CS226990B1

CS226990B1 - Cylinder head ofair-cooled diesel engines

Info

Publication number: CS226990B1
Application number: CS496882A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Jonas; Petr Ing Kroupa; Karel Ing Pospisil
Original assignee: Frantisek Ing Jonas; Kroupa Petr; Karel Ing Pospisil
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1984-04-16
Also published as: RU1820016C; GB8317645D0; DD230604A3; DE3323593C2; GB2124702B; SU1291715A1; GB2124702A; DE3323593A1

Abstract

The area of the bridge 5 between the intake and exhaust valves (9, 10, Figure 2) containing the injector 8 is separated from the surrounding area of the head base 3 by expansion gaps (6, 7) having inserts which extend upwardly from the base towards the side walls of the head. The axis of the cylinder intersects a triangle whose apexes are defined by points of intersection of the axes of the valves and the injector with the base plane. <IMAGE>

Description

Vynález se týká hlavy válce vzduchem chlazeného vznětového motoru s chladicími žebry, vstřikovačem umístěným v oblasti můstku mezi ventily, dilatačními spárami a spalovacím prostorem, jehož převážná část je vytvořena v pístu.The invention relates to a cylinder head of an air-cooled diesel engine with cooling fins, an injector located in the region of the bridge between valves, expansion joints and a combustion chamber, the bulk of which is formed in the piston.

U vzduchem chlazených vznětových motorů bývá č^sto větší část spalovacího prostoru vytvořená v pístu a poměrně malá část zahloubením ve dně hlavy. To je dáno požadavky na příznivé spalování, rozvíření náplně s přihlédnutím k optimálnímu rozložení paprsků vstřikovaného paliva. Vstřikovač bývá uspořádán bu3 v ose spalovacího prostoru, nebo je oproti ní vyosen, ale leží v oblasti můstku mezi ventily.In air-cooled diesel engines, much of the combustion chamber is formed in the piston and a relatively small portion is recessed in the bottom of the head. This is due to the requirements for favorable combustion, whirling of the charge with regard to the optimum distribution of the injected fuel jets. The injector is either arranged along the axis of the combustion chamber or is lined up against it, but lies in the bridge region between the valves.

Pro uvedené základní uspořádání je obtížné vytvořit hlavu válce, aby v ní byl zajištěn odvod tepla z centrální oblasti, zejména v oblasti můstku mezi ventily, kde je umístěn i vstřikovač. Navíc z vysokého tepelného zatížení této oblasti vzniká mechanické namáhání, které při změně zatížení motoru mění svůj smysl. Protože toto se při provozu motoru opakuje, dochází při překročení meze únavy materiálu hlavy ke vzniku trhlin v oblasti zmíněného můstku.For this basic arrangement, it is difficult to provide a cylinder head in order to provide heat dissipation from the central region, particularly in the region of the bridge between the valves where the injector is also located. In addition, the high thermal load in this area results in mechanical stresses that change their sense as the motor load changes. Since this is repeated during engine operation, cracks in the region of the bridge occur when the fatigue limit of the head material is exceeded.

, Jsou známy hlavy válců vanového typu sestávající z dolní desky a z ní nahoru vystupujících stěn opatřených chladicími žebry· Pro zlepšeni odvodu tepla z oblasti můstku mezi ventily se stěny hlavy směrem nahoru zužuji a dolní deska je v oblasti můstku nejtenčí a radiálně směrem k obvodu její tléušíky přibývá.· To improve heat dissipation from the bridge between the valves, the head walls taper up and the bottom plate is thinnest in the bridge area and radially towards its perimeter. increasing.

226 990226 990

Pro zvýšení odvodu tepla z oblati můstku mezi ventily posouvá se vstřikovač.z nejužší ho-místa mezi otvory pro ventily. Přitom tyto otvory mohou být pro zvýšeni uvedeného účinku přesazeny vzhledem k ose válce v opačném srnmylu ne# je posunut vstřikcvač.To increase heat dissipation from the bridge cladding between the valves, the injector is moved from the narrowest point between the valve holes. In order to increase the effect, these openings can be offset relative to the cylinder axis in opposite direction to that of the injector.

