Cabeça do cilindro do motor de combustão interna

O termo "cabeça de cilindro" não surgiu por acaso. Assim como na cabeça humana, as ações mais complexas e importantes de um motor de combustão interna ocorrem no cabeçote. A cabeça do cilindro é, portanto, parte do motor de combustão interna, localizada em sua parte superior (superior). Ele está entrelaçado com os dutos de ar das vias de admissão e exaustão, contém partes do mecanismo da válvula, injetores e velas de ignição ou velas de incandescência. O cabeçote cobre a parte superior do bloco de cilindros. A cabeça pode ser uma para todo o motor, separadamente para cada cilindro ou separadamente para uma linha separada de cilindros (motor em forma de V). Fixado ao bloco de cilindros com parafusos ou porcas.

Funções da cabeça do cilindro

• Forma o espaço de combustão - forma o espaço de compressão ou parte dele.
• Fornece substituição da carga do cilindro (motor 4 tempos).
• Fornece refrigeração para a câmara de combustão, velas e válvulas.
• Fecha a câmara de combustão estanque ao gás e à prova d'água.
• Prevê a colocação da vela de ignição ou injetor.
• Captura e direciona a pressão de combustão - alta tensão.

Divisão de cabeças de cilindro

• Cabeças de cilindro para motores de dois e quatro tempos.
• Cabeças de cilindro para motores de ignição por centelha e ignição por compressão.
• Cabeças refrigeradas a ar ou água.
• Cabeças separadas para um cilindro, cabeçote para motor em linha ou em forma de V.
• Cabeça do cilindro e sincronização da válvula.

Junta da cabeça do cilindro

Existe uma vedação entre a cabeça do cilindro e o bloco do cilindro que veda a câmara de combustão hermeticamente e evita que o óleo e o líquido de arrefecimento escapem (se misturem). Dividimos os selos nos chamados metais e combinados.

As vedações de metal, isto é, cobre ou alumínio, são usadas em motores pequenos e de alta velocidade refrigerados a ar (scooters, motocicletas de dois tempos de até 250 cc). Os motores refrigerados a água usam uma vedação que consiste em fibras orgânicas ricas em grafite unidas em uma base de plástico apoiada em um suporte de metal.

Tampa da cabeça do cilindro

Uma parte importante da cabeça do cilindro é também uma tampa que cobre o trem de válvulas e evita que o óleo vaze para o ambiente do motor.

Principais características da cabeça do cilindro de um motor de dois tempos

A cabeça do cilindro para motores de dois tempos é geralmente simples, refrigerada a ar (com aletas na superfície) ou líquida. A câmara de combustão pode ser simétrica, biconvexa ou circular, muitas vezes com uma lacuna anti-detonação. A rosca da vela de ignição está localizada no eixo do cilindro. Pode ser feito de ferro fundido cinzento (designs de motores antigos) ou liga de alumínio (atualmente em uso). A conexão do cabeçote de um motor de dois tempos ao bloco de cilindros pode ser roscada, flangeada, acoplada a parafusos de aperto ou até mesmo cabeçote inteiriço.

Principais características da cabeça do cilindro de um motor de quatro tempos

O projeto do cabeçote para motores de quatro tempos também deve proporcionar uma alteração no deslocamento dos cilindros do motor. Contém canais de entrada e saída, partes do mecanismo de distribuição de gás que controlam as válvulas, as próprias válvulas, juntamente com suas sedes e guias, roscas para fixação da vela e bicos, canais para o fluxo de fluidos lubrificantes e refrigerantes. Também faz parte da câmara de combustão. Portanto, é desproporcionalmente mais complexo em design e forma em comparação com a cabeça do cilindro de um motor de dois tempos. A cabeça do cilindro de um motor de quatro tempos é feita de ferro fundido cinza de grão fino, ferro fundido ligado ou aço forjado - o chamado aço fundido ou ligas de alumínio para motores refrigerados a líquido. Os motores refrigerados a ar usam ligas de alumínio ou ferro fundido. O ferro fundido quase nunca é usado como material de cabeça e foi substituído por liga de alumínio. O aspecto decisivo da produção de metais leves não é tanto o baixo peso quanto a excelente condutividade térmica. Como o processo de combustão ocorre no cabeçote, resultando em calor intenso nessa parte do motor, o calor deve ser transferido para o líquido de arrefecimento o mais rápido possível. E então a liga de alumínio é um material muito adequado.

