رأس أسطوانة محرك الاحتراق الداخلي

مصطلح "رأس الاسطوانة" لم يأتي بالصدفة. كما هو الحال في رأس الإنسان ، تحدث أكثر الإجراءات تعقيدًا وأهمية لمحرك الاحتراق الداخلي في رأس الأسطوانة. وبالتالي ، فإن رأس الأسطوانة هو جزء من محرك الاحتراق الداخلي ، ويقع في الجزء العلوي (العلوي) منه. يتشابك مع مجاري الهواء في مجاري السحب والعادم ، ويحتوي على أجزاء من آلية الصمام ، والحاقنات وشمعات الاحتراق أو شمعات التوهج. يغطي رأس الأسطوانة الجزء العلوي من كتلة الأسطوانة. يمكن أن يكون الرأس واحدًا للمحرك بالكامل ، بشكل منفصل لكل أسطوانة أو بشكل منفصل لصف منفصل من الأسطوانات (محرك على شكل V). يتم تثبيتها على كتلة الأسطوانة بمسامير أو براغي.

وظائف رأس الاسطوانة

• إنه يشكل مساحة الاحتراق - فهو يشكل مساحة الضغط أو جزء منه.
• يوفر استبدال شحن الاسطوانة (محرك رباعي الأشواط).
• يوفر التبريد لغرفة الاحتراق وشمعات الإشعال والصمامات.
• يغلق غرفة الاحتراق مانعة لتسرب الغازات ومقاومة للماء.
• ينص على وضع شمعة الإشعال أو الحاقن.
• يلتقط ويوجه ضغط الاحتراق - الجهد العالي.

تقسيم رؤوس الاسطوانات

• رؤوس أسطوانات لمحركات ثنائية الأشواط وأربع أشواط.
• رؤوس أسطوانات لمحركات الإشعال بالشرارة والاشتعال بالضغط.
• رؤوس تبريد الهواء أو الماء.
• رؤوس منفصلة لأسطوانة واحدة ، رأس للمحرك على الخط أو على شكل V.
• رأس الاسطوانة وتوقيت الصمام.

طوقا الاسطوانة

يوجد مانع تسرب بين رأس الأسطوانة وكتلة الأسطوانة الذي يغلق غرفة الاحتراق بإحكام ويمنع الزيت والمبرد من الهروب (الخلط). نقسم الأختام إلى ما يسمى المعدن ودمجها.

يتم استخدام المعادن ، مثل الأختام المصنوعة من النحاس أو الألومنيوم ، في المحركات الصغيرة عالية السرعة المبردة بالهواء (الدراجات البخارية والدراجات النارية ثنائية الأشواط حتى 250 سم مكعب). تستخدم المحركات المبردة بالماء سدادة تتكون من ألياف عضوية غنية بالجرافيت مثبتة على قاعدة بلاستيكية مدعمة على دعامة معدنية.

غطاء رأس الأسطوانة

جزء مهم من رأس الأسطوانة هو أيضًا غطاء يغطي مجموعة الصمامات ويمنع الزيت من التسرب إلى بيئة المحرك.

الخصائص الرئيسية لرأس الاسطوانة لمحرك ثنائي الشوط

عادةً ما يكون رأس الأسطوانة للمحركات ثنائية الشوط بسيطًا ، ويتم تبريده بالهواء (به أضلاع على السطح) أو سائل. يمكن أن تكون غرفة الاحتراق متناظرة أو محدبة من الجانبين أو مستديرة ، وغالبًا ما يكون بها فجوة مانعة للطرق. يقع خيط شمعة الإشعال على محور الأسطوانة. يمكن أن تكون مصنوعة من الحديد الزهر الرمادي (تصميمات المحرك القديمة) أو سبائك الألومنيوم (المستخدمة حاليًا). يمكن ربط رأس المحرك ثنائي الشوط بكتلة الأسطوانة ، أو حوافه ، أو ربطه بمسامير إحكام ربط ، أو حتى رأس من قطعة واحدة.

