Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания
Статьи

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания Термин “головка блока цилиндров” возник не случайно. Как и в голове человека, самые сложные и важные действия двигателя внутреннего сгорания происходят в головке блока цилиндров. Головка блока цилиндров, таким образом, является частью двигателя внутреннего сгорания, расположенной в его верхней (верхней) части. Он переплетен с воздуховодами впускного и выпускного трактов, содержит части клапанного механизма, форсунки и свечи зажигания или свечи накаливания. Головка блока цилиндров закрывает сверху блок цилиндров. Головка может быть одна для всего двигателя, отдельно для каждого цилиндра или отдельно для отдельного ряда цилиндров (V-образный двигатель). Крепится к блоку цилиндров винтами или болтами.

Функции головки цилиндров

  • Он формирует пространство сгорания – он образует пространство сжатия или его часть.
  • Обеспечивает замену заряда цилиндра (4-х тактный двигатель).
  • Обеспечивает охлаждение камеры сгорания, свечей зажигания и клапанов.
  • Закрывает камеру сгорания газонепроницаемо и водонепроницаемо.
  • Обеспечивает размещение свечи зажигания или форсунки.
  • Улавливает и направляет давление сгорания – высокое напряжение.

Деление головок цилиндров

  • Головки цилиндров для двухтактных и четырехтактных двигателей.
  • Головки цилиндров для двигателей с искровым зажиганием и с воспламенением от сжатия.
  • Головки с воздушным или водяным охлаждением.
  • Головки отдельно для одного цилиндра, головка для рядного или V-образного двигателя.
  • Головка блока цилиндров и тип механизма газораспределения.

Прокладка головки блока цилиндров

Между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров имеется уплотнение, которое герметично закрывает камеру сгорания и предотвращает вытекание (смешивание) масла и охлаждающей жидкости. Мы делим пломбы на так называемые металлический и комбинированный.

Металлические, то есть медные или алюминиевые уплотнения, используются в небольших быстроходных двигателях с воздушным охлаждением (скутеры, двухтактные мотоциклы объемом до 250 куб. См). В двигателях с водяным охлаждением используется уплотнение, которое состоит из части, образованной органическими волокнами, насыщенным графитом, соединенными на основе пластмасс, нанесенными на металлическую опору.

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Крышку головки блока цилиндров

Важной частью головки блока цилиндров также является крышка, которая закрывает клапанный механизм и предотвращает утечку масла в окружающую среду двигателя.

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Основные характеристики ГБЦ двухтактного двигателя

Головка блока цилиндров для двухтактных двигателей обычно простая, охлаждаемая воздухом (имеет ребра на поверхности) или жидкостью. Камера сгорания может быть симметричной, двояковыпуклой или круглой, часто с антидетонационным зазором. Резьба для свечи зажигания расположена по оси цилиндра. Он может быть изготовлен из серого чугуна (старые конструкции двигателей) или алюминиевого сплава (используется в настоящее время). Присоединение головки двухтактного двигателя к блоку цилиндров может быть резьбовым, фланцевым, соединяться стяжными винтами или даже цельной головкой.

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Основные характеристики ГБЦ четырехтактного двигателя

Конструкция головки для четырехтактных двигателей также должна обеспечивать изменение рабочего объема цилиндров двигателя. Он содержит впускные и выпускные каналы, детали механизма газораспределения, управляющие клапанами, сами клапаны вместе с их седлами и направляющими, резьбу для фиксации свечи зажигания и форсунки, каналы для протекания смазочной и охлаждающей среды. Он также является частью камеры сгорания. Поэтому она непропорционально сложнее по конструкции и форме по сравнению с головкой блока цилиндров двухтактного двигателя. Головка блока цилиндров четырехтактного двигателя изготавливается либо из серого мелкозернистого чугуна, либо из легированного чугуна, либо из кованой стали – т. Н. стальное литье или алюминиевые сплавы для двигателей с жидкостным охлаждением. В двигателях с воздушным охлаждением используются алюминиевые сплавы или чугун. Чугун в качестве материала для изготовления головки почти не используется и был заменен алюминиевым сплавом. Решающим аспектом производства из легких металлов является не столько небольшой вес, сколько отличная теплопроводность. Поскольку процесс сгорания происходит в головке блока цилиндров, что приводит к сильному нагреву в этой части двигателя, тепло необходимо как можно скорее передать охлаждающей жидкости. И тогда алюминиевый сплав – очень подходящий материал.

