Головка цилиндра

(19) (И 4 Р 02 Г 14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Касьян ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пензенское производственноеобъединение по дизелям и турбокомпрессорам "Пенэдизельмаш" и Центрный научно-исследовательский дивеный институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 757762, кл. Р 02 Г 1/42, 1978.(57) Изобретение относится к двигателестроению. Целью изобретения является повышение КПД путем более полногоиспользования энергии сгорания газови уменьшения т-ры выхода. Стенка выпускного канала 4 цилиндра двигателяна входном участке образует горловину с сужением 5, в котором боковаяповерхность выполнена в виде сходящихся конических поверхностей двух конусов 7 и 8. Основание одного иэ последних примыкает к седлу 6 клапана,аоснование второго направлено в сторону выходного сечения канала. Ось конуса 7 совпадает с осью 12 клапана 3,а ось 13 конуса .8 расположена подуглом к оси клапана, который опрецеляется по формуле= Ы/2 + /2, гдеЫ - угол при вершине конуса 7 (диапазон 20-90 ); ) - угол при вершине ко 2214" нуса 8 (диапазон 5-20 ), Такая формавыпускного 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. 5Цель изобретения - повышение КПД путем более полного использования энергии сгорания газон и уменьшения сопротивления на выходе.На чертеже представлена конструк О тивная схема предлагаемой головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания, разрез.Головка 1 цилиндрадвигателя внутреннего сгорания содержит поменьшей 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 8. 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 угломк оси 12Э клапана 3, который определяется по формулеМ 62 2 фгде М - угол при вершине конуса 7,равный 20-90;- угол при веушине конуса 8,равный 5-20Длина Ц сужения 5 канала 4,образованного конусами 7 и 8,измеренная по оси 13 сужения 5 канала 4, равна 0,5-1,5 диаметра Эоснования 9 конуса 7, примыкающего к седлу 6 клапана 3. 2Диаметр В основания 1 О конуса 8, направленного в сторону выходного сечения 11 канала 4, равен 0,90-1,2 диаметра В основания 9 конуса 7, примыкающего к седлу 6 клапана 3.Наименьший диаметр Бсужения 5, выполненного в виде сходящихся конических поверхностей конусов 7 и 8, равен 0,80-0,95 диаметра П основания 9 конуса 7, примыкающего к седлу 6 клапана 3. Конусная поверхность 14 клапана 3выполнена с углом с при вершине такимобразом, что угол ( между образующейконусной поверхности 14 и образующейконуса 7, примыкающего к седлу 6, равен 30-60.К основанию 10 конуса 8 примыкаетповоротный участок 5 с радиусом Е иуглом О , выполненный, с равными площадями проходных сечений,Форма и площаль выходного сечения11 соответствуют проходному сечениювыпускного коллектора 16.В варианте выполнения часть канала4, 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 (непоказан),Периодическое открытие выпускногоклапана 3 для выпуска отработавшихгазов из цилиндра 2 осуществляется навеличину Е, равную 0,25-0,35 диаметраО Так как открытие клапана 3 осуществляется сравнительно медленно,то оно начинается заблаговременно,когда поршень 18 в цилиндре 2 ещене заканчивает рабочий ход на вели3 1312чину 0,4-0,3 своего хода Б до нижнеймертвой точки (НМТ).Устройство работает следующим образом,Во время рабочего хода, когда поддавлением Р расширяющихся газов вцилиндре 2 поршень 18 перемещаетсяот верхней мертвой точки (ВМТ) на величину 0,6-0,7 своего хода Б к НМТ,начинает открываться выпускной клапан 103 и начинается истечение газов из цилиндра 2 через канал 4 в выпускнойколлектор 16 (стрелки на фиг. 1).Когда поршень 18 перемещается вНМТ, клапан 3 открывается на величину 0,4-0,5 своего хода 1 За первуюполовину хода клапана 3 аэродинамическое сопротивление канала 4 изменяется следующим образом.