الخصائص الرئيسية لرأس الاسطوانة لمحرك رباعي الأشواط

يجب أن يوفر تصميم الرأس للمحركات رباعية الأشواط تغييرًا في إزاحة أسطوانات المحرك. يحتوي على قنوات مدخل ومخرج ، وأجزاء من آلية توزيع الغاز التي تتحكم في الصمامات ، والصمامات نفسها ، جنبًا إلى جنب مع مقاعدها وأدلةها ، وخيوط لتثبيت شمعة الإشعال والفوهات ، وقنوات لتدفق وسائط التشحيم والتبريد. إنه أيضًا جزء من غرفة الاحتراق. لذلك ، فهو أكثر تعقيدًا بشكل غير متناسب من حيث التصميم والشكل مقارنة برأس الأسطوانة لمحرك ثنائي الشوط. يتكون رأس الأسطوانة للمحرك رباعي الأشواط إما من الحديد الزهر ذي الحبيبات الدقيقة الرمادية ، أو الحديد الزهر المخلوط ، أو الفولاذ المطروق - ما يسمى بالفولاذ المصبوب أو سبائك الألومنيوم للمحركات المبردة بالسائل. تستخدم المحركات المبردة بالهواء سبائك الألومنيوم أو الحديد الزهر. لا يتم استخدام الحديد الزهر أبدًا كمادة رئيسية وقد تم استبداله بسبيكة الألومنيوم. إن الجانب الحاسم في إنتاج المعادن الخفيفة ليس الوزن الخفيف بقدر ما هو الموصلية الحرارية الممتازة. نظرًا لأن عملية الاحتراق تحدث في رأس الأسطوانة ، مما ينتج عنه حرارة شديدة في هذا الجزء من المحرك ، يجب نقل الحرارة إلى المبرد في أسرع وقت ممكن. ومن ثم فإن سبائك الألومنيوم مادة مناسبة للغاية.

غرفة الاحتراق

تعد غرفة الاحتراق أيضًا جزءًا مهمًا جدًا من رأس الأسطوانة. يجب أن يكون بالشكل الصحيح. المتطلبات الرئيسية لغرفة الاحتراق هي:

• انضغاط يحد من فقدان الحرارة.
• اسمح باستخدام أكبر عدد من الصمامات أو حجم صمام كافٍ.
• الفتح الأمثل لملء الأسطوانة.
• ضع الشمعة في أغنى مكان في نهاية العصارة.
• منع الاشتعال التفجير.
• قمع النقاط الساخنة.

هذه المتطلبات مهمة جدًا لأن غرفة الاحتراق تؤثر على تكوين الهيدروكربونات ، وتحدد مسار الاحتراق ، واستهلاك الوقود ، وضوضاء الاحتراق ، وعزم الدوران. تحدد غرفة الاحتراق أيضًا الحد الأقصى لنسبة الضغط وتؤثر على فقد الحرارة.

أشكال غرفة الاحتراق

a - حمام، b - نصف كروي ، c - وتد، d - نصف كروي غير متماثل ، e - مالك الحزين في المكبس

مدخل ومخرج

تنتهي كل من منافذ السحب والعادم بمقعد صمام إما مباشرة في رأس الأسطوانة أو بمقعد مُدرج. يتم تشكيل مقعد الصمام المستقيم مباشرة في مادة الرأس أو يمكن تسميته. سرج في الخط مصنوع من مواد سبائك عالية الجودة. يتم طحن أسطح التلامس بدقة حسب الحجم. غالبًا ما تكون الزاوية المائلة لمقعد الصمام 45 درجة ، حيث تحقق هذه القيمة إحكامًا جيدًا عند إغلاق الصمام ويكون المقعد ذاتي التنظيف. تميل صمامات الشفط أحيانًا عند 30 درجة لتدفق أفضل في منطقة المقعد.