Pro sníženi výše uvedeného meohaniekého natáhni dna hlavy válce jsou známá řešení, kdy ve dně hlavy válce jsou známy otvory pro vennily, vytvořené dilatační ' spáry, které jsou vyplněný plechovými vložkami. zaLitými na dně hlavy. Dilatační spáry jsou kolmé ke ” dnu, ze kterého vychhzeeí· Aby bylo zabráněno špičkám náppěí na jejich konci uvvntř hlavy zakonn^í se slabě zakřiveným obloukem orientovatým do roviny - kolmé k ose válce. Toto řešeni má nevýhodu v tom, že uvedené zakončení dilatačních spár působí jako tepelná clona a brání odvodu tepla z můstku. Tato nevýhoda je patrná zejména u hlavy vanového typu, u níž je chlazeni zabezpečováno především žebry uspořádaným, vně na jejich stěnách. Nevýhodou uvedených tvarů dilatačních spár je L hromadění nečistot v tekutém kovu v blízkosti dilatačních.spár při odléváni, čímž.dochází ke snížení jakosti mateeiálu. Příčinou je nevýhodná výrazná změna rychlostí zatékáni -kovu v místě popsaného zakončeni dilatačních spár.In order to reduce the aforementioned meohanian stretching of the cylinder head bottom, there are known solutions in which, in the bottom of the cylinder head, openings for venous formed expansion joints are known which are filled with sheet metal inserts. cast in the bottom of the head. Expansion joints are perpendicular to the bottom from which they emerge. To prevent the tip of the patch at their end inside the head it ends with a slightly curved arc oriented in a plane - perpendicular to the axis of the cylinder. This solution has the disadvantage that said expansion joint ends act as a thermal screen and prevent heat dissipation from the bridge. This disadvantage is particularly evident in the tub-type head, in which cooling is provided primarily by ribs arranged outside their walls. A disadvantage of these dilatation joint shapes is the accumulation of impurities in the liquid metal near the dilatation joints during casting, thereby reducing the quality of the material. This is due to the disadvantage of a significant change in the flow rate at the location of the described expansion joint ends.

Cílem vynálezu je u hlavy váloe pro vzduchem chlazený vznětová motor s chladicími žebry, vstřkkovačem umístěným v oblati můstku mezi venmiy, dilatačním. spárami a spalovacím prostorem, jehož převážná část je vytvořená v pístu, zaústit dostatečné chlazeni, dané schopnnosi odvodu tepla z tepelně nejvíce zatížených míst a zabrémt vzniku trhlin v těchto místech vPvem změn smyslu mechanického namáháni daných tepelným namáháním - a změnami zatížení motoru. Dalším oílem je zameit hromadění nečistot v blízkosti dilatačníchspár při odléváni hlavy.It is an object of the present invention to provide a cylinder head for an air-cooled diesel engine with cooling fins, an injector located in the bridge between the venomic dilatation. and the combustion chamber, the bulk of which is formed in the piston, result in sufficient cooling, given the ability to dissipate heat from the most heavily loaded areas and to avoid cracks in these areas due to changes in mechanical stress due to thermal stresses and engine load changes. Another objective is to prevent the accumulation of dirt near the expansion joints when casting the head.

Toho je podle vynálezu dosaženo tm, že hlava je vanového typu s chladicím, žebry uspořádanými převážně vně na stěnách hlavy, oblast můstku se vstřkoOTačem je oddělena od obvodové oblasti dna hlavy dilatačními spárami vyd^zeícím. ze dna, svírajícími v přičném řezu můstek s rovinou dnů ostrý úhel a siamě^icími- ke stěnám hlavy, osa - válce prochází trojťhelnkem, jehož vrcholy tvoři průsečíky os vennilů a vstřikovače s - rovinou dna a vzdálenost dilatačních spár od - vstřikovače se v příčném řezu můstkem směrem od dna zvětšuje. Příčný průměr můstku vymezeného dilatačními spárami. se sm^irem k sacímu ven^lu zvětšuje. Dilatační spáry maj v rovině dna proměnnou vzdálenost od osy části rotačního spalovacího prostoru vytvořené ve dnu. Alestoň jedna-dilatační sp&ra má v příčném řezu ^tvar V přičemž spodní ^část svírá s roviu ^dna- úhel v^ětší než 6^{0 0} a horní ^íal^^Ίi úhel v rozmezí JO a^{ž 60} °. Trojúhelník toořený prtaečity os ventdAů a vstřikoval s rovinou dna hlavy - ve^vrcholem tvořeným průsečíkem - osy sacího vennilu s rovinou dna orientován proti směru proudění chladicího vzdutou a vrcholem tvořeným průsečíkem osy vstřikovače s rovinou dna hlavy leží v průmětu do roviny kolmé na směr prouděni chladicího vzduchu nejblíže stěnám hlavy.This is achieved according to the invention in that the head is of the tub type with cooling fins arranged predominantly outside the head walls, the injector bridge region being separated from the peripheral region of the head bottom by dilatation joints. from the bottom, forming a sharp angle in the transverse section of the bridge with the plane of the day and at right angles to the head walls, the axis of the cylinder passes through a triangular whose peaks form the intersections of the vein axes and the bottom plane; cut the bridge away from the bottom. Transverse diameter of the bridge defined by expansion joints. increases towards the suction valve. In the bottom plane, the expansion joints have a variable distance from the axis of the bottom portion of the rotary combustion space. Alestoň one expansion-sp & RA has a cross sectional ^t var In the lower ^part forming with N a ^d Rovio angle ^greater than ^{0 0} 6 and upper ^and al ^ ^Ί the angle range JO and ⁶⁰ °. The triangle drawn by the axis of the vent axes and injected with the bottom plane of the head - at the point of intersection of the suction vein axis with the bottom plane oriented upstream of the cooling bypass and the apex formed by the intersection of the injector axis air closest to the walls of the head.

