Κυλινδροκεφαλή κινητήρα εσωτερικής καύσης

Ο όρος «κυλινδροκεφαλή» δεν προέκυψε τυχαία. Όπως και στο ανθρώπινο κεφάλι, οι πιο περίπλοκες και σημαντικές ενέργειες ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης λαμβάνουν χώρα στην κυλινδροκεφαλή. Η κυλινδροκεφαλή είναι επομένως μέρος της μηχανής εσωτερικής καύσης, που βρίσκεται στο πάνω (άνω) τμήμα της. Είναι συνυφασμένο με τους αεραγωγούς των αγωγών εισαγωγής και εξαγωγής, περιέχει μέρη του μηχανισμού της βαλβίδας, μπεκ και μπουζί ή προθερμαντήρες. Η κυλινδροκεφαλή καλύπτει το πάνω μέρος του μπλοκ κυλίνδρων. Η κεφαλή μπορεί να είναι μία για ολόκληρο τον κινητήρα, χωριστά για κάθε κύλινδρο ή ξεχωριστά για ξεχωριστή σειρά κυλίνδρων (κινητήρας σε σχήμα V). Στερεώνεται στο μπλοκ κυλίνδρων με βίδες ή μπουλόνια.

Λειτουργίες κυλινδροκεφαλής

• Σχηματίζει το χώρο καύσης - σχηματίζει το χώρο συμπίεσης ή μέρος αυτού.
• Παρέχει αντικατάσταση φόρτισης κυλίνδρου (4-χρονος κινητήρας).
• Παρέχει ψύξη για τον θάλαμο καύσης, τα μπουζί και τις βαλβίδες.
• Κλείνει το θάλαμο καύσης στεγανό και αδιάβροχο.
• Προβλέπει την τοποθέτηση του μπουζί ή του μπεκ.
• Συλλαμβάνει και κατευθύνει την πίεση καύσης - υψηλή τάση.

Διαίρεση κυλινδροκεφαλών

• Κυλινδροκεφαλές για δίχρονους και τετράχρονους κινητήρες.
• Κυλινδροκεφαλές για κινητήρες ανάφλεξης με σπινθήρα και ανάφλεξης με συμπίεση.
• Αερόψυκτες κεφαλές ή νερό.
• Ξεχωριστές κεφαλές για έναν κύλινδρο, κεφαλή για κινητήρα σε σειρά ή σε σχήμα V.
• Κυλινδροκεφαλή και χρονισμός βαλβίδων.

Φλάντζα κυλινδροκεφαλής

Υπάρχει μια σφράγιση μεταξύ της κυλινδροκεφαλής και του μπλοκ κυλίνδρων που σφραγίζει ερμητικά τον θάλαμο καύσης και εμποδίζει τη διαφυγή λαδιού και ψυκτικού υγρού (ανάμιξη). Χωρίζουμε τις σφραγίδες στο λεγόμενο μέταλλο και συνδυάζουμε.

Το μέταλλο, δηλαδή στεγανοποιήσεις από χαλκό ή αλουμίνιο, χρησιμοποιούνται σε μικρούς, υψηλών ταχυτήτων, αερόψυκτους κινητήρες (σκούτερ, δίχρονες μοτοσυκλέτες έως 250 κ.εκ.). Οι υδρόψυκτοι κινητήρες χρησιμοποιούν μια σφράγιση που αποτελείται από οργανικές ίνες πλούσιες σε γραφίτη, συνδεδεμένες σε πλαστική βάση που στηρίζεται σε μεταλλικό στήριγμα.

Κάλυμμα κυλινδροκεφαλής

Ένα σημαντικό μέρος της κυλινδροκεφαλής είναι επίσης ένα κάλυμμα που καλύπτει τη σειρά των βαλβίδων και εμποδίζει τη διαρροή λαδιού στο περιβάλλον του κινητήρα.

Κύρια χαρακτηριστικά της κυλινδροκεφαλής ενός δίχρονου κινητήρα

Η κυλινδροκεφαλή για δίχρονους κινητήρες είναι συνήθως απλή, αερόψυκτη (με πτερύγια στην επιφάνεια) ή υγρή. Ο θάλαμος καύσης μπορεί να είναι συμμετρικός, αμφίκυρτος ή κυκλικός, συχνά με διάκενο κατά της κρούσης. Το σπείρωμα του μπουζί βρίσκεται στον άξονα του κυλίνδρου. Μπορεί να κατασκευαστεί από γκρι χυτοσίδηρο (παλιά σχέδια κινητήρα) ή κράμα αλουμινίου (που χρησιμοποιείται σήμερα). Η σύνδεση της κεφαλής ενός δίχρονου κινητήρα με το μπλοκ κυλίνδρων μπορεί να είναι με σπείρωμα, φλάντζα, σε συνδυασμό με βίδες σύσφιξης ή ακόμη και μονοκόμματη κεφαλή.

