RU2822336C1 - Liquid-cooled internal combustion engine cylinder head - Google Patents
Liquid-cooled internal combustion engine cylinder head Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822336C1 RU2822336C1 RU2023131561A RU2023131561A RU2822336C1 RU 2822336 C1 RU2822336 C1 RU 2822336C1 RU 2023131561 A RU2023131561 A RU 2023131561A RU 2023131561 A RU2023131561 A RU 2023131561A RU 2822336 C1 RU2822336 C1 RU 2822336C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder head
- upper plate
- cooling
- liquid
- cavity
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 12
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям головок блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС) с жидкостным охлаждением.The invention relates to the field of engine building, namely to the designs of cylinder heads of liquid-cooled internal combustion engines (hereinafter referred to as internal combustion engines).
Известна головка блока цилиндров ДВС с жидкостным охлаждением, содержащая корпус головки блока цилиндров, корпус распределительных валов, установленный на корпусе головки блока цилиндров, а также крышку распределительных валов, установленную на корпус распределительных валов (см патент на изобретение RU 2430255, дата публикации 27.09.2011 МПК F02F1/24(2006/01).A cylinder head of an internal combustion engine with liquid cooling is known, containing a cylinder head housing, a camshaft housing mounted on the cylinder head housing, as well as a camshaft cover mounted on the camshaft housing (see invention patent RU 2430255, publication date 09.27.2011 IPC F02F1/24(2006/01).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства относится сложность конструкции и небольшая площадь поверхности, контактирующей с моторным маслом, которая отводит тепло в охлаждающую жидкость.The reasons that prevent the achievement of the technical result indicated below when using a known device include the complexity of the design and the small surface area in contact with the engine oil, which removes heat into the coolant.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению является головка блока цилиндров ДВС с жидкостным охлаждением, содержащая верхнюю плиту и днище, соединенные боковыми стенками, между которыми образована полость для охлаждающей жидкости, колодцы под болты крепления головки блока цилиндров к блоку цилиндров, отверстия под установку впускных и выпускных клапанов газораспределительного механизма (см патент на полезную модель RU 112949 дата публикации 27.01.2012, МПК F02F1/36(2006/01).The closest device of the same purpose to the claimed invention is a cylinder head of an internal combustion engine with liquid cooling, containing a top plate and a bottom connected by side walls, between which a cavity is formed for coolant, wells for bolts securing the cylinder head to the cylinder block, holes for installation intake and exhaust valves of the gas distribution mechanism (see utility model patent RU 112949, publication date 01/27/2012, IPC F02F1/36(2006/01).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в данной конструкции площадь поверхности контакта нагретого моторного масла с площадью поверхности охлаждающей жидкости приблизительно одинакова и недостаточна для эффективного охлаждения моторного масла.The reasons that prevent the achievement of the technical result indicated below when using a known device include the fact that in this design the surface area of contact of the heated engine oil with the surface area of the coolant is approximately the same and is insufficient for effective cooling of the engine oil.
Сущность изобретения заключается в обеспечении оптимизации температуры моторного масла при работе двигателя и в особенности в полости привода газораспределительного механизма, для повышения ресурса и надежности головки блока цилиндров и двигателя в целом.The essence of the invention is to optimize the temperature of the engine oil during engine operation and in particular in the drive cavity of the gas distribution mechanism, to increase the service life and reliability of the cylinder head and the engine as a whole.
Технический результат — снижение температуры разогретого в деталях привода газораспределительного механизма моторного масла за счет увеличения площади контакта с охлажденной поверхностью головки цилиндров ДВС.The technical result is a reduction in the temperature of the engine oil heated in the drive parts of the gas distribution mechanism by increasing the contact area with the cooled surface of the internal combustion engine cylinder head.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в головке блока цилиндров с жидкостным охлаждением, содержащая верхнюю плиту и днище, соединенные боковыми стенками, между которыми образована полость для охлаждающей жидкости и полость для привода газораспределительного механизма, при этом нижняя поверхность которой является верхней поверхностью верхней плиты головки цилиндров отличием является то, что на верхней поверхности верхней плиты головки цилиндров, которая является одновременно нижней поверхностью полости привода газораспределительного механизма и куда стекает разогретое деталями газораспределительного механизма моторное масло, для увеличения площади контакта разогретого моторного масла с поверхностью верхней плиты головки цилиндров, под которой расположены полости с охлаждающей жидкостью, на ней в литье выполнены конструктивные элементы - ребра охлаждения, увеличивающие площадь поверхности, высотой от поверхности более 1 мм.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the head of a liquid-cooled cylinder block, containing an upper plate and a bottom connected by side walls, between which there is formed a cavity for coolant and a cavity for driving the gas distribution mechanism, the lower surface of which is the upper surface The difference between the upper plate of the cylinder head is that on the upper surface of the upper plate of the cylinder head, which is also the lower surface of the gas distribution mechanism drive cavity and where the engine oil heated by the parts of the gas distribution mechanism flows, to increase the contact area of the heated engine oil with the surface of the upper plate of the cylinder head, under which cavities with coolant are located, structural elements are cast on it - cooling fins, increasing the surface area, with a height of more than 1 mm from the surface.
