CS205331B1

CS205331B1 - Cylinder head of air-cooled internal combustion engine

Info

Publication number: CS205331B1
Application number: CS777674A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Holub
Original assignee: Jaroslav Holub
Priority date: 1977-11-22
Filing date: 1977-11-22
Publication date: 1981-05-29
Also published as: DE2850498A1; IT1100167B; IT7830070A0

Abstract

The fixing equipment secures in place the cylinder head of an air-cooled IC engine having inlet and outlet ports on opposite sides, there being three anchor screws, two symmetrical in relation to the lengthwise axis of the head and the third lying on this axis. The suction port (5) is situated on the side of the two screws (3) symmetrical to the axis (0) while the third screw is under the bottom of the exhaust port (7). The distance between the lower seating face of the cylinder head (1) and the upper end of the third screw shank is less than that between this face and the upper screw ends on the inlet port side.

Description

Vynález se týká upevnění hlavy válce vzduchem chlazených spalovacích motorů a jeho účelem je zvýšit odolnost hlavy proti střídavému tepelnému namáhání a tím zajistit těsnost spoje mezi hlavou á válcem.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to the attachment of a cylinder head to an air-cooled internal combustion engine, and its purpose is to increase the resistance of the head to alternating thermal stresses and thereby ensure the tightness of the joint between the head and cylinder.

Hlava válce vzduchem chlazených spalovacích motorů je obvykle spolu s válcem společnými šrouby uchycena k motorové skříni. Toto uchycení vyžaduje tuhou konstrukci hlavy i válce z důvodu zabezpečení těsnosti spoje mezi hlavou a válcem. Spojovací šrouby procházejí obvykle žebrováním hlavy a válce po celé jejich výšce. V provozních podmínkách na zahřátém motoru v důsledku tepelné dilatace válce a hlavy, která je zpravidla pro větší tepelnou vodivost z AI slitiny, má větší tepelnou roztažnost než litinový válec, zvyšuje se předpětí kotevních šroubů. Pevnost se vzrůstající teplotou rychle klesá a v opačných případech, při nízkých teplotách, má hlava z AI slitiny vyšší smrštivost, než válec z litiny.The cylinder head of the air-cooled internal combustion engines is usually attached to the engine housing by means of common screws. This fixture requires a rigid construction of the head and cylinder to ensure tightness of the joint between the head and cylinder. The connecting screws usually extend through the ribs of the head and cylinder over their entire height. Under operating conditions on a heated engine due to the thermal expansion of the cylinder and head, which is generally due to the greater thermal conductivity of the Al alloy, has greater thermal expansion than the cast iron cylinder, the preload of the anchor bolts increases. Strength decreases rapidly with increasing temperature, and in opposite cases, at low temperatures, the Al alloy head has a higher shrinkage than the cast iron cylinder.

Tyto nepříznivé okolnosti se eliminují konstrukčním provedením hlavy včetně průtažností kotevních šroubů, které jsou vyráběny z kvalitních ocelí. Je rovněž nutno zesílit stěny válce, které jsou pak předimenzovány nad hodnoty, vyplývající ze spalovacích tlaků a zvyšující tak váhu motoru. S ohledem na nestejnoměrné rozložení teplot v hlayě, je nutno věnovat velkou pozornost rozmístění upevňovacích šroubů v hlavě.These unfavorable circumstances are eliminated by the design of the head including the ductility of the anchor bolts, which are made of high-quality steels. It is also necessary to thicken the cylinder walls, which are then oversized above the values resulting from the combustion pressures and thus increase the weight of the engine. Due to the uneven temperature distribution in the hlay, great care must be taken to locate the fastening screws in the head.