Na ěřikožθných výkresech je znázorněn příklad provedeni hlavy válce podle vynálezu, kde obr. 1 znázorňuje pří^čný řez hlavou, - obr. 2 pohled na dno hlavy válce a obr. J daLši variantu dilatačních spár ve dně - hlavy.1 is a cross-sectional view of the cylinder head; FIG. 2 shows a bottom view of the cylinder head; and FIG. 1 shows another variant of the head joint expansion joints.

226 990226 990

Hlava 1 je vanového typu se sténaní 2 výstupujícdtal nahoru z dolní desky a opatřenými na vnějších stranách chladicími žebry. ' Ve dně 2 hlavy 1 je vytvořená část 4 rotačního spalovacího prostoru, větší část spalovacího prostoru je v neznázorněném pistu. V oblasti *můstku 2 mezi sacím ventilem % a výfukovým ventieem 10 je (umístěn vstřikovač 8. Oblast můstku 2 je ocelená od obvodové oblasti dna 2 hlavy 1 dilatačními spárami 6, £, které ,v příčném řezu m.aí tvar V. Dilatační spáry 6, 2 vycházeei ze dna 2 hlavy 1 a . jsou vyplněny zalit^i plechovými vložkami.The head 1 is of the bath type with a groan 2 extending upwardly from the lower plate and provided with cooling fins on the outside. A rotary combustion chamber part 4 is formed in the bottom 2 of the head 1, the greater part of the combustion chamber is in the piston (not shown). In the area * of the bridge 2 between the intake valve% and the exhaust valve 10, there is a injector 8. The area of the bridge 2 is steel from the peripheral area of the bottom 2 of the head 1 by expansion joints 6, 6 which have cross-section V shape. 6, 2 starting from the bottom 2 of the head 1 and are filled with cast metal inserts.

Pro splněni požadavků na odvod tepla z oblasti můstku 2 mezi ventily 2» 10 do stěn 2 hlavy 1 válce svírají dilatační tp&ry 6, 2 ostrý úhel s rovinou dna % hlavy 1 válce, aby byla zajištěna rostoucí vzdálenost mezi dilatačními spárami 6, 2 a vstřikovačem 8 směrem kd dna 2· Ohiy mezi dilatačními spárami 6, 2 a rovinou dna % hlavy 1 zároveň splňuji i požadavek zameeení vzniku trhlin v místě jejich zakončeni. .To meet the heat dissipation requirements from the bridge 2 region between the valves 2 »10 into the walls 2 of the cylinder head 1, the expansion joints 6, 2 form an acute angle with the bottom plane% of the cylinder head 1 to provide an increasing distance between the expansion joints 6, 2 and the injector. 8 towards the bottom 2 · The joints between the expansion joints 6, 2 and the bottom plane% of the head 1 also meet the requirement of avoiding the formation of cracks at the point of termination. .

Pro zlepšeni odvodu tepla z můstku 2 jsou vešily 2» 10 vzhledem k ose válce tak přesazeny, že u^oIl^ustředovou oblast hlavy 1. Vstřikovač 8 je potom unístěn v obblast;± můstku 2 mezi OθntiLy 2» 10 tak, že osa válce prochází troúhelnkem, jehož vrcholy tvoři průsečníky os v^r^n^iL^S 9. 10 a vstřikovač 8 s rovinou dna 2 hlavy 1.To improve heat dissipation from the bridge 2, the hinges 2 »10 are so offset relative to the axis of the cylinder that the center region of the head 1 is positioned at 10 °. The injector 8 is then positioned in the region. It passes through a triangle whose vertices form the intersection points of the axes in FIG. 9 and the injector 8 with the plane of the bottom 2 of the head 1.

Při směru S proudění chladicího vzduchu je uvedený trojúhelník orientován vrcholem tvořerým průseča^em osy sacího v^r^n^iL^j 2 s rovinou dna 2 prosti směru S prouděni chladicího vzduchu a vrcholem tvořeným průsečnikem osy vstřikovače 8 leží v průmětu do roviny kolmé ke směru S proudění chladícího vzduchu nejblíže stěnám 2 hlavy 1. PtíOoí příčný průřez můstku 2 vymezeného dilatačními spárami 6, 2 ae směrem k sacímu vonnUu 2 zvětšuje. Také tato opaaření zlepš^í odvod . tepla z . tepelně nejvíce zatížených částí hlavy jL.In the direction S of the cooling air flow, the triangle is oriented by the apex formed by the intersection of the axis of the intake intake 2 with the plane of the bottom 2 of the cooling air flow direction S and the apex formed by the intersection of the injector axis. The cross-section of the bridge 2 delimited by the expansion joints 6, 2 increases towards the intake fragrance 2. These measures also improve drainage. heat from. the most heavily loaded parts of the head 11.