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Камера сгорания

Камера сгорания также является очень важной частью головки блока цилиндров. Он должен быть правильной формы. К основным требованиям к камере сгорания относятся:

  • Компактность, ограничивающая теплопотери.
  • Разрешить использование максимального количества клапанов или достаточного диаметра клапана.
  • Оптимальное открытие наполнения баллона.
  • Поместите свечу в место с самой богатой смесью в конце сжатия.
  • Предотвращение детонационного возгорания.
  • Подавление горячих точек.

Эти требования очень важны, поскольку камера сгорания влияет на образование углеводородов, определяет ход сгорания, влияет на расход топлива, шум сгорания и крутящий момент. Камера сгорания также определяет максимальную степень сжатия и влияет на теплопотери.

Формы камеры сгорания

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

a – ванна, b – полусферический, c – Клин, d – Асимметричный полусферический, e – Heronov-v pieste

Впуск и выпуск

Как впускной, так и выпускной каналы заканчиваются седлом клапана либо непосредственно в головке блока цилиндров, либо вставленным седлом. Прямое седло клапана формируется непосредственно в материале головки или может быть так называемым. рядное седло, изготовленное из качественных легированных материалов. Контактные поверхности отшлифованы точно по размеру. Угол скоса опорной поверхности клапана чаще всего составляет 45 °, поскольку при этом значении достигается хорошая герметичность, когда клапан закрыт, а опорная поверхность самоочищается. Всасывающие клапаны иногда имеют угол наклона 30 ° для лучшего потока в зоне седла.

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Направляющие клапана

Клапаны перемещаются в направляющих клапана. Направляющие клапана могут быть изготовлены из чугуна, сплава алюминия и бронзы или выполнены непосредственно в материале головки блока цилиндров.

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Клапаны в ГБЦ двигателя

Они перемещаются в направляющих, а сами клапаны опираются на седла. Клапан как часть распределительного клапана поршневых двигателей внутреннего сгорания подвергается механической и термической нагрузке во время работы. С механической точки зрения он больше всего нагружен давлением дымовых газов в камере сгорания, а также управляющей силой, направленной от кулачка (домкрата), силой инерции при возвратно-поступательном движении, а также механическим трением. сам. Не менее важным является тепловое напряжение, поскольку на клапан в основном влияет температура в камере сгорания, а также температура вокруг протекающих горячих дымовых газов (выпускных клапанов). Именно выпускные клапаны, особенно в двигателях с наддувом, подвергаются экстремальным термическим нагрузкам, и локально температура может достигать 900 ° C. Возможен отвод тепла к седлу при закрытом клапане и к штоку клапана. Передача тепла от головки к штоку может быть увеличена путем заполнения полости внутри клапана подходящим материалом. Чаще всего используется сжиженный газообразный натрий, который заполняет полость штока только наполовину, так что при движении клапана внутренняя часть интенсивно промывается жидкостью. Полость штока в меньших (пассажирских) двигателях выполняется просверливанием отверстия; в случае более крупных двигателей часть головки клапана также может быть полой. Шток клапана обычно хромирован. Таким образом, тепловая нагрузка неодинакова для разных клапанов, она также зависит от самого процесса сгорания и вызывает термические напряжения в клапане.

Диаметр головки впускного клапана обычно больше, чем у выпускных клапанов. При нечетном количестве клапанов (3, 5) на цилиндр впускных клапанов больше, чем выпускных. Это связано с требованием достижения максимально возможной – оптимальной удельной мощности и, следовательно, наилучшего возможного заполнения цилиндра горючей смесью топлива и воздуха.

Для производства всасывающих клапанов в основном используются стали с перлитной структурой, легированные кремнием, никелем, вольфрамом и др. Иногда используется титановый сплав. Выпускные клапаны, подвергающиеся термическому напряжению, изготавливаются из высоколегированных (хромоникелевых) сталей с аустенитной структурой. К посадочному месту седла приваривается закаленная инструментальная сталь или другой специальный материал. стеллит (ковкий сплав кобальта с хромом, углеродом, вольфрамом или другими элементами).

Двухклапанная ГБЦ

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Трехклапанная ГБЦ

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Головка блока цилиндров четырехклапанная

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Пятиклапанная ГБЦ

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Головка блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Добавить комментарий