Jedním z nejteplejších ipíst na hlavě je oblast výfukového ventilu a výfukového kpnálu. Néjchladnější oblastí hlavy je její Část pro vstup vzduchu, kde je obvykle pro získání dobré objemoVé účinnosti umístěn sací kanál, napomáhající chlazení hlavy nasávaným vzduchem nebo palivovou sípěsí. Jiudei-li jeden z kotevních šroubů umístěn v bezprostřední blízkosti výfukového kanáluu hlavy válců U AI slitiny a bude-li zabezpečovat žádoucí funkci těsnosti spoje mezi hlavou a válcem přes konstrukční výšku hlavy, pude se napětí ye šroubu, vyvolenou tepělUOU dilataci z AI slitiny zyyšpvat. Dpjďe tím ke zvýšení specifického tlaku v těsnících plochách hlavy у válce, přičemž je bráněno zákonitému vzájemnému posunutí vztyčených ploch hlavy a válce. V oblasti intenzivního ohřevu stěn spalovacího prostoru vzniká у povrchových vrstvách hlavy tlakové napětí. Není-li umožněn vzájemný posuv těsnících ploch, způsobí toto napětí deformace ventilových sedel. Je proto tento mikroposuv styčných těsnících ploch hlavy a válce žádoucí. Je-li tomuto posuvu bráněno v důsledků vysokých specifických tlaků ve styčných plochách hlavy a válce, vyvolaných vysokým předpětím kotevních šroubů, vzniká při chladnutí motoru jeho zastavení, případněOne of the hottest pistons on the head is the area of the exhaust valve and exhaust gas. The coldest region of the head is its air inlet portion, where a suction channel is usually located to obtain good volume efficiency to assist cooling of the head by the intake air or fuel mixture. If one of the anchor bolts is located in close proximity to the exhaust duct of the cylinder head of the Al alloy, and will provide the desired function of the head-to-cylinder seal over the head height, the stress caused by the Al alloy heat expansion will deflect. This results in an increase in the specific pressure in the sealing faces of the cylinder head у, while preventing inevitable relative displacement of the erected faces of the cylinder head and cylinder. In the region of intense heating of the combustion chamber walls, pressure stresses occur on the surface layers of the head. If the sealing surfaces cannot be moved relative to one another, this tension causes deformation of the valve seats. It is therefore desirable to provide a micro-displacement of the sealing faces of the head and cylinder. If this displacement is prevented due to the high specific pressures in the head / cylinder contact surfaces due to the high preload of the anchor bolts, it stops when the engine cools, eventually

2.0 5 3312.0 5 334

0.0 ' _;.;О 3 náhlém výkonovém odlehčení tahové napětí v povrchových . vrstvách hlavy válce od spalovacího prostorů. ' Ťtfto . střídavé . namáhání materiálu ·· bývá zpravidla zdrojem defektnosti hlav válců, které se projevuje trhlinami ventilového můstku a netěsnosti spoje mezi hlavou a válcem.0.0 '_; О 3 sudden power relief of tensile stress in surface. cylinder head layers from the combustion chambers. 'Ťtfto. alternating. material stress ·· is usually a source of cylinder head defect, which is manifested by cracks of the valve bridge and leakage of the joint between the head and cylinder.

Shora uvedené nevýhody jsou zmenšeny u hlavy válce vzduchem chlazeného spalovacího motoru podle vynálezu . tím, že sací kanál je uspořádán na . straně dvou symetricky k podélné ose · uspořádaných kotevních šroubů a třetí kotevní šroub je uspořádán pod dnem výfukového kanálu, přičemž vzdálenost mezi spodní dosedací plochou válce a vrchním' .koncem dříku třetího. kotevního. Šroubu je menší ' ' než vždálenošt mezi spodní dosedací plochou hlavy válce a konci dříků kotevních šroubů na straně sacího kanálu. Hlava třetího kotevního šroubu je · zapuštěna do vybrání ve dně výfukového kanálu. V alternativním provedení je vrchní konec třetího kotevního· šroubu zašroubován v kanálu se závitem uspořádaným pod dnem · výfukového· kanálu. Hlava třetího kotevního šroubu je uspořádána v průmětu ústí výfukového kanálu, přičemž čelní výstupní plocha je přikloněna · ve směru nahoru k vertikální ose hlavy válce.The above disadvantages are lessened with the cylinder head of the air-cooled internal combustion engine of the invention. in that the suction channel is arranged on. The third anchor bolt is arranged below the bottom of the exhaust duct, the distance between the lower bearing surface of the cylinder and the upper end of the shank of the third. anchor. The bolt is smaller than the distance between the lower bearing surface of the cylinder head and the ends of the anchor bolt shafts on the suction channel side. The head of the third anchor bolt is recessed into a recess in the bottom of the exhaust duct. In an alternative embodiment, the upper end of the third anchor bolt is screwed in the threaded channel located below the bottom of the exhaust channel. The head of the third anchor bolt is arranged in the projection of the mouth of the exhaust duct, with the front outlet surface inclined upwardly to the vertical axis of the cylinder head.

Příklad hlavy válce vzduchem chlazeného spalovacího· motoru podle vynálezu je znázorněn na přiložených obrázcích, kde obr. 1 znázorňuje v částečném řezu . výfukovým kanálem čelní pohled na hlavu .válce, obr. · 2 znázorňuje, v detailním pohledu alternativní . · umístění . upevňovacího šroubu v hlavě pod stěnou kanálu a obr. · 3 znázorňuje ·, pohled · shora · na hlavu válce s rozmístěním kotevních šroubů.An example of a cylinder head of an air-cooled internal combustion engine according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a partial section. Fig. 2 shows, in detail, an alternative view of the cylinder head. · location . and Fig. 3 shows a top view of a cylinder head with anchor bolt arrangement.

