Глава на цилиндъра на двигателя с вътрешно горене

Терминът "цилиндрова глава" не се появи случайно. Както в човешката глава, най-сложните и важни действия на двигателя с вътрешно горене се извършват в главата на цилиндъра. По този начин главата на цилиндъра е част от двигателя с вътрешно горене, разположена в неговата горна (горна) част. Той е преплетен с въздуховодите на всмукателния и изпускателния тракт, съдържа части от клапанния механизъм, инжектори и запалителни или подгревни свещи. Цилиндровата глава покрива горната част на цилиндровия блок. Главата може да бъде една за целия двигател, отделно за всеки цилиндър или отделно за отделен ред цилиндри (V-образен двигател). Закрепен към цилиндровия блок с винтове или болтове.

Функции на главата на цилиндъра

• Той образува горивното пространство - образува компресионното пространство или част от него.
• Осигурява смяна на заряда на цилиндъра (4-тактов двигател).
• Осигурява охлаждане на горивната камера, свещите и клапаните.
• Затваря горивната камера газонепроницаема и водоустойчива.
• Предвижда поставянето на свещта или инжектора.
• Улавя и насочва налягането при горене - високо напрежение.

Разделяне на главите на цилиндрите

• Глави на цилиндрите за двутактови и четиритактови двигатели.
• Глави на цилиндрите за двигатели с искрово и компресионно запалване.
• Глави с въздушно или водно охлаждане.
• Отделни глави за един цилиндър, глава за редови или V-образен двигател.
• Глава на цилиндъра и синхронизация на клапаните.

Уплътнение на главата на цилиндъра

Между главата на цилиндъра и блока на цилиндрите има уплътнение, което херметически затваря горивната камера и предотвратява изтичането (смесване) на маслото и охлаждащата течност. Разделяме уплътненията на така наречените метални и комбинирани.

Метални, т.е. медни или алуминиеви уплътнения, се използват в малки, високоскоростни двигатели с въздушно охлаждане (скутери, двутактови мотоциклети до 250 куб. См). Двигателите с водно охлаждане използват уплътнение, което се състои от богати на графит органични влакна, свързани върху пластмасова основа, поддържана върху метална основа.

Капак на главата на цилиндъра

Важна част от главата на цилиндъра е и капак, който покрива клапана и предотвратява изтичането на масло в околната среда на двигателя.

Основните характеристики на цилиндровата глава на двутактов двигател

Главата на цилиндъра за двутактови двигатели обикновено е проста, с въздушно охлаждане (перки по повърхността) или течна. Горивната камера може да бъде симетрична, двойно изпъкнала или кръгла, често с пролука срещу удари. Резбата на свещта се намира на оста на цилиндъра. Може да бъде направен от сив чугун (стари конструкции на двигатели) или алуминиева сплав (използвана в момента). Връзката на главата на двутактов двигател с блока на цилиндрите може да бъде резбована, с фланци, свързана със затягащи винтове или дори с неразделна глава.

Основни характеристики на цилиндровата глава на четиритактов двигател

Конструкцията на главата за четиритактови двигатели също трябва да осигурява промяна в работния обем на цилиндрите на двигателя. Съдържа входящи и изходящи канали, части от газоразпределителния механизъм, които управляват клапаните, самите клапани, заедно с техните седалки и водачи, резби за фиксиране на запалителната свещ и дюзи, канали за потока на смазочна и охлаждаща среда. Той също е част от горивната камера. Следователно, той е непропорционално по-сложен по дизайн и форма в сравнение с главата на цилиндъра на двутактов двигател. Цилиндровата глава на четиритактовия двигател е направена или от сив финозърнест чугун, или от легиран чугун, или от кована стомана - така наречената лята стомана или алуминиеви сплави за двигатели с течно охлаждане. Двигателите с въздушно охлаждане използват алуминиеви сплави или чугун. Чугунът почти никога не се използва като материал за главата и е заменен от алуминиева сплав. Решаващият аспект при производството на леки метали е не толкова ниското тегло, колкото отличната топлопроводимост. Тъй като процесът на горене протича в главата на цилиндъра, което води до интензивна топлина в тази част на двигателя, топлината трябва да бъде прехвърлена към охлаждащата течност възможно най-скоро. И тогава алуминиевата сплав е много подходящ материал.