Для пояснения изобретения приведены следующие иллюстрации:To illustrate the invention, the following illustrations are provided:
На фиг. 1- представлен поперечный разрез головки цилиндров по полости охлаждающей жидкости и полости привода газораспределительного механизма.In fig. 1 - shows a cross-section of the cylinder head along the coolant cavity and the gas distribution mechanism drive cavity.
На фиг. 2 - представлен общий вид головки цилиндров на полость привода газораспределительного механизма с выполненными в литье ребрами охлаждения(ребра охлаждения выделены красным цветом).In fig. 2 - shows a general view of the cylinder head on the drive cavity of the gas distribution mechanism with cooling fins made in casting (cooling fins are highlighted in red).
На фиг. 3 - представлен общий вид головки цилиндров на полость привода газораспределительного механизма с выполненными в литье ребрами охлаждения(ребра охлаждения выделены красным цветом).In fig. 3 - shows a general view of the cylinder head on the drive cavity of the gas distribution mechanism with cooling fins made in casting (cooling fins are highlighted in red).
На фиг.4 - представлены результаты замеров температуры моторного масла на головке цилиндров серийной и опытной.Figure 4 shows the results of measuring the temperature of the engine oil on the cylinder head of the serial and experimental ones.
Головка цилиндров 1 состоит из верхней плиты 2 и днища 3, соединенных боковыми стенками 4, 5. Головка цилиндров 1 содержит внутренние полости 6 с охлаждающей жидкостью, при этом верхняя поверхность верхней плиты 2 является нижней поверхностью полости привода газораспределительного механизма 7, на которой выполнены ребра охлаждения моторного масла 8.The cylinder head 1 consists of an upper plate 2 and a bottom 3, connected by side walls 4, 5. The cylinder head 1 contains internal cavities 6 with coolant, while the upper surface of the upper plate 2 is the lower surface of the gas distribution mechanism drive cavity 7, on which the ribs are made engine oil cooling 8.
Работа головки блока цилиндров с жидкостным охлаждением осуществляется следующим образом. В полости рубашки охлаждения головки цилиндров 6 циркулирует охлаждающая жидкость, температура которой поддерживается в оптимальном диапазоне системой охлаждения ДВС, независимо от температуры окружающей среды (в оговоренных документацией пределах). Охлаждающая жидкость отводит от верхней плиты 2 тепло, поддерживая ее температуру практически постоянной.The operation of a liquid-cooled cylinder head is as follows. Coolant circulates in the cavity of the cooling jacket of cylinder head 6, the temperature of which is maintained in the optimal range by the engine cooling system, regardless of the ambient temperature (within the limits specified in the documentation). The coolant removes heat from the upper plate 2, maintaining its temperature almost constant.
Для смазывания и охлаждения деталей газораспределительного механизма к ним подается моторное масло из картера двигателя масляным насосом по специальным сверлениям. Моторное масло смазывает и охлаждает подвижные и неподвижные детали привода газораспределительного механизма, забирая от них тепло и нагретым стекает в нижнюю часть полости, которая является верхней частью плиты 2 и охлаждена охлаждающей жидкостью. При контакте с поверхностью масло отдает в нее тепло и частично охлаждается. Теплоемкость масла в 2,45 раза меньше воды, коэффициент теплоотдачи в стенку меньше, и без дополнительных мероприятий теплоотвод от масла в стенку верхней плиты 2 соответственно меньше, чем его может снять и отвести охлаждающая жидкость, поэтому теплоотвод без ребер охлаждения масла 8 недостаточен.To lubricate and cool the parts of the gas distribution mechanism, motor oil is supplied to them from the engine crankcase by an oil pump through special drillings. Engine oil lubricates and cools the moving and stationary parts of the gas distribution mechanism drive, taking heat from them and flows heated into the lower part of the cavity, which is the upper part of plate 2 and is cooled by coolant. Upon contact with the surface, the oil releases heat into it and partially cools. The heat capacity of oil is 2.45 times less than water, the heat transfer coefficient into the wall is less, and without additional measures, the heat removal from the oil into the wall of the upper plate 2 is correspondingly less than the coolant can remove and remove it, so the heat removal without oil cooling fins 8 is insufficient.
Эффективность заявленного технического решения была подтверждена экспериментальным путем. Для чего экспериментальный автомобиль был оборудован датчиками температуры, расположенными в магистрали подачи моторного масла в головку блока цилиндров и на пути слива моторного масла, вытекающего из головки блока по верхней плите обратно в масляный картер двигателя. Сравнительные результаты заездов автомобиля с серийной головкой блока цилиндров и головкой блока, изготовленной с использованием указанного технического решения приведены на фиг. 4.The effectiveness of the claimed technical solution was confirmed experimentally. For this purpose, the experimental car was equipped with temperature sensors located in the engine oil supply line to the cylinder head and along the drain path of the engine oil flowing from the cylinder head along the top plate back into the engine oil sump. Comparative results of driving a car with a serial cylinder head and a cylinder head manufactured using the specified technical solution are shown in Fig. 4.