Upevnění . hlavy. 1 ke klikové skříni (nezakresleno) je provedeno třemi · kotevními šrouby 3, · kterými je zároveň zajištěna těsnost · spojovacích · ploch mezi · hlavou ·1· a válcem 2. Hlava· 1 je na straně sacího· kanálu 5, kde · je taktéž ' přiváděn chladící ' · vzdych, opatřena dvěma kotevními šrouby '3, · jejíchž středy S jsou k její podélné ose 0· · umístěny symetricky. Celní výstupní plocha 9 výfukového kanálu · 7 je skloněna k vertikální ose Qi hlavy 1 ve směru k· její horní ploše. Tím je možno vytvořit vybrání 8 do· výfukového kanálu 7. šrouby 3 · v místě sacího, .kanálu 5 svírají hlavu 1 v celé její...yýšce, · jež Je větší než výška sevření v místě třetího šroubu 3 v prostoru výfukového kanálu 7. Kotevní Šrouby 3 procházejí mimo žebrování’8 válce.Fastening. head. 1 to the crankcase (not shown) is provided by three anchor bolts 3, which at the same time ensure the tightness of the connecting surfaces between the head · 1 · and the cylinder 2. The head · 1 is on the side of the suction channel 5, where The cooling air is provided with two anchor bolts 3 whose centers S are symmetrical to the longitudinal axis 0. The front outlet surface 9 of the exhaust duct 7 is inclined to the vertical axis Q 1 of the head 1 in the direction of its upper surface. Thus, a recess 8 can be formed into the exhaust duct 7. The screws 3 at the intake duct 5 grip the head 1 over its entire height which is greater than the clamping height at the third screw 3 in the area of the exhaust duct 7 The anchor bolts 3 extend beyond the ribbing of the roll.

Alternativně je možné vrchní konec třetího · kotevního šroubu · 3 zašroubovat· do kanálu se závitem uspořádaným pod dnem výfukového kanálu 7.Alternatively, the top end of the third anchor bolt 3 can be screwed into the threaded channel located below the bottom of the exhaust channel 7.

Výhody upevnění hlavy podle vynálezu spočívají · v · tom, že menší sevřenou ' výšku v oblasti výfukového kanálu a vhodnou dimenzí kotevních šroubů je předpětí, vyvolané v celé těsnicí· ploše mezi hlavou a válcem stejnoměrné a za tepelného zatížení motoru je nižší než u dosud známých provedení. Sníží se· také velikost střídavého tlakového· a tahového namáhání povrchových vrstev hlavy válce od spalovacího prostoru motoru, což má · příznivý · vliv na zvýšení životnosti hlavy. Je umožněno zeslabení stěny válce, tím zmenšení váhy a zvětšení ploch chladících žeber.The advantages of the head fastening according to the invention are that the smaller clamped height in the region of the exhaust duct and the suitable dimension of the anchor bolts is the preload induced throughout the sealing surface between the head and the cylinder and less under the engine heat load design. The magnitude of alternating pressure and tensile stresses of the cylinder head surface layers from the combustion chamber of the engine are also reduced, which has a beneficial effect on increasing the life of the head. It is possible to weaken the cylinder wall, thereby reducing the weight and increasing the area of the cooling fins.

Claims

Object of the invention

1. The cylinder head of an air-cooled internal combustion engine with an intake and exhaust passage arranged on opposite sides of the cylinder head and with three fastening bolts, two of which. are arranged symmetrically to the longitudinal axis of the cylinder head, on which a third fastening screw is arranged, characterized in that the suction channel (5) is arranged on the side of two anchoring screws (3) arranged symmetrically to the longitudinal axis (0) and the anchor bolt (3) is arranged below the bottom of the exhaust duct (7), the distance between the lower bearing surface of the cylinder head (1) and the upper end of the shaft of the third anchor bolt (3) is less than ) the rollers and the ends of the anchor bolt shafts (3). · On the suction channel side (5). .

2. The cylinder head of the air-cooled internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the head of the third anchor screw (3) is recessed into the recesses. (8) in the bottom exhaust duct (7).

3. The air-cooled internal combustion engine cylinder head as recited in claim 1, wherein the top end of the third anchor bolt (3) is screwed into the duct with the thread arranged below the bottom of the exhaust duct (7).

4. The cylinder head of an air-cooled internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the head of the third anchor bolt (3) is arranged in projection of the mouth of the exhaust duct (7), the front outlet surface (9) inclined upwards the axis (01) of the cylinder head (1).