Τα κύρια χαρακτηριστικά της κυλινδροκεφαλής ενός τετράχρονου κινητήρα

Ο σχεδιασμός της κεφαλής για τετράχρονους κινητήρες πρέπει επίσης να παρέχει μια αλλαγή στη μετατόπιση των κυλίνδρων του κινητήρα. Περιέχει κανάλια εισόδου και εξόδου, μέρη του μηχανισμού διανομής αερίου που ελέγχουν τις βαλβίδες, τις ίδιες τις βαλβίδες, μαζί με τις έδρες και τους οδηγούς τους, σπειρώματα για τη στερέωση του μπουζί και τα ακροφύσια, κανάλια για τη ροή των μέσων λίπανσης και ψύξης. Είναι επίσης μέρος του θαλάμου καύσης. Ως εκ τούτου, είναι δυσανάλογα πιο περίπλοκο σε σχεδιασμό και σχήμα σε σύγκριση με την κυλινδροκεφαλή ενός δίχρονου κινητήρα. Η κυλινδροκεφαλή ενός τετράχρονου κινητήρα είναι κατασκευασμένη είτε από γκρίζο λεπτόκοκκο χυτοσίδηρο, είτε από κραματοποιημένο χυτοσίδηρο, είτε από σφυρήλατο χάλυβα - τα λεγόμενα χυτοσίδηρο ή κράματα αλουμινίου για υγρόψυκτους κινητήρες. Οι αερόψυκτοι κινητήρες χρησιμοποιούν κράματα αλουμινίου ή χυτοσίδηρο. Ο χυτοσίδηρος δεν χρησιμοποιείται σχεδόν ποτέ ως υλικό κεφαλής και έχει αντικατασταθεί από κράμα αλουμινίου. Το καθοριστικό στοιχείο της παραγωγής ελαφρών μετάλλων δεν είναι τόσο το χαμηλό βάρος όσο η εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα. Δεδομένου ότι η διαδικασία καύσης λαμβάνει χώρα στην κυλινδροκεφαλή, με αποτέλεσμα την έντονη θερμότητα σε αυτό το τμήμα του κινητήρα, η θερμότητα πρέπει να μεταφερθεί στο ψυκτικό υγρό το συντομότερο δυνατό. Και τότε το κράμα αλουμινίου είναι ένα πολύ κατάλληλο υλικό.

Ο θάλαμος καύσης

Ο θάλαμος καύσης είναι επίσης ένα πολύ σημαντικό μέρος της κυλινδροκεφαλής. Πρέπει να είναι στο σωστό σχήμα. Οι κύριες απαιτήσεις για τον θάλαμο καύσης περιλαμβάνουν:

• Συμπαγής σχεδιασμός για περιορισμό της απώλειας θερμότητας.
• Αφήστε να χρησιμοποιηθεί ο μέγιστος αριθμός βαλβίδων ή επαρκής διάμετρος βαλβίδας.
• Βέλτιστο άνοιγμα της γέμισης μπαλονιού.
• Τοποθετήστε το κερί στο πιο πλούσιο σημείο στο τέλος της συμπίεσης.
• Πρόληψη ανάφλεξης από έκρηξη.
• Καταστολή καυτών σημείων.

Αυτές οι απαιτήσεις είναι πολύ σημαντικές γιατί ο θάλαμος καύσης επηρεάζει το σχηματισμό υδρογονανθράκων, καθορίζει την πορεία της καύσης, επηρεάζει την κατανάλωση καυσίμου, τον θόρυβο καύσης και τη ροπή. Ο θάλαμος καύσης καθορίζει επίσης τη μέγιστη αναλογία συμπίεσης και επηρεάζει την απώλεια θερμότητας.

Σχήματα θαλάμου καύσης

a - μπάνιο, b - ημισφαιρικό, c - σφήνα, d – Ασύμμετρο ημισφαιρικό, e – Πίστα Heronov-v

Είσοδος και έξοδος

Και οι δύο θύρες εισαγωγής και εξαγωγής τερματίζουν με μια έδρα βαλβίδας, είτε απευθείας στην κυλινδροκεφαλή είτε με μια τοποθετημένη έδρα. Μια ευθεία έδρα βαλβίδας σχηματίζεται απευθείας στο υλικό της κεφαλής ή μπορεί να λέγεται. εν σειρά σέλα από ποιοτικά κραματοποιημένα υλικά. Οι επιφάνειες επαφής αλέθονται ακριβώς στο μέγεθος. Η γωνία λοξοτομής της έδρας της βαλβίδας είναι τις περισσότερες φορές 45°, επειδή σε αυτή την τιμή επιτυγχάνεται καλή στεγανότητα όταν η βαλβίδα είναι κλειστή και η έδρα αυτοκαθαρίζεται. Οι βαλβίδες αναρρόφησης έχουν μερικές φορές γωνία 30° για καλύτερη ροή στην περιοχή του καθίσματος.

