Kepala silinder mesin pembakaran internal

Istilah "kepala silinder" tidak muncul secara kebetulan. Seperti di kepala manusia, tindakan paling kompleks dan penting dari mesin pembakaran internal terjadi di kepala silinder. Kepala silinder dengan demikian merupakan bagian dari mesin pembakaran dalam, yang terletak di bagian atasnya (atas). Itu terjalin dengan saluran udara saluran masuk dan keluar, berisi bagian dari mekanisme katup, injektor dan busi atau busi pijar. Kepala silinder menutupi bagian atas blok silinder. Kepala dapat menjadi satu untuk seluruh mesin, secara terpisah untuk setiap silinder atau secara terpisah untuk baris silinder yang terpisah (mesin berbentuk V). Diikat ke blok silinder dengan sekrup atau baut.

Fungsi kepala silinder

• Ini membentuk ruang pembakaran - membentuk ruang kompresi atau bagian darinya.
• Menyediakan penggantian muatan silinder (mesin 4 tak).
• Menyediakan pendinginan untuk ruang bakar, busi dan katup.
• Menutup ruang bakar kedap gas dan kedap air.
• Menyediakan penempatan busi atau injektor.
• Menangkap dan mengarahkan tekanan pembakaran - tegangan tinggi.

Pembagian kepala silinder

• Kepala silinder untuk mesin dua langkah dan empat langkah.
• Kepala silinder untuk penyalaan percikan dan mesin penyalaan kompresi.
• Kepala berpendingin udara atau berpendingin air.
• Pisahkan kepala untuk satu silinder, kepala untuk mesin in-line atau berbentuk V.
• Kepala silinder dan timing katup.

Paking kepala silinder

Ada segel antara kepala silinder dan blok silinder yang menyegel ruang bakar secara hermetis dan mencegah oli dan cairan pendingin keluar (pencampuran). Kami membagi segel menjadi apa yang disebut logam dan digabungkan.

Logam, yaitu segel tembaga atau aluminium, digunakan pada mesin kecil, berkecepatan tinggi, berpendingin udara (skuter, sepeda motor dua langkah hingga 250 cc). Mesin berpendingin air menggunakan segel yang terdiri dari serat organik kaya grafit yang diikat pada dasar plastik yang ditopang pada penyangga logam.

Penutup kepala silinder

Bagian penting dari kepala silinder juga merupakan penutup yang menutupi rangkaian katup dan mencegah oli bocor ke lingkungan mesin.

Karakteristik utama kepala silinder mesin dua langkah

Kepala silinder untuk mesin dua langkah biasanya sederhana, didinginkan oleh udara (memiliki rusuk di permukaan) atau cairan. Ruang bakar bisa simetris, bikonveks atau bulat, seringkali dengan celah anti-ketukan. Benang busi terletak pada sumbu silinder. Itu dapat dibuat dari besi tuang abu-abu (desain mesin lama) atau paduan aluminium (saat ini digunakan). Sambungan kepala mesin dua langkah ke blok silinder dapat berulir, bergelang, ditambah dengan sekrup pengencang, atau bahkan kepala padat.

Karakteristik utama kepala silinder mesin empat langkah

Desain head untuk mesin empat langkah juga harus memberikan perubahan perpindahan silinder mesin. Ini berisi saluran masuk dan keluar, bagian dari mekanisme distribusi gas yang mengontrol katup, katup itu sendiri, bersama dengan dudukan dan pemandunya, benang untuk memasang busi dan nozel, saluran untuk aliran media pelumas dan pendingin. Itu juga bagian dari ruang bakar. Oleh karena itu, desain dan bentuknya jauh lebih kompleks dibandingkan dengan kepala silinder mesin dua langkah. Kepala silinder mesin empat langkah terbuat dari besi cor berbutir halus abu-abu, atau besi tuang paduan, atau baja tempa - yang disebut baja tuang atau paduan aluminium untuk mesin berpendingin cairan. Mesin berpendingin udara menggunakan paduan aluminium atau besi tuang. Besi tuang hampir tidak pernah digunakan sebagai bahan kepala dan telah digantikan oleh paduan aluminium. Aspek yang menentukan dari produksi logam ringan bukanlah bobot yang rendah melainkan konduktivitas termal yang sangat baik. Karena proses pembakaran terjadi di kepala silinder, mengakibatkan panas yang hebat di bagian mesin ini, panas harus dipindahkan ke cairan pendingin sesegera mungkin. Dan kemudian paduan aluminium adalah bahan yang sangat cocok.

