Forbrændingsmotor topstykke
Artikler

Forbrændingsmotor topstykke

Forbrændingsmotor topstykkeUdtrykket "cylinderhoved" opstod ikke ved en tilfældighed. Som i det menneskelige hoved foregår de mest komplekse og vigtige handlinger af en forbrændingsmotor i cylinderhovedet. Topstykket er således en del af forbrændingsmotoren, placeret i dens øverste (øverste) del. Det er sammenflettet med luftkanalerne i indsugnings- og udstødningskanalerne, indeholder dele af ventilmekanismen, injektorer og tændrør eller gløderør. Cylinderhovedet dækker toppen af ​​cylinderblokken. Hovedet kan være et for hele motoren, separat for hver cylinder eller separat for en separat række af cylindre (V-formet motor). Fastgøres til cylinderblokken med skruer eller bolte.

Cylinderhoved funktioner

  • Det danner forbrændingsrummet - det danner kompressionsrummet eller en del af det.
  • Giver udskiftning af cylinderladning (4-takts motor).
  • Giver køling til forbrændingskammer, tændrør og ventiler.
  • Lukker forbrændingskammeret gastæt og vandtæt.
  • Giver placering til tændrør eller injektor.
  • Opfanger og styrer forbrændingstryk - højspænding.

Opdeling af cylinderhoveder

  • Cylinderhoveder til totakts- og firetaktsmotorer.
  • Cylinderhoveder til motorer med gnisttænding og kompressionstænding.
  • Hoveder med luft- eller vandkøling.
  • Hoveder separat til én cylinder, hoved til in-line eller V-motor.
  • Cylinderhoved og type timing mekanisme.

Toppakning

Der er en tætning mellem topstykket og cylinderblokken, der hermetisk lukker forbrændingskammeret og forhindrer olie og kølevæske i at slippe ud (blandes). Vi opdeler fyldninger i de såkaldte metalliske og kombinerede.

Metalliske, dvs. kobber- eller aluminiumtætninger, bruges i små luftkølede højhastighedsmotorer (scootere, totaktsmotorcykler op til 250 cc). Vandkølede motorer bruger en tætning, der består af en del dannet af organiske fibre mættet med grafit, kombineret med plastik, påført en metalstøtte.

Forbrændingsmotor topstykke Forbrændingsmotor topstykke

Forbrændingsmotor topstykke

hoveddæksel

En vigtig del af topstykket er også dækslet, som lukker ventiltoget og forhindrer olie i at lække ind i motormiljøet.

Forbrændingsmotor topstykke

De vigtigste egenskaber ved topstykket af en totaktsmotor

Topstykket til totaktsmotorer er normalt enkelt, luftkølet (har ribber på overfladen) eller væske. Forbrændingskammeret kan være symmetrisk, bikonveks eller cirkulært, ofte med et anti-bankemellemrum. Gevindet til tændrøret er placeret langs cylinderens akse. Det kan være lavet af gråt støbejern (gammelt motordesign) eller aluminiumslegering (anvendes i øjeblikket). Forbindelsen af ​​et totaktsmotorhoved til cylinderblokken kan være gevindskåret, flanget, koblet med klemskruer eller endda et hoved i ét stykke.

Forbrændingsmotor topstykke

De vigtigste egenskaber ved cylinderhovedet på en firetaktsmotor

Udformningen af ​​hovedet til firetaktsmotorer skal også give en ændring i forskydningen af ​​motorcylindrene. Den indeholder indløbs- og udløbskanaler, dele af gasfordelingsmekanismen, der styrer ventilerne, selve ventilerne sammen med deres sæder og føringer, gevind til fastgørelse af tændrør og dyser, kanaler til strømmen af ​​smøre- og kølemedier. Det er også en del af forbrændingskammeret. Derfor er den uforholdsmæssigt mere kompleks i design og form sammenlignet med topstykket på en totaktsmotor. Topstykket på en firetaktsmotor er lavet af enten gråt finkornet støbejern, eller legeret støbejern, eller smedet stål - såkaldt støbestål eller aluminiumslegeringer til væskekølede motorer. Luftkølede motorer bruger aluminiumslegeringer eller støbejern. Støbejern bruges næsten aldrig som hovedmateriale og er blevet erstattet af aluminiumslegering. Det afgørende aspekt ved produktionen af ​​letmetaller er ikke så meget den lave vægt som den fremragende varmeledningsevne. Da forbrændingsprocessen foregår i topstykket, hvilket resulterer i intens varme i denne del af motoren, skal varmen overføres til kølevæsken så hurtigt som muligt. Og så er aluminiumslegering et meget velegnet materiale.