Желтая кривая - разница температур масла на входе и сливе из серийной головки блока цилиндровYellow curve - difference in oil temperatures at the inlet and outlet from the serial cylinder head
Красная кривая - разница температур масла на входе и сливе из опытной головки блока цилиндров.The red curve is the difference in oil temperatures at the inlet and outlet from the experimental cylinder head.
Экспериментальным путем подтверждено, что при прохождении масла через серийную головку блока цилиндров моторное масло охлаждается максимум на 4,86°С.It has been experimentally confirmed that when oil passes through a production cylinder head, engine oil is cooled by a maximum of 4.86°C.
Техническое решение, описанное выше, позволяет увеличить эффективность охлаждения моторного масла более чем в 2 раза, результат, полученный опытным путем, составил 10,23°С.The technical solution described above makes it possible to increase the cooling efficiency of engine oil by more than 2 times; the result obtained experimentally was 10.23°C.
Преимущество заявленного изобретения состоит в том, что увеличенная на 20 - 80 % площадь контакта нагретого масла с охлажденной поверхностью головки цилиндров позволяет увеличить теплоотвод и тем самым понизить температуру моторного масла в двигателе до оптимальной величины, не допуская его перегрева. Оптимальная температура моторного масла обеспечивает оптимальную работу деталей, узлов и механизмов двигателя, что положительно влияет на его ресурс, надежность, экономичность.The advantage of the claimed invention is that the contact area of heated oil with the cooled surface of the cylinder head, increased by 20 - 80%, allows for increased heat removal and thereby lowers the temperature of the engine oil in the engine to an optimal value, preventing it from overheating. The optimal temperature of the engine oil ensures optimal operation of engine parts, assemblies and mechanisms, which has a positive effect on its service life, reliability, and efficiency.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2822336C1 true RU2822336C1 (en) | 2024-07-04 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU434180A1 (en) * | 1973-01-08 | 1974-06-30 | HEAD OF THE CYLINDER OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| US20060016404A1 (en) * | 2004-03-27 | 2006-01-26 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Water-cooled cylinder head for a multicylinder internal-combustion engine |
| RU2283438C1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-09-10 | Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод" | Cylinder head of liquid-cooled diesel engine |
| DE102017212645A1 (en) * | 2017-07-24 | 2019-01-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cylinder head for an internal combustion engine |
| RU2704708C2 (en) * | 2017-08-24 | 2019-10-30 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Internal combustion engine cylinder block head |
| RU195961U1 (en) * | 2019-10-07 | 2020-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ульяновский автомобильный завод" | HEAD OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CYLINDER BLOCK WITH LIQUID COOLING |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU434180A1 (en) * | 1973-01-08 | 1974-06-30 | HEAD OF THE CYLINDER OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| US20060016404A1 (en) * | 2004-03-27 | 2006-01-26 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Water-cooled cylinder head for a multicylinder internal-combustion engine |
| RU2283438C1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-09-10 | Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод" | Cylinder head of liquid-cooled diesel engine |
| DE102017212645A1 (en) * | 2017-07-24 | 2019-01-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cylinder head for an internal combustion engine |
| RU2704708C2 (en) * | 2017-08-24 | 2019-10-30 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Internal combustion engine cylinder block head |
| RU195961U1 (en) * | 2019-10-07 | 2020-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ульяновский автомобильный завод" | HEAD OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CYLINDER BLOCK WITH LIQUID COOLING |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2822336C1 (en) | Liquid-cooled internal combustion engine cylinder head | |
| JP2012036815A (en) | Coolant water passage structure of internal combustion engine | |
| JPH1054296A (en) | Four-cycle engine cooler | |
| US5522351A (en) | Internal combustion engine temperature control system | |
| KR100341067B1 (en) | Internal Combustion Engine with Two Rows of Cylinders | |
| CN100497897C (en) | Water cooled vertical engine and outboard motor equiped with the water-cooled vertical engine | |
| JPH1077902A (en) | Cylinder block of internal combustion engine | |
| JP4312139B2 (en) | Oil temperature detection means arrangement structure for internal combustion engine | |
| JP2017044118A (en) | Internal combustion engine | |
| JPS6235845Y2 (en) | ||
| JPH0511296Y2 (en) | ||
| JP2010144587A (en) | Cylinder block | |
| JP2524876B2 (en) | Cylinder head liquid cooling device for sub-chamber engine | |
| JPH0437227Y2 (en) | ||
| JP4635881B2 (en) | V-type engine cylinder block | |
| US11225929B2 (en) | Internal combustion engine | |
| JP2018031362A (en) | Internal combustion engine | |
| JPH04297393A (en) | Exhaust and cooling device for outboard motor | |
| JPS63170519A (en) | Cylinder head oil cooling system for pre-chamber engine | |
| JPH0444833Y2 (en) | ||
| JP4196827B2 (en) | Water pump integrated chain case structure | |
| JP4246130B2 (en) | Oil passage arrangement structure of internal combustion engine | |
| JP6579160B2 (en) | Oil circulation device for internal combustion engine | |
| JPS595827A (en) | Cooling device for internal combustion engine | |
| JPH0444834Y2 (en) |