книги из ГПНТБ / Поспелов Д.Р. Конструкция двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

очередь на впускной патрубок. Штанги толкателей расположе­ ны со стороны выхода охлаждающего воздуха, форсунка — со

стороны подвода этого воздуха. Головка крепится к цилиндру короткими шпильками (6 шт.).

Схема 4, отличается от схемы 3 расположением патрубков от­ носительно направления воздушного потока. Охлаждающий воз­ дух подается в первую очередь на выпускной патрубок, что при­ водит к значительному снижению максимальных температур головки при некотором повышении средних температур.

140

Схемы 5 и 6 отличаются соответственно от схем 1 и 2 тем, что впускной патрубок расположен не горизонтально и параллель­ но потоку охлаждающего воздуха, а перпендикулярно ему, т. е. вертикально. В некоторых конструкциях вертикально распола­ гается выпускной патрубок, при этом он выводится за пределы головки. В этом случае выпускной трубопровод находится выше потока охлаждающего воздуха, что может привести к перегреву головки. При вертикальном расположении впускного патрубка облегчаются компоновка и размещение впускного трубопровода. Схема 5 предпочтительнее схемы 6, так как, кроме указанных достоинств, обладает еще достоинством схемы 1.

По схеме 5 выполнены головки цилиндров дизелей «Порше» АР-22 (рис. 83), «Гюльднер 2LD» (рис. 84), «Хатц» D100 (рис. 85), карбюраторных двигателей «Шевроле Корвейр» и др.

Головка цилиндра дизеля «Порше» (см. рис. 83) отли­ вается из алюминиевого сплава с заложенной в нее чугунной ка­ мерой сгорания, сделанной заодно со штуцерами крепления форсунки и свечи накаливания (для подогрева воздуха при пус­ ке). Охлаждающие ребра расположены по бокам головки гори­ зонтально, а в центральной ее части — вертикально.

Впускной патрубок выведен вверх, в основание клапанной коребки и далее в сторону подвода охлаждающего воздуха. К впускному патрубку непосредственно крепится штуцер возду­ хоочистителя, расположенного над направляющим кожухом вентилятора. Выпускной патрубок направлен в сторону выхода охлаждающего воздуха и хорошо оребрен. Сильно оребренная камера сгорания расположена со стороны подвода охлаждаю­ щего воздуха. В головку запрессованы чугунные вставки под седла клапанов и бронзовые направляющие втулки клапанов.

141

На головку устанавливается основание клапанной коробки, и она вместе с цилиндром крепится четырьмя болтами к карте­ ру кривошипного механизма.

Головка цилиндра дизеля «Гюльднер 2LD» (см. рис. 84} отливается из легкого сплава в кокиль заодно с клапанной ко­ робкой. Поэтому головка имеет необычно большую высоту и жесткую конструкцию. Впускной патрубок выведен вверх, а вы­ пускной — в сторону выхода охлаждающего воздуха. Все охлаж­ дающие ребра расположены горизонтально. Штанги располо­ жены со стороны выхода охлаждающего воздуха, форсунка — со стороны его входа. Головка вместе с цилиндром крепится к картеру кривошипного механизма четырьмя шпильками.

Головка цилиндра дизеля «Хатц» D100 (см. рис. 85) отли­ вается из алюминиевого сплава заодно с клапанной коробкой и имеет толстые стенки. Все охлаждающие ребра расположены горизонтально, образуя большие проходные сечения для возду­ ха, особенно по бокам головки. Форсунка расположена со сто­ роны подвода охлаждающего воздуха. Две штанги одного' цилиндра заключены в общий чехол, присоединенный к специ­ альному выступу в головке цилиндра. Впускной патрубок выве­ ден вверх, за пределы клапанной коробки. Однако впускной трубопровод расположен высоко над выпускным трубопрово­ дом, находящимся со стороны выхода охлаждающего воздуха и соединенным с выпускными патрубками. Головка соединяется с цилиндром без прокладки и вместе с ним прикрепляется к кар­ теру кривошипного механизма четырьмя шпильками.

142

Анализ конструкции головки цилиндра карбюраторного дви­ гателя «Шевроле Корвейр» дан в гл. VI.

На схеме 7 впускной и выпускной патрубки расположены перпендикулярно направлению воздушного потока и параллель­ но продольной оси двигателя. Ввиду этого впускной и выпуск­ ной трубопроводы можно соединить с патрубками лишь при одном цилиндре. Для многоцилиндровых двигателей данная схе­ ма неприменима. Расположение патрубков поперек потока воз­ духа значительно повышает аэродинамическое сопротивление и затрудняет отвод тепловой энергии.