Forbrændingsmotor topstykke

Forbrændingskammeret

Forbrændingskammeret er også en meget vigtig del af topstykket. Det skal være i den rigtige form. De vigtigste krav til forbrændingskammeret er:

  • Kompakt design for at begrænse varmetab.
  • Tillad det maksimale antal ventiler eller tilstrækkelig ventildiameter at blive brugt.
  • Optimal åbning af ballonfyldningen.
  • Placer stearinlyset på det rigeste sted i slutningen af ​​squeeze.
  • Forebyggelse af detonationsantændelse.
  • Undertrykkelse af hot spot.

Disse krav er meget vigtige, fordi forbrændingskammeret påvirker dannelsen af ​​kulbrinter, bestemmer forbrændingsforløbet, påvirker brændstofforbrug, forbrændingsstøj og drejningsmoment. Forbrændingskammeret bestemmer også det maksimale kompressionsforhold og påvirker varmetabet.

Forbrændingskammerets former

Forbrændingsmotor topstykke

a - badeværelse, b - halvkugleformet, c - kile, d – Asymmetrisk halvkugleformet, e – Heronov-v pisten

Indløb og udløb

Både indsugnings- og udstødningsportene afsluttes med et ventilsæde, enten direkte i cylinderhovedet eller med et indsat sæde. Et lige ventilsæde er dannet direkte i hovedmaterialet eller kan være såkaldt. in-line sadel lavet af kvalitetslegerede materialer. Kontaktfladerne er slebet nøjagtigt i størrelse. Ventilsædets skråvinkel er oftest 45°, fordi der ved denne værdi opnås en god tæthed, når ventilen er lukket og sædet er selvrensende. Sugeventiler er nogle gange vinklet 30° for bedre flow i sædeområdet.

Forbrændingsmotor topstykke

Ventilstyr

Ventiler bevæger sig i ventilstyrene. Ventilføringer kan være lavet af støbejern, aluminiumslegering og bronze eller lavet direkte ind i cylinderhovedets materiale.

Forbrændingsmotor topstykke

Ventiler i motorens topstykke

De bevæger sig i guider, og selve ventilerne hviler på sæderne. Ventilen som en del af reguleringsventilen til frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer udsættes for mekanisk og termisk belastning under drift. Ud fra et mekanisk synspunkt er det mest belastet med røggastryk i forbrændingskammeret, samt styrekraften rettet fra knasten (donkraften), inertikraften under frem- og tilbagegående bevægelse, samt mekanisk friktion. Mig selv. Lige så vigtig er den termiske spænding, da ventilen hovedsageligt påvirkes af temperaturen i forbrændingskammeret, samt temperaturen omkring de strømmende varme røggasser (udstødningsventiler). Det er udstødningsventilerne, især i superladede motorer, der udsættes for ekstrem termisk belastning, og temperaturer kan lokalt nå op til 900 ° C. Varme kan fjernes til sædet, når ventilen er lukket, og til ventilspindlen. Varmeoverførslen fra hovedet til stammen kan øges ved at fylde hulrummet inde i ventilen med et passende materiale. Oftest anvendes flydende natriumgas, som kun fylder halvdelen af ​​spindelhulen, så når ventilen bevæger sig, skylles indersiden grundigt med væske. Spindelhulrummet i mindre (passager)motorer opnås ved at bore et hul; i tilfælde af større motorer kan en del af ventilhovedet også være hult. Ventilspindelen er normalt forkromet. Den termiske belastning er således ikke den samme for forskellige ventiler, den afhænger også af selve forbrændingsprocessen og forårsager termiske spændinger i ventilen.

Indløbsventilhoveder er normalt større i diameter end udstødningsventiler. Med et ulige antal ventiler (3, 5) er der flere indsugningsventiler pr. cylinder end udstødningsventiler. Dette skyldes kravet om at opnå den maksimalt mulige - optimal specifik effekt og dermed den bedst mulige fyldning af cylinderen med en brændbar blanding af brændstof og luft.

Til fremstilling af sugeventiler anvendes hovedsageligt stål med perlitstruktur, legeret med silicium, nikkel, wolfram osv. Titanium legering bruges nogle gange. Udstødningsventiler udsat for termisk belastning er lavet af højlegeret (krom-nikkel) stål med en austenitisk struktur. Hærdet værktøjsstål eller andet specialmateriale svejses til sædesædet. stellit (en formbar legering af kobolt med krom, kulstof, wolfram eller andre grundstoffer).

To-ventils cylinderhoved

Forbrændingsmotor topstykke

Forbrændingsmotor topstykke

Tre-ventils topstykke

Forbrændingsmotor topstykke

Forbrændingsmotor topstykke

Cylinderhoved fire-ventil

Forbrændingsmotor topstykke

Forbrændingsmotor topstykke

Fem-ventils cylinderhoved

Forbrændingsmotor topstykke

Forbrændingsmotor topstykke

Tilføj en kommentar