Воздухоподводящий канал головки цилиндров - SU741808A3

Код документа: SU741808A3

Чертежи

Описание

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Известен воздухоподводящий канал головки далиндров, например, для системы всасывания двигателя внутреннего сгорания, содержащий сопряженные входной криволинейный участок, начальная плоскость которого совпадает с внешней поверхностью стенки головки цилиндра и одна из конечных точек которого лежит в плоскости поперечного сечения канала, проходящей через оси цилиндра и клапана, вертикальный спиральный участок с осью спирали, расположенной эксцентрично оси клапана в той же плоскости, а также выходной участок, подводящий газ в камеру сгорания 1. При такой конфигурации взаимосвязанных участков - входного , спирального и выходного поступающий в камеру сгорания двигателя воз дух получает определенное завихрение, способствующее более интенсивному смесеобразованию и полному сгоранию топлива. Интенсивность закрутки потока определяется преимущественно траметрами спирального участка. Однако нерациональная конфигурация выходного участка в зоне поступления газа в цилиндр (из-за наличия щарообразного расщирения) и отсутствие взаимосвязи геометрических характеристик входного и спирального участков канала предопределяет наличие значительных гидродинамических потерь давления при течении большого количества газа, что заметно снижает коэффициент наполнения рабочего цилиндра, в особенности в случае подвода воздуха в фор- . сированные двигатели. При повышенных числах циклов, характерных для дизелей, форсированных по числу оборотов, завихрение воздущного потсжа является основным фактором, гфантирующим оптимальную, с точки зрения газодинамики , организацию рабочего процесса в фазах наполнения и сгорания. Цель изобретения - повышение эффективности вихреобразования и сгорания. Это достигается согласованием геометрических характеристик всех участков воздухоподводящего канала. Это осуществляется за счет организации динакшческого зффекта вихря при закрутке воздушного потока в процессе наполнения рабо чего цилиндра. Для достижения этого входной участок воздухоподводящего канала выполнен S-образным его начальная плоскость совпадает с внешней поверхностью головки цилиндра, а спиральный участок вьшолнен с углом подъема, равным 220-360°, и постоянным расстоянием между осью спирали и боковыми стенками, переходялдами в выходной цилиндрический участок. При этом ось выходного участка совпадает с осью клапана , а его стенки параллельны оси спирали, тогда как часть боковой стенки S-образного участка, гфи мыкающая к оси спирали, выполнена в виде направ ляющей лопатки. Для плавного без срывов течения воздушного потока по меньшей мере одна из точек внутренней стенки канала лежит на прямой, проходящей через ось спирали перпендикулярно к плоскости поперечного сечения канала, высота выходного участка составляет 03-0,5 его диаметра, а сам спиральный участок имеет поперечное сечение в виде трапеции, большее основание которой обращено к отверстию вход ного участка. При такой взаимосвязи элементов канала течение потока приобретает вполне устойчивый характер. На фиг. 1 показан воздухоподводящий кана поперечное сечение; на фиг. 2 - головка цилиндра двигателя в плоскости сечения канала М на фиг. 1, разрез; на фиг. 3 - головка цилиндра в плоскости, перпендикулярной к сечению , на фиг. 2, разрез. Воздухоподводящий канал 1 состоит из трех сопряженных участков, первый из которых , считая от цилиндра 2 двигателя, выполнен в качестве выходного канала 3, второй в фор ме спирального участка 4 и третий, входной, в качестве S-образно изогнутого направляющего канала 5. Спиральный, винтообразный участок который расположен между выходным и входным участками 3 и 5, имеет винтовой подъем 6, который изгибается вокруг оси спирали Y , расположенной с внешней стороны от оси X цилиндра 2. Ось спирали У, которая расположена в плоскости поперечного сечения канала К, проходящей через оси цилиндра и клапана, сме щена на расстояние а по отношению к оси клапана V. Подъем 6 имеет угол наклона спирали а не менее 220-360° ( в данном варианте 240°) и ограничивается