Z technologických důvodů při obrábění části 4 rotačního tp kovacího prostoru maaí dilatační spáry 6, 2 proměnnou vzdálenost od osy spalovacího prostoru. Podle obr. 2 má v pohledu na dno 2 hlavy 1 jedna dilatační sptára 6 průběh přímkový a druhá dilatační spára 2 průběh kruhový. Střed tohoto kruhového oblouku leží mimo osu části 4 rotačního tp^aLovacího prostoru. ,For technological reasons, when machining part 4 of the rotary tp forging chamber, the expansion joints 6, 2 have a variable distance from the combustion chamber axis. According to FIG. 2, in the view of the bottom 2 of the head 1, one expansion joint 6 has a straight line and the other expansion joint 2 has a circular line. The center of this circular arc lies outside the axis of the rotating space portion 4. ,

V obr. laj jtou znázorněny dva příklady provedení dilatačních spár 6, 2 a 6', Z'· Dilatační tpáry 6', 2* ma* v příčném řezu průběh přítokový a dilatační spáry 6, 2 jtou v příčném řezu’ zalomeny. Pro splnění výše uvedených požadavků jtou nejvhodnněsí (pro daný typ hlavy) úhly maži · dilatačním spárami 6', 2' a rovinou dna 2 hlavy 1 větší úhel než 60 ⁰ pro dilatatoí s^páír^y 6, 2 · ^a° nep^pa^aí ^pro jeji^ spodní ^část, jejic^{h h}orní č^á8t tvírá s rovinou dna 2 hlavy 1 úhel v rozmezí 30 až 60 °.In Fig. 1a, two exemplary embodiments of expansion joints 6, 2 and 6 ', Z' are shown. Expansion joints 6 ', 2 * m * and cross-sectional views of the inflow and expansion joints 6, 2 are kinked. To meet the above requirements jtou nejvhodnněsí (for the type of head) angles Mazi · expansion joints 6 ', 2' and the bottom plane 2 of the head 1 a larger angle than 60 ⁰ to dilatatoí with ^p Air ^y 6, 2 · ^and ° NEP ^P ^and d ^p ro ^ her lower ^part, refrigerati ^hh iodide and base No. ^s 8 t tvírá with the bottom plane 2 of the head 1 at an angle between 30 and 60 °.

Claims

1. Head of cylinder of an air-cooled diesel engine with cooling fins, an injector located in the area of the mm bar, the expansion joints and the combustion chamber, the bulk of which is formed in a piston, characterized by being of the tub type with cooling

226 990 ribs disposed predominantly on the walls (2) of the head (1), the area of the injection molded bridge (5) being separated from the peripheral region of the bottom (3) of the head (1) by expansion joints (6, 7, 7 ') 1) extending from the bottom (3) and gripping the bridge (5) in cross section with the bottom plane (3) at an acute angle and facing the walls (2) of the head (1), the axis of the cylinder passes through the triangle. the peaks are the intersections of the valve axes (9, 10) and the injectors (8) with the plane of the bottom (?) and the distance of the expansion joints (6, 7 »6 ´, 7 ´) of the injector (8) in cross section.

away from the bottom 3.

Cylinder head according to Claim 1, characterized in that the cross-section of the web (5) defined by expansion joints (6, 7 »6 * 7 *) increases towards the suction valve (9).

Cylinder head according to Claims 1 or 2, characterized in that the expansion joints (6, 7, 6 * 7 *) have a variable distance in the plane of the bottom (?) From the axis of the portion (4) of the rotary combustion space formed in the bottom (?). head (1).

Cylinder head according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the at least one expansion joint (6, 7, 6 '7 *) has a V-shape in cross-section, the bottom forming an angle greater than 60 ^° with the plane of the base (?). upper part angle in the range of 30 to 60 °.

Cylinder head according to claim 1, characterized in that the triangle formed by the intersections of the valve axes (9 _t 10) and the injector (8) with the plane of the bottom (?) Of the head (1) is the apex formed by the intersection of the axis of the valve. with the plane of the bottom (?) of the head (1) oriented against the direction (S) of the cooling air flow and the apex formed by the intersection of the injector axis (8) with the plane of the bottom (?) of the head (1) cooling air flow closest to the walls (2) of the head (1).