RU2013626C1

RU2013626C1 - Cylinder head of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2013626C1
Authority: RU
Inventors: Н.Е. Кухарев; В.С. Рубаненко; Э.И. Бургсдорф; В.Н. Евсеев
Original assignee: Производственное объединение "Барнаултрансмаш"
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: internal combustion engines. SUBSTANCE: cylinder head has inlet passage with cylindrical recess at its inlet portion. The recess receives sleeve with integral blade (swirler). Sleeve is fitted tightly in recess of cylinder head and locked in position by pin. Outer surface of the sleeve has recess that forms a clearance. EFFECT: improved design, enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, у которых перед впускным клапаном в канале головки цилиндров установлены лопатки для завихривания воздушного заряда, поступающего в цилиндр. The invention relates to mechanical engineering, namely to internal combustion engines, in which blades are installed in front of the intake valve in the cylinder head channel to swirl the air charge entering the cylinder.

Известна конструкция головки цилиндров с лопаточным завихрителем, установленным на входе во впускной канал перед клапаном, лопатки завихрителя выполнены за одно целое со стенками впускного канала, образуя монолитную деталь (см. , например, авт. св. СССР N 1224427, кл. F 02 F 1/42). В этой конструкции спиральные лопатки выполнены из того же материала, что и головка цилиндров, и прилиты к стенкам впускного канала. Конструкция обладает высокой жесткостью и прочностью, обеспечивает высокую работоспособность головки цилиндров. The design of the cylinder head with a blade swirl installed at the inlet to the inlet channel in front of the valve is known, the swirl blades are made integrally with the walls of the inlet channel, forming a monolithic part (see, for example, ed. St. USSR N 1224427, class F 02 F 1/42). In this design, the spiral vanes are made of the same material as the cylinder head and are attached to the walls of the inlet channel. The design has high rigidity and strength, provides high performance cylinder head.

Однако ей свойственны значительные недостатки, определяемые заявленными конструктивными особенностями. However, it is characterized by significant disadvantages, determined by the claimed design features.

Технология отливки алюминиевых или чугунных головок цилиндров не позволяет выполнять лопатки по толщине меньше, чем 5-6 мм, что приведет к существенному загромождению сечения канала и чрезмерному росту потерь во впускном канале, повышению мощности наносных ходов и ухудшению экономичности дизеля. The technology for casting aluminum or cast-iron cylinder heads does not allow blades to be made with a thickness of less than 5-6 mm, which will lead to a significant clutter of the channel section and an excessive increase in losses in the inlet channel, an increase in the power of alluvial moves and a deterioration in diesel efficiency.

Существующая технология отливки головок цилиндров, при которой полость впускного патрубка образуется стержнем из формовочной смеси, обуславливает значительное рассеивание (до 30% ) гидравлических параметров впускных патрубков, что, по экспериментальным данным моторостроительных заводов и фирм, приводит к существенному ухудшению экономических параметров дизеля (допускаемая величина рассеивания гидравлических параметров - 1% ). The existing technology for casting cylinder heads, in which the cavity of the inlet pipe is formed by a core from the molding mixture, causes a significant dispersion (up to 30%) of the hydraulic parameters of the inlet pipes, which, according to experimental data from engine-building plants and firms, leads to a significant deterioration in the economic parameters of the diesel engine (permissible value dispersion of hydraulic parameters - 1%).

Известна также конструкция головки цилиндров с лопаточным завихрителем, принятой за прототип в которой лопатки завихрителя выполнены в виде спиральной вставки из листового материала или механически обработанной детали, которая либо залита в канал головки (с установкой вставки в стержень, образующий полость впускного канала), либо зафиксирована плотной насадкой на входном участке канала на небольшой части длины лопатки-завихрителя (см. , например, авт. св. СССР N 1518560, кл. F 02 F 1/42). Also known is the design of the cylinder head with a blade swirl adopted as a prototype in which the swirl blades are made in the form of a spiral insert made of sheet material or a machined part that is either filled into the head channel (with the insert installed in the shaft forming the inlet cavity) or fixed a dense nozzle at the inlet of the channel on a small part of the length of the blade-swirl (see, for example, ed. St. USSR N 1518560, class F 02 F 1/42).

Указанной конструкции также свойственны недостатки, отмеченные выше, т. е. рассеивание гидравлических параметров литого канала (до 10. . . 15% ), невозможность точной фиксации входной и выходной кромок лопатки. Кроме того, фиксация лопатки-завихрителя на небольшой длине имеет низкую надежность, а ее консольное закрепление может способствовать разрушению лопатки-завихрителя от вибрации, вызванной пульсирующим характером потока воздуха и вибрацией головки цилиндров. This design also has the disadvantages noted above, i.e., the dispersion of the hydraulic parameters of the cast channel (up to 10. ... 15%), the inability to accurately fix the inlet and outlet edges of the blade. In addition, fixing the swirl blade over a short length has low reliability, and its cantilever fastening can contribute to the destruction of the swirl blade from vibration caused by the pulsating nature of the air flow and vibration of the cylinder head.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков: обеспечение стабильности гидравлических характеристик лопатки-завихрителя в канале впуска; минимизация гидравлического сопротивления и жесткого надежного закрепления лопатки-завихрителя во впускном канале головки цилиндра, уменьшение теплопередачи в канале головки цилиндров к воздуху, протекающему по каналу завихрителя. The aim of the invention is to remedy these disadvantages: ensuring the stability of the hydraulic characteristics of the blades-swirl in the inlet channel; minimization of hydraulic resistance and reliable reliable fastening of the blades-swirl in the inlet channel of the cylinder head, reducing heat transfer in the channel of the cylinder head to the air flowing through the swirl channel.