Οδηγοί βαλβίδων

Οι βαλβίδες κινούνται στους οδηγούς βαλβίδων. Οι οδηγοί βαλβίδων μπορούν να κατασκευαστούν από χυτοσίδηρο, κράμα αλουμινίου και μπρούτζο ή να κατασκευαστούν απευθείας στο υλικό της κυλινδροκεφαλής.

Βαλβίδες στην κυλινδροκεφαλή του κινητήρα

Κινούνται σε οδηγούς και οι ίδιες οι βαλβίδες στηρίζονται στα καθίσματα. Η βαλβίδα ως μέρος της βαλβίδας ελέγχου των παλινδρομικών κινητήρων εσωτερικής καύσης υπόκειται σε μηχανική και θερμική καταπόνηση κατά τη λειτουργία. Από μηχανικής άποψης, φορτίζεται περισσότερο με την πίεση των καυσαερίων στον θάλαμο καύσης, καθώς και τη δύναμη ελέγχου που κατευθύνεται από το έκκεντρο (γρύλο), τη δύναμη αδράνειας κατά την παλινδρομική κίνηση, καθώς και τη μηχανική τριβή. εγώ ο ίδιος. Εξίσου σημαντική είναι η θερμική καταπόνηση, αφού η βαλβίδα επηρεάζεται κυρίως από τη θερμοκρασία στον θάλαμο καύσης, καθώς και από τη θερμοκρασία γύρω από τα ρέοντα καυτά καυσαέρια (βαλβίδες εξαγωγής). Είναι οι βαλβίδες εξαγωγής, ειδικά σε υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες, που υπόκεινται σε ακραία θερμική καταπόνηση και οι θερμοκρασίες μπορούν να φτάσουν τοπικά έως και τους 900 °C. Η θερμότητα μπορεί να αφαιρεθεί στην έδρα όταν η βαλβίδα είναι κλειστή και στο στέλεχος της βαλβίδας. Η μεταφορά θερμότητας από την κεφαλή στο στέλεχος μπορεί να αυξηθεί γεμίζοντας την κοιλότητα μέσα στη βαλβίδα με κατάλληλο υλικό. Συχνότερα χρησιμοποιείται υγροποιημένο αέριο νάτριο, το οποίο γεμίζει μόνο το ήμισυ της κοιλότητας του στελέχους, έτσι ώστε όταν η βαλβίδα κινείται, το εσωτερικό ξεπλένεται εκτενώς με υγρό. Η κοιλότητα του στελέχους σε μικρότερους (επιβατικούς) κινητήρες επιτυγχάνεται με τη διάνοιξη μιας οπής. Στην περίπτωση μεγαλύτερων κινητήρων, μέρος της κεφαλής της βαλβίδας μπορεί επίσης να είναι κοίλο. Το στέλεχος της βαλβίδας είναι συνήθως επιχρωμιωμένο. Έτσι, το θερμικό φορτίο δεν είναι το ίδιο για διαφορετικές βαλβίδες, εξαρτάται επίσης από την ίδια τη διαδικασία καύσης και προκαλεί θερμικές καταπονήσεις στη βαλβίδα.

Οι κεφαλές των βαλβίδων εισαγωγής έχουν συνήθως μεγαλύτερη διάμετρο από τις βαλβίδες εξαγωγής. Με περιττό αριθμό βαλβίδων (3, 5), υπάρχουν περισσότερες βαλβίδες εισαγωγής ανά κύλινδρο από τις βαλβίδες εξαγωγής. Αυτό οφείλεται στην απαίτηση να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή - βέλτιστη ειδική ισχύς και, ως εκ τούτου, η καλύτερη δυνατή πλήρωση του κυλίνδρου με ένα εύφλεκτο μείγμα καυσίμου και αέρα.

Για την παραγωγή βαλβίδων αναρρόφησης χρησιμοποιούνται κυρίως χάλυβες με δομή περλίτη, κραματοποιημένοι με πυρίτιο, νικέλιο, βολφράμιο κλπ. Μερικές φορές χρησιμοποιείται και κράμα τιτανίου. Οι βαλβίδες εξαγωγής που υπόκεινται σε θερμική καταπόνηση είναι κατασκευασμένες από χάλυβες υψηλής κραματοποίησης (χρωμίου-νικελίου) με ωστενιτική δομή. Σκληρυμένος χάλυβας εργαλείων ή άλλο ειδικό υλικό συγκολλάται στο κάθισμα του καθίσματος. stellite (όλκιμο κράμα κοβαλτίου με χρώμιο, άνθρακα, βολφράμιο ή άλλα στοιχεία).

Κυλινδροκεφαλή δύο βαλβίδων

Κυλινδροκεφαλή τριών βαλβίδων

Τετραβαλβίδα κυλινδροκεφαλή

Κυλινδροκεφαλή πέντε βαλβίδων