أدلة الصمام

تتحرك الصمامات في أدلة الصمام. يمكن تصنيع أدلة الصمامات من الحديد الزهر أو سبائك الألومنيوم والبرونز أو تصنيعها مباشرة في مادة رأس الأسطوانة.

الصمامات في رأس الاسطوانة للمحرك

يتحركون في أدلة ، وتستقر الصمامات على المقاعد. يتعرض الصمام كجزء من صمام التحكم لمحركات الاحتراق الداخلي الترددية لضغط ميكانيكي وحراري أثناء التشغيل. من وجهة نظر ميكانيكية ، يتم تحميله في المقام الأول بضغط غازات المداخن في غرفة الاحتراق ، بالإضافة إلى قوة التحكم الموجهة من الكامة (الرافعة) ، وقوة القصور الذاتي أثناء الحركة الترددية ، وكذلك الاحتكاك الميكانيكي. نفسي. الإجهاد الحراري مهم بنفس القدر ، حيث يتأثر الصمام بشكل أساسي بدرجة الحرارة في غرفة الاحتراق وكذلك درجة الحرارة حول غازات المداخن الساخنة المتدفقة (صمامات العادم). إن صمامات العادم ، خاصة في المحركات فائقة الشحن ، هي التي تتعرض لأحمال حرارية شديدة ، ويمكن أن تصل درجة الحرارة المحلية إلى 900 درجة مئوية.يمكن نقل الحرارة إلى المقعد مع إغلاق الصمام وإلى ساق الصمام. يمكن زيادة نقل الحرارة من الرأس إلى الجذع عن طريق ملء التجويف الموجود داخل الصمام بمادة مناسبة. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام غاز الصوديوم المسال ، الذي يملأ نصف تجويف الجذع فقط ، بحيث عندما يتحرك الصمام ، يتم شطف الجزء الداخلي بسائل بشكل مكثف. يتكون تجويف الجذع في المحركات الأصغر (للركاب) عن طريق حفر حفرة ؛ في حالة المحركات الكبيرة ، قد يكون جزء من رأس الصمام مجوفًا أيضًا. عادة ما يكون ساق الصمام مطلي بالكروم. وبالتالي ، فإن الحمل الحراري ليس هو نفسه بالنسبة للصمامات المختلفة ، فهو يعتمد أيضًا على عملية الاحتراق نفسها ويسبب ضغوطًا حرارية في الصمام.

عادة ما تكون رؤوس صمامات المدخل أكبر في القطر من صمامات العادم. مع وجود عدد فردي من الصمامات (3 ، 5) ، يوجد عدد أكبر من صمامات السحب لكل أسطوانة مقارنة بصمامات العادم. ويرجع ذلك إلى الحاجة إلى تحقيق أقصى قدر ممكن - القدرة النوعية المثلى ، وبالتالي ، أفضل تعبئة ممكنة للأسطوانة بمزيج قابل للاحتراق من الوقود والهواء.

لإنتاج صمامات الشفط ، يتم استخدام الفولاذ ذو الهيكل اللؤلؤي ، الممزوج بالسيليكون والنيكل والتنغستن ، وما إلى ذلك.في بعض الأحيان يتم استخدام سبائك التيتانيوم. تصنع صمامات العادم المعرضة للإجهاد الحراري من فولاذ عالي السبائك (الكروم والنيكل) بهيكل أوستنيتي. يتم لحام فولاذ الأداة المتصلب أو أي مادة خاصة أخرى بمقعد المقعد. الأقمار الصناعية (سبيكة قابلة للطرق من الكوبالت مع الكروم أو الكربون أو التنجستن أو عناصر أخرى).

رأس أسطوانة ثنائي الصمام

رأس أسطوانة بثلاث صمامات

رأس أسطوانة رباعي الصمامات

رأس أسطوانة بخمسة صمامات