса (диапазон 5-20 ).

2. Головка по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что длина канала на участке сужения по оси канала выполнена равной 0,5-1,5 диаметра основания первого конуса.

3. Головка по пп.1 и 2, о т л и— е ч а ю щ а я с. я тем, что, диаметр основания второго конуса выполнен равным 0,9-1,2 диаметра основания первого конуса.

4. Головка по пп. 1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что наименьший диаметр сужения равен 0,8-0,95 диаме rpa основания первого конуса.

5. Головка по пп.1-4, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что угол у между образующей конусной поверхности клапана и образующей первого конуса

Р выполнен равным 30-60