В начале открытия клапана 3 до ве личины 0,2-0,25 своего хода Ь междуконусной поверхностью 14 калапана 3и конусом 7, примыкающим к седлу 6канала 4, образуется кольцевая щельос углом раскрытия д , равным 30-60При этом канал 4 обладает максимальным аэродинамическим сопротивлениемблагодаря нависающему над клапаном 3конусу 7, заставляющему смыкатьсякольцо истекающего газа в сторону 30оси 12 клапана 3. Скорость истечения газов из цилиндра 2 уменьшается,падение давления Ро газов в цилиндре2 замедляется, поршень 18 перемещается иод более высоким давлением Я 5расширяющихся газов. В результатеКПД двигателя повышается,1. Головка цилиндра, преимущественно четырехтактного дизеля с газотурбиннйм наддувом, содержащая по меньшей мере один выпускной канал сПри открытии клапана 3 на величину, большую 0,25 своего хода Ь,влия 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 шается и скорость истечения газов возрастает.При открытии клапана 3 на величину 0,5-0,6 и до полного своего хода Ь канал 4 в месте сужения 5 превращается в расширяющееся сопло с угломо при вершине конуса 8, равным 5-20 при этом сопротивление канала 4 становится минимальным. Площадь проход 214 4ных сечений с открытием клапана 3увеличивается и расходная характеристика канала 4 соответственно возрастает. Давление газов Рц в цилиндре2 быстро снижается. Поршень 18 в этовремя начинает перемещение вверх отНМТ к ВИТ, выталкивая отработавшиегазы из цилиндра 2 в выпускной колдектор 16 через выпускной канал 4 сминимальным сопротивлением. При этомпотери на осуществление процесса выпуска уменьшаются, в результате КПДдвигателя повышается,Упрощение конструкции выпускногоФканала головки цилиндра и повышениеКПД двигателя внутреннего сгораниядостигается в диапазоне указанныхзначений углов в месте сужения следующим образом.Угол с, при вершине конуса, примыкающего основанием к седлу клапана,оравным 20-90 , обеспечивает механической обработкой поверхности конусаплавный вход потока газов в выпускной изгнал с незначительным сопротиволением. При угле Ы менее 20 каналработает как цилиндрический. При этомвозрастают отрывные течения на входеи сопротивление канала возрастает.о.При угле О более 90 сопротивлениеканала возрастает из-за увеличениякривизны стенки и уменьшения площадипроходного сечения между каналов иклапаном. Поэтому эффект достигаетсятолько в диапазоне значений угла Ж20-90оДиапазон угла 3, равный 5-20при вершине конуса, основанием направленного в сторону выходного сеченияканала, обеспечивает плавное расширение потока газов до поворотногоучастка, снижение скорости потока иуменьшение потерь при повороте потоока. При углеменее 5 канал работает как цилиндрический с повышеннымсопротивлением.оПри угле Р более 20 увеличиваются отрывные течения, для устранениякоторых требуется специальное профилирование канала и его усложнение.Поэтому эффект достигается только вОдиапазоне значений угла Э 5-20 Формула изобретения13122 Составитель В. ЛобановТехред И.Ходанич Корректор С, Шекмар Редактор О, Бугир Заказ 1946/30 Тираж 504 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 седлом и размещенным в нем выпускнымклапаном, причем стенка выпускногоканала на входном участке образуетгорловину с сужением, ось которогораспопожена под острым углом к осиклапана, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения КПД путемболее полного использования энергиисгорания газов и уменьшения сопротивления на выходе, стенка канала в Юместе сужения выполнена в виде сходящихся конических поверхностей двухконусов - первого и второго, причемоснование первого конуса примыкает кседлу клапана,а основание второго обра щено в сторону выходного сечения канала, ось первого конуса совпадает с осьюклапана, а ось второго конуса расположена под углом м к оси клапана,определяемым в соответствии с соотношением 14 бгде 06 - угол при вершине первого конуса диапазон 20-90 );- 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 -еч 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 гра 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 выполнен равным 30-бО