Рис. 85. Головка цилиндра дизеля «Хатц» D100

Схема 8 отличается от схемы 7 расположением впускного патрубка в направлении оси цилиндра, что необходимо при ис­ пользовании данной схемы на двухцилиндровом двигателе. В этом случае головки обоих цилиндров получаются различны­ ми (одна является зеркальным отображением другой). Практи­ чески оказывается целесообразным соединить обе головки в од­ ну, как это сделано в двигателе МеМЗ автомобилей «Запоро­ жец» или в двигателе «Дэвид-Браун 2D».

У двигателя МеМЗ-966 охлаждающий воздух подавался просасыванием, т. е. в направлении, противоположном указан­ ному стрелкой на схеме 9 (см. рис. 77), а в двигателе МеМЗ-968

143

принято указанное стрелкой направление подачи воздуха нагне­ танием. Анализ конструкции головки цилиндра этого двигателя

дан в гл. VI.

Головка цилиндра дизеля «Дэвид-Браун 2D» (рис. 86), еди­ ная на два цилиндра, отливается из алюминиевого сплава. Выше основания головка разделена на две части, чтобы не создавать дополнительных напряжений в ней при ее креплении. Один на два цилиндра впускной патрубок расположен в средней части головки горизонтально поперек направления движения охлаж­ дающего воздуха, два выпускных патрубка выведены в стороны

Рис. 86. Головка цилиндра дизеля «Дэвид-Браун 2D»

(один вперед, другой назад) в направлении оси коленчатого вала.

Средняя массивная часть головки имеет по краям частое оребрение. К головке прикреплены болтами две отдельные кла­ панные коробки. Форсунки установлены в медных втулках и расположены под небольшим углом к оси цилиндра в плоскос­ тях, параллельных плоскостям вращения колен. Охлаждающий воздух подается вдоль оси коленчатого вала так, что два ци­ линдра обдуваются последовательно.

На схемах 1 —10 охлаждающий воздух направлен перпенди­ кулярно плоскости, проходящей через оси клапанов. Такое рас­ положение в ряде случаев рационально, так как обеспечивает хорошее охлаждение центральной, наиболее нагретой зоны го­ ловки, включающей перемычку между седлами клапанов. Однако иногда более целесообразно располагать плоскость, проходящую через оси клапанов, под углом к направлению воз­

144

душного потока, как это сделано на схемах 11 и 12. При этом создается возможность центрального расположения форсунки, при обтекании которой охлаждающий воздух на участке между

патрубками делает поворот сначала в одну, затем в другую сто­ рону.

Схема 12 отличается от схемы 11 тем, что выпускной патру­ бок расположен со стороны подвода охлаждающего воздуха, что

Рис. 87. Головка цилиндра дизеля «Татра 924»

способствует лучшему охлаждению выпускного патрубка, но ухудшает охлаждение форсунки. Кроме указанных особенностей схем 11 и 12, им свойственны в основном те же достоинства и недостатки, что и схемам 5 и 6 соответственно. По схеме 11 вы­ полнены головки цилиндров двигателей «Татра» семейства 920 (диаметр цилиндра 120 мм).

Головка цилиндра дизеля «Татра 924» (рис. 87) отли­ вается из алюминиевого сплава и представляет собой массивную

Ю Заказ 929

и жесткую конструкцию. Впускной патрубок расположен со сто­ роны входа, а выпускной патрубок — со стороны выхода охлаж­ дающего воздуха. Охлаждающие ребра расположены горизон­ тально по бокам головки, в центральной части ребер нет, так как нет канала для воздуха. Охлаждение этой зоны осуществляется отводом тепловой энергии к краям головки. Охлаждение цент­ рально расположенной форсунки осуществляется маслом, пода­ ваемым к гайке распылителя форсунки по специальному каналу. Общее сечение воздушных каналов сравнительно мало.

Плоскость расположения клапанов наклонена к плоскости, проходящей по осям цилиндров.

Все ребра, а также и верхняя плоскость головки со стороны выхода охлаждающего воздуха наклонены для уменьшения длины выпускного канала. Вы­ пускной коллектор расположен выше потока охлаждающего на­ гретого воздуха. В головку за­ прессованы вставки под седла клапанов и направляющие втулки из серого чугуна. Головка вместе с цилиндром без уплотнительной прокладки между ними крепится к картеру кривошипно-шатунного

механизма четырьмя болтами.