Ruang bakar

Ruang bakar juga merupakan bagian yang sangat penting dari kepala silinder. Bentuknya harus benar. Persyaratan utama untuk ruang bakar adalah:

• Kekompakan yang membatasi kehilangan panas.
• Memungkinkan penggunaan jumlah maksimum katup atau ukuran katup yang cukup.
• Pembukaan pengisian silinder yang optimal.
• Tempatkan lilin di tempat terkaya di ujung pemerasan.
• Pencegahan knocking ignition.
• Penindasan hotspot.

Persyaratan ini sangat penting karena ruang bakar mempengaruhi pembentukan hidrokarbon, menentukan jalannya pembakaran, konsumsi bahan bakar, kebisingan pembakaran dan torsi. Ruang bakar juga menentukan rasio kompresi maksimum dan mempengaruhi kehilangan panas.

Bentuk ruang bakar:

a - mandi, b - setengah bola, c - baji, d - hemisfer asimetris, e - Bangau di piston

Saluran masuk dan keluar

Baik port inlet dan outlet diakhiri dengan dudukan katup baik langsung di kepala silinder atau dengan dudukan yang dimasukkan. Kursi klep lurus dibentuk langsung di bahan kepala atau bisa disebut. pelana in-line terbuat dari bahan paduan berkualitas tinggi. Permukaan kontak digiling dengan tepat sesuai ukuran. Sudut kemiringan dudukan katup paling sering 45 °, karena nilai ini mencapai kekencangan yang baik ketika katup ditutup dan dudukan membersihkan sendiri. Katup hisap terkadang dimiringkan pada 30 ° untuk aliran yang lebih baik di area kursi.

Panduan katup

Katup bergerak di pemandu katup. Panduan katup dapat dibuat dari besi tuang, paduan aluminium-perunggu, atau dibuat langsung dari bahan kepala silinder.

Katup di kepala silinder mesin

Mereka bergerak dalam panduan, dan katup itu sendiri bersandar di kursi. Katup sebagai bagian dari katup kontrol untuk mesin pembakaran internal reciprocating mengalami tekanan mekanis dan termal selama operasi. Dari sudut pandang mekanis, sebagian besar dimuat dengan tekanan gas buang di ruang bakar, serta gaya kontrol yang diarahkan dari cam (jack), gaya inersia selama gerakan bolak-balik, serta gesekan mekanis. saya sendiri. Tegangan termal sama pentingnya, karena katup terutama dipengaruhi oleh suhu di ruang bakar serta suhu di sekitar aliran gas buang panas (katup buang). Ini adalah katup buang, terutama pada mesin supercharged, yang terkena beban panas yang ekstrim, dan suhu lokal dapat mencapai 900 ° C. Panas dapat ditransfer ke kursi dengan katup tertutup dan ke batang katup. Perpindahan panas dari kepala ke batang dapat ditingkatkan dengan mengisi rongga di dalam katup dengan bahan yang sesuai. Paling sering, gas natrium cair digunakan, yang mengisi rongga batang hanya setengah, sehingga ketika katup bergerak, bagian dalam disiram secara intensif dengan cairan. Rongga batang di mesin yang lebih kecil (penumpang) dibuat dengan mengebor lubang; dalam kasus mesin yang lebih besar, bagian dari kepala katup mungkin juga berlubang. Batang katup biasanya berlapis krom. Dengan demikian, beban panas tidak sama untuk katup yang berbeda, itu juga tergantung pada proses pembakaran itu sendiri dan menyebabkan tekanan termal pada katup.

Kepala katup masuk biasanya berdiameter lebih besar daripada katup buang. Dengan jumlah katup ganjil (3, 5), terdapat lebih banyak katup masuk per silinder daripada katup buang. Hal ini disebabkan oleh persyaratan untuk mencapai kemungkinan maksimum - daya spesifik yang optimal dan, oleh karena itu, pengisian silinder yang terbaik dengan campuran bahan bakar dan udara yang mudah terbakar.

Untuk produksi katup hisap, terutama digunakan baja dengan struktur perlit, paduan dengan silikon, nikel, tungsten, dll. Terkadang paduan titanium digunakan. Katup buang yang terkena tekanan termal terbuat dari baja paduan tinggi (kromium-nikel) dengan struktur austenitik. Baja perkakas yang dikeraskan atau bahan khusus lainnya dilas ke dudukan kursi. stellite (paduan lunak kobalt dengan kromium, karbon, tungsten atau elemen lainnya).

Kepala silinder dua katup

Kepala silinder tiga katup

Kepala silinder empat katup

Kepala silinder lima katup