A câmara de combustão

A câmara de combustão também é uma parte muito importante da cabeça do cilindro. Deve ter o formato correto. Os principais requisitos para uma câmara de combustão são:

• Compacidade que limita a perda de calor.
• Permita o uso do número máximo de válvulas ou tamanho de válvula suficiente.
• Abertura ideal do enchimento do cilindro.
• Coloque a vela no local mais rico no final do aperto.
• Prevenção da ignição por detonação.
• Supressão de pontos de acesso.

Esses requisitos são muito importantes porque a câmara de combustão influencia a formação de hidrocarbonetos, determina o curso da combustão, o consumo de combustível, o ruído de combustão e o torque. A câmara de combustão também determina a taxa de compressão máxima e influencia a perda de calor.

Formas da câmara de combustão

a - banheiro, b - hemisférico, c – cunha, d – Hemisférica assimétrica, e - Garças no pistão

Entrada e saída

As portas de admissão e escape terminam com uma sede de válvula diretamente na cabeça do cilindro ou com uma sede inserida. Uma sede de válvula reta é formada diretamente no material da cabeça ou pode ser assim chamada. selim em linha feito de materiais de liga de alta qualidade. As superfícies de contato são retificadas com precisão no tamanho. O ângulo de chanfro da sede da válvula é geralmente de 45 °, uma vez que este valor atinge uma boa estanqueidade quando a válvula está fechada e a sede é autolimpante. As válvulas de sucção às vezes são inclinadas a 30 ° para melhor fluxo na área da sede.

Guias de válvula

As válvulas movem-se nas guias das válvulas. As guias das válvulas podem ser feitas de ferro fundido, liga de alumínio-bronze ou feitas diretamente no material do cabeçote do cilindro.

Válvulas na cabeça do cilindro do motor

Eles se movem em guias e as próprias válvulas repousam nas sedes. A válvula como parte da válvula de controle para motores alternativos de combustão interna está sujeita a tensões mecânicas e térmicas durante a operação. Do ponto de vista mecânico, é principalmente carregado com a pressão dos gases de combustão na câmara de combustão, bem como a força de controle dirigida do came (jack), a força inercial durante o movimento alternativo, bem como fricção mecânica. Eu mesmo. O estresse térmico é igualmente importante, uma vez que a válvula é principalmente influenciada pela temperatura na câmara de combustão, bem como pela temperatura em torno dos gases de combustão quentes fluindo (válvulas de exaustão). São as válvulas de escape, especialmente em motores sobrealimentados, que ficam expostas a cargas térmicas extremas, e a temperatura local pode chegar a 900 ° C. O calor pode ser transferido para a sede com a válvula fechada e para a haste da válvula. A transferência de calor da cabeça para a haste pode ser aumentada enchendo a cavidade dentro da válvula com um material adequado. Na maioria das vezes, é usado gás de sódio liquefeito, que preenche a cavidade da haste apenas até a metade, de modo que, quando a válvula se move, a parte interna é intensamente lavada com líquido. A cavidade da haste em motores menores (passageiros) é feita por meio da perfuração de um orifício; no caso de motores maiores, parte da cabeça da válvula também pode ser oca. A haste da válvula é geralmente cromada. Assim, a carga térmica não é a mesma para diferentes válvulas, também depende do próprio processo de combustão e provoca tensões térmicas na válvula.

As cabeças das válvulas de admissão são geralmente maiores em diâmetro do que as válvulas de escape. Com um número ímpar de válvulas (3, 5), há mais válvulas de admissão por cilindro do que válvulas de escape. Isso se deve ao requisito de alcançar o máximo possível - potência específica ideal e, portanto, o melhor enchimento possível do cilindro com uma mistura combustível de combustível e ar.

Para a produção de válvulas de sucção, utilizam-se principalmente aços com estrutura perlita, com liga de silício, níquel, tungstênio, etc. Às vezes, utiliza-se uma liga de titânio. As válvulas de escape expostas ao estresse térmico são feitas de aços de alta liga (cromo-níquel) com estrutura austenítica. Aço de ferramenta endurecido ou outro material especial é soldado ao assento da sede. estelite (liga maleável de cobalto com cromo, carbono, tungstênio ou outros elementos).

Cabeça do cilindro de duas válvulas

Cabeça do cilindro de três válvulas

Cabeça do cilindro de quatro válvulas

Cabeça do cilindro de cinco válvulas