Схемы 13 и 14 характеризуют­ ся тем, что впускной и выпускной патрубки расположены в линию, параллельно направлению воз­ душного потока, поэтому с ох­

лаждающим воздухом непосредственно соприкасаются лишь боковые поверхности этих патрубков. Центральная зона головки между ними не продувается, и тепловая энергия от этой зоны от­ водится только через материал головки. Если форсунка (или свеча зажигания) в этом случае располагается между патрубка­ ми, то ее охлаждение осуществляется тем же способом.

В случае, если патрубки прижаты к основанию головки, над ними в центре головки можно расположить вертикальные реб­ ра, наклоненные к направлению воздушного потока (дизели «Даймлер-Бенц»), что обеспечит эффективное охлаждение го­ ловки.

Схемы 13 и 14 особенно трудно использовать для дизелей с разделенной камерой сгорания, так как последняя в этом слу­ чае помещается сбоку одного из патрубков и перекрывает воз­ душные каналы в нижней части головки. При данной схеме с по­ дачей воздуха в первую очередь на выпускной патрубок (схе­ ма 14) тепловая энергия переносится движущимся воздухом с этого патрубка на впускной, что ухудшает наполнение двига­

146

вается из алюминиевого сплава. Впускной патрубок расположен

головку и вместе с ней и с цилиндром крепится четырьмя сквоз­ ными болтами к картеру кривошипного механизма. Между ци­ линдром и головкой нет уплотнительной прокладки. Штанги толкателей расположены сбоку и заключены в общий кожух, соединенный с выступом клапанной коробки. Ввиду этого при использовании головки для многоцилиндровых двигателей тре­ буется применение новой клапанной коробки.

Головка цилиндра дизеля «Вархаловски» (см. рис. 89) отливается из легкого сплава. Впускной патрубок выведен в сто­ рону входа охлаждающего воздуха, а выпускной — в сторону его выхода. Высокие охлаждающие ребра размещены на всей поверхности головки, включая патрубки. Боковые ребра сделаны толстыми и являются замыкающими и опорными элементами. На концах эти ребра имеют утолщения, в которых сделаны от­ верстия для шпилек ее крепления. Между бобышками для на­

правляющих втулок клапанов устроены косые ребра, улучшаю­ щие охлаждение центральной части головки. Форсунка располо­ жена сбоку, перпендикулярно направлению воздушного потока и наклонена под 45° к основанию головки.

Штанги толкателей расположены со стороны подачи охлаж­ дающего воздуха. Вставки для седел клапанов изготовлены из чугуна и запрессованы в головку на горячей посадке. Головка вместе с цилиндром крепится к картеру кривошипного механиз­ ма четырьмя шпильками.

хода. Штанги толкателей размещены вне воздушного потока за пределами головки. Относительно большой габарит головки поз­ волил получить большие проходные сечения для охлаждающего воздуха и, следовательно, малое аэродинамическое сопротивле­ ние головки. Форсунка расположена параллельно основанию головки и смещена на большой угол от направления воздушного потока. Головка вместе с цилиндром прикрепляется к картеру кривошипного механизма шестью шпильками.

Головка цилиндра двухтактного дизеля «Штиль» (см. рис. 91) с кривошипно-камерной продувкой и управляемым вы­ пускным клапаном отличается простотой конструкции ввиду от­ сутствия в ней впускного патрубка. Выпускной патрубок кругло­ го сечения на выходе прижат к основанию, поэтому головка имеет малую высоту. Головка отлита из алюминиевого сплава вместе с картером клапанного механизма. В ее основание залита

148

чугунная вставка для цилиндрической камеры сгорания. Ребра расположены горизонтально и в месте прилегания к выпускному патрубку имеют большую высоту. Форсунка установлена под углом 11° к основанию головки и под углом 45° к направлению воздушного потока на выходе его из головки. Вместе с цилинд­ ром головка крепится четырьмя сквозными шпильками к карте­ ру. При использовании головки для двигателей с рядным распо-

Рис. 91. Гѳловка цилиндра двухтактного дизеля «Штиль 160А» с криво­ шипно-камерной продувкой и управляемым выпускным клапаном

ложением цилиндров необходимо делать большие межцилиндро­ вые расстояния.

Анализ конструкции головок цилиндра дизеля «Континен­ тал» и карбюраторного двигателя «Татра 603» дан в гл. V и VI соответственно.

Конструкция головки двигателя «Оренштейн — Коппель» с петлевой продувкой (рис. 92) проще, чем описанная выше конструкция. Головка представляет собой толстую плиту, снаб­ женную вертикальными ребрами. Большая толщина основания (плиты) обеспечивает необходимый отвод тепловой энергии от поверхностей, соприкасающихся с горячими газами, к холод­ ным краям головки. В центре основания головки ввернуты две стальные втулки: верхняя для установки форсунки и ниж­

149