Цель достигается тем, что в предлагаемой головке цилиндров ДВС, содержащей впускной канал с установленной в его входной части лопаткой-завихрителем, лопатка-завихритель выполнена за одно целое (например, точным литьем) с охватывающим ее на всей ее длине стаканом, а стакан плотно установлен (запрессован) в расточку головки цилиндров во входном участке впускного канала и фиксируется в заданном положении штифтом, установленным в головку цилиндров. Для уменьшения подогрева воздуха во впускном канале на наружной поверхности стакана выполнена в его центральной части на длине 0,7. . . 0,8 общей длины проточка таким образом, что между основным участком стакана и головкой цилиндра образован воздушный зазор, служащий тепловым сопротивлением. The goal is achieved by the fact that in the proposed cylinder head of the internal combustion engine containing an inlet channel with a swirl blade installed in its inlet, the swirl blade is made in one piece (for example, by precision casting) with a glass covering it along its entire length, and the glass is tightly installed (pressed) into the bore of the cylinder head in the inlet section of the inlet channel and is fixed in position by a pin installed in the cylinder head. To reduce the heating of the air in the inlet channel on the outer surface of the glass is made in its central part at a length of 0.7. . . 0.8 of the total length of the groove so that between the main section of the glass and the cylinder head an air gap is formed, which serves as thermal resistance.

На фиг. 1 изображена головка цилиндров ДВС с впускным каналом и вставкой завихрителем; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows the cylinder head of an internal combustion engine with an inlet and an swirl insert; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1.

Головка цилиндров 1 содержит впускной канал 2 с цилиндрической расточкой 3, в которую установлена втулка 4 с выполненной за одно целое с ней лопаткой-завихрителем 5. Втулка 4 плотно установлена своими посадочными поясками 6 в расточку головки цилиндров 1 и фиксируется в заданном положении штифтом 7, запрессованным в привалочную полку головки цилиндров 1 и входящим в отверстие 8 на фланце 9 втулки 4. На наружной поверхности втулки 4 выполнена проточка 10, образующая зазор 11. The cylinder head 1 contains an inlet channel 2 with a cylindrical bore 3, into which the sleeve 4 is mounted with a swirl blade made in one piece with it 5. The sleeve 4 is tightly installed with its landing belts 6 in the bore of the cylinder head 1 and is fixed in position by a pin 7, pressed into the mounting shelf of the cylinder head 1 and entering the hole 8 on the flange 9 of the sleeve 4. On the outer surface of the sleeve 4 is made a groove 10, forming a gap 11.

Головка цилиндров работает следующим образом. The cylinder head works as follows.

Втулка 4 с лопаткой-завихрителем 5 выполнена в виде монолитной детали, полученной, например, литьем по выплавляемым моделям, что позволяет по экспериментальным данным завода получить толщину лопатки-завихрителя не более 2 мм и минимизировать гидравлические потери в завихрителе. The sleeve 4 with the blade-swirl 5 is made in the form of a monolithic part, obtained, for example, by investment casting, which makes it possible, according to the experimental data of the plant, to obtain the thickness of the blade-swirl no more than 2 mm and minimize hydraulic losses in the swirl.

Технология литься по выплавляемым моделям позволяет также обеспечить рассеивание гидравлических характеристик канала в пределах не более 1% . Lost wax casting technology also allows dispersion of the hydraulic characteristics of the channel to within 1%.

Плотная посадка втулки 4 своими посадочными поясками 6 в расточку 3 головки цилиндров 1 исключает разбалтывание соединения и выход из строя головки цилиндров. При этом наличие воздушного зазора 11 на большей длине поверхности стакана существенно уменьшает тепловой поток от головки цилиндров к стакану и воздуху, протекающему по завихрителю в период впуска воздуха. A tight fit of the sleeve 4 with its landing belts 6 into the bore 3 of the cylinder head 1 eliminates the loosening of the connection and the failure of the cylinder head. Moreover, the presence of an air gap 11 over a greater length of the surface of the glass significantly reduces the heat flux from the cylinder head to the glass and the air flowing through the swirl during the air inlet.

Наличие фиксирующего штифта 7, запрессованного в головку 1 и проходящего в отверстие 8 во фланце 9 стакана завихрителя, позволяет точно ориентировать входную и выходную кромки лопатки завихрителя. The presence of the locking pin 7, pressed into the head 1 and passing into the hole 8 in the flange 9 of the swirl cup, allows you to accurately orient the input and output edges of the swirl blade.

Экспериментальные данные завода по аэродинамической продувке завихрителей воздуха на впуске, выполненных в виде стакана с отлитой за одно целое с ним лопаткой-завихрителем, подтвердили стабильность гидравлических характеристик. Проверка узла на экспериментальном двигателе показала его высокую надежность и работоспособность при обеспечении требуемой закрутки воздушного заряда в цилиндре. The experimental data of the plant on the aerodynamic blowing of air inlet swirls, made in the form of a glass with a swirl blade molded integrally with it, confirmed the stability of hydraulic characteristics. Testing the unit on an experimental engine showed its high reliability and performance while ensuring the required twist of the air charge in the cylinder.

Claims

HEAD OF CYLINDERS OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, containing at least one inlet channel with an inlet section and a valve cavity and a screw blade installed in the inlet section of the channel along its axis, characterized in that, in order to stabilize and reduce the hydraulic characteristics of the channel, the inlet section of the channel is provided cylindrical bore, in the latter there is a sleeve with an annular flange on the channel entry side, the sleeve being made integrally with a screw blade, and the flange is provided with a through hole for passage iksiruyuschego element.