Горивната камера

Горивната камера също е много важна част от цилиндровата глава. Тя трябва да е с правилна форма. Основните изисквания за горивна камера са:

• Компактност, която ограничава топлинните загуби.
• Позволете използването на максимален брой клапани или достатъчен размер на клапана.
• Оптимално отваряне на пълненето на бутилката.
• Поставете свещта на най -богатото място в края на изстискването.
• Предотвратяване на детонационно запалване.
• Потискане на горещите точки.

Тези изисквания са много важни, тъй като горивната камера влияе върху образуването на въглеводороди, определя хода на горенето, разхода на гориво, шума от горенето и въртящия момент. Горивната камера също определя максималния коефициент на компресия и влияе върху топлинните загуби.

Форми на горивната камера

a - баня, b - полусферични, c - клин, d – Асиметрична полусфера, e - Чапли в буталото

Вход и изход

Входящият и изходящият отвор завършват със седалка на клапана или директно в главата на цилиндъра, или с поставена седалка. Правилна седалка на клапана се формира директно в материала на главата или може да се нарече т.нар. редово седло, изработено от висококачествени легирани материали. Контактните повърхности се шлифоват точно по размер. Ъгълът на скосяване на седалката на клапана най-често е 45 °, тъй като тази стойност постига добра херметичност, когато вентилът е затворен и седалката се самопочиства. Всмукателните клапани понякога се накланят на 30 ° за по -добър поток в зоната на седалката.

Водачи на клапани

Вентилите се движат в водачите на клапаните. Водачите на клапаните могат да бъдат изработени от чугун, алуминиево-бронзова сплав или направени директно от материала на главата на цилиндъра.

Вентили в цилиндровата глава на двигателя

Те се движат в водачи, а самите клапани се опират на седалките. Клапанът като част от управляващия клапан за бутални двигатели с вътрешно горене е подложен на механично и термично натоварване по време на работа. От механична гледна точка тя е натоварена най -вече с налягането на димните газове в горивната камера, както и с управляващата сила, насочена от гърбицата (крика), инерционната сила по време на буталното движение, както и механично триене. себе си. Топлинното напрежение е също толкова важно, тъй като вентилът се влияе главно от температурата в горивната камера, както и от температурата около течащите горещи димни газове (изпускателни клапани). Именно изпускателните клапани, особено при двигатели със свръхкомпресор, са изложени на екстремни термични натоварвания, а локалната температура може да достигне 900 ° C. Топлината може да се предава към седалката със затворен вентил и към стъблото на клапана. Преносът на топлина от главата към стъблото може да се увеличи чрез запълване на кухината във вентила с подходящ материал. Най -често се използва втечнен газ натрий, който запълва кухината на стеблото само наполовина, така че когато клапанът се движи, вътрешната част се промива интензивно с течност. Кухината на стъблото при по -малки (пътнически) двигатели се прави чрез пробиване на отвор; в случай на по -големи двигатели, част от главата на клапана също може да бъде куха. Стъблото на клапана обикновено е хромирано. По този начин топлинното натоварване не е еднакво за различните клапани, то зависи и от самия процес на горене и причинява топлинни напрежения в клапана.

Главите на входящите клапани обикновено са с по-голям диаметър от изпускателните клапани. При нечетен брой клапани (3, 5) има повече всмукателни клапани на цилиндър, отколкото изпускателни клапани. Това се дължи на изискването за постигане на максимално възможна - оптимална специфична мощност и следователно възможно най-добро запълване на цилиндъра с горима смес от гориво и въздух.

За производството на смукателни клапани се използват главно стомани с перлитна структура, легирани със силиций, никел, волфрам и др. Понякога се използва титанова сплав. Изпускателните клапани, изложени на термично напрежение, са изработени от високолегирани (хром-никел) стомани с аустенитна структура. Закалена инструментална стомана или друг специален материал е заварен към седалката на седалката. стелит (пластична сплав от кобалт с хром, въглерод, волфрам или други елементи).

Цилиндрова глава с два клапана

Цилиндрова глава с три клапана

Глава на цилиндъра с четири клапана

Цилиндрова глава с пет клапана