стенкой 7, образующей конец участка 4. Стенка 7 в виде направляющей лопатки является продолжением стенки 8 и удлинена, например, на величину, равную половине диаметра клапана. Предусмотрена в зоне оси спирали У направляющая клапана 9, которая выполнена в виде отверстия в головке 1шлиидра 10 и связана на конце с направляющей лопаткой 7 так, что ее оболочка образует внутреннюю стенку спирального участка 4. Наружнь е стенки 11 спирального участка 4 имеют приблизительно одинаковое расстояние b от оси спирали 9, так что поперечное сечение канала на участке 4 практически постоянно. Стенки 12 выходного участка 3 вследствие цилиндрического исполнения этой части канала также имеют одинаковые расстояния от оси клапана V. Примыкающий к спиралеобразному участку 4 входной S-образный участок 5 также имеет равномерное поперечное сечение, как и участок 4. Входной S-образный участок 5 канала 1 выполнен таким образом, что прямая Е, пересекающая плоскость поперечного сечения канала К, проходящую через ось спирали Y, касается внешней поверхности стенки 13 головки цилиндра 10 в зоне плоскости поперечного сечения канала К , проходящей параллельно плоскости гоперечного сечения канала К. Таким образом, прямая Е точкой касания 14 определяет положение начальной плоскости направляющего участка 5, от которой канал 1 переходит в спиральны и винтообразны и участок 4. Геометрические характеристики отдельных участков каналов, обеспечивающие оптимальное завихрение потока, выбраны экспериментально, в том числе и формы поперечного сечения участков. Длину S-образного участка целесообразно принимать равной удвоенной-утроенной величине среднего диаметра D (фиг. 1). Что касается расстояния а смещения оси спирали У го отношению к оси клапана V, то это расстояние должно быть равно 0,25-0,5 диаметра D выходного участка 3, а высота h может составлять 030 ,5 диаметра D. В качестве оптимального подъема 6 в спиральном участке должен быть гфинят двухкратный средний диаметр канала D на каждый оборот спирали. Указанные величины , однако, являются приближенными, полученными во время испытаний, и не исключают выбора других геометрических размеров. Оптимальные же параметры выполнения реализуются согласно экспериментальным данным при предлагаемых соотношениях размеров сопряженных участков канала. Формула изобретения 1. Воздухоподводящий канал головки цилиндров , например, для системы всасывания дви-гателя внутреннего сгорания, содержащий сопряженные входной криволинейный участок, начальная плоскость которого совпадает с внешней поверхностью стенки головки цилиндра и одна из конечных точек которого лежит в плоскости поперечного сечения канала, проходящей через ос цилиндра и клапана, спиральный участок с осью сп рали, расположенной эксцентрично оси клапана в той же плоскости, .и выходной участок, подводя щий газ в камеру сгорания, отличаюши с я тем, что, с целью повышения эффективности вихреобразования и сгорания, входной участок выполнен S-образным и его начальная плоскость совпадает с внешней поверхностью головки цилиндра, а спиральный участок имеет постоянный угол подъема, равный 220-360°, и постоянное расстояние между осью спирали и бок выми стенками, переходящими в выходной цилин рический участок. 2.Канал по п. 1,отличающийся тем, что ось выходного участка совпадает с осью клапана, а его стенки параллельны оси спирали. 3.Канал по п. 2, отличающийся тем, что часть боковой стенки S-образного участка, промыкающая к оси спирали, выполнена в виде направляющей лопатки. 4. Канал по пп. 1, 2 и 3, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что по меньшей мере одна из точек внутренней стенки канала лежит на прямой, проходящей через ось спирали перпендикулярно к плоскости поперечного сечения канала. 5.Канал по п. 1, отличающийс я тем, что высота выходного участка составляет 0,3-0,5 его диаметра. 6.Канал по пп. 1-5, отличающийс я тем, что спиральный участок имеет поперечное сечение в виде трапеции, бопьщее основание которой обращено к отверстию входного участка. Источники информацш, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Швейцарии N 434872, кл. 46 с, 4, опублик. 1967.