Förbränningsmotorns cylinderhuvud

Termen "cylinderhuvud" kom inte till av en slump. Liksom i människohuvudet, sker de mest komplexa och viktiga åtgärderna hos en förbränningsmotor i cylinderhuvudet. Topplocket är alltså en del av förbränningsmotorn, placerad i dess övre (övre) del. Den är sammanflätad med luftkanalerna i insugs- och avgaskanalerna, innehåller delar av ventilmekanismen, injektorer och tändstift eller glödstift. Cylinderhuvudet täcker toppen av cylinderblocket. Huvudet kan vara ett för hela motorn, separat för varje cylinder eller separat för en separat rad av cylindrar (V-formad motor). Fäst till cylinderblocket med skruvar eller bultar.

Cylinderhuvudets funktioner

• Det bildar förbränningsutrymmet - det bildar kompressionsutrymmet eller en del av det.
• Ger ersättning av cylinderladdning (4-taktsmotor).
• Ger kylning för förbränningskammaren, tändstift och ventiler.
• Stänger förbränningskammaren gastätt och vattentätt.
• Ger plats för tändstiftet eller injektorn.
• Fångar upp och styr förbränningstryck - hög spänning.

Uppdelning av cylinderhuvuden

• Cylinderhuvuden för tvåtakts- och fyrtaktsmotorer.
• Cylinderhuvuden för gnisttändning och kompressionständningsmotorer.
• Luftkylda eller vattenkylda huvuden.
• Separata huvuden för en cylinder, huvud för in-line eller V-formad motor.
• Topplock och ventiltid.

Topplockspackning

Det finns en tätning mellan cylinderhuvudet och cylinderblocket, som tätar förbränningskammaren hermetiskt och förhindrar läckage (blandning) av olja och kylvätska. Vi delar tätningar i den så kallade metallen och kombinerar.

Metall, dvs koppar- eller aluminiumtätningar, används i små höghastighetsluftkylda motorer (skotrar, tvåtaktsmotorcyklar upp till 250 cc). Vattenkylda motorer använder en tätning som består av grafitrika organiska fibrer bundna på ett plastbaserat metallstöd.

Topplock

En viktig del av topplocket är också ett lock som täcker ventiltåget och förhindrar att olja läcker in i motormiljön.

Huvudegenskaperna för cylinderhuvudet på en tvåtaktsmotor

Topplocket för tvåtaktsmotorer är vanligtvis enkelt, luftkyld (finnad på ytan) eller flytande. Förbränningskammaren kan vara symmetrisk, bikonvex eller rund, ofta med ett anti-knock-gap. Tändstiftets gänga är placerad på cylinderaxeln. Den kan tillverkas av grått gjutjärn (gamla motordesign) eller aluminiumlegering (används för närvarande). Anslutningen av tvåtaktsmotorhuvudet till cylinderblocket kan gängas, flänsas, kopplas med åtdragningsskruvar eller till och med ett huvud i ett stycke.

Huvudkarakteristik för cylinderhuvudet på en fyrtaktsmotor

Utformningen av huvudet för fyrtaktsmotorer måste också ge en förändring av motorcylindrarnas deplacement. Den innehåller inlopps- och utloppskanaler, delar av gasdistributionsmekanismen som styr ventilerna, själva ventilerna, tillsammans med deras säten och styrningar, gängor för att fästa tändstiftet och munstyckena, kanaler för flödet av smörj- och kylmedier. Det är också en del av förbränningskammaren. Därför är den oproportionerligt mer komplex i design och form jämfört med cylinderhuvudet på en tvåtaktsmotor. Topplocket på en fyrtaktsmotor är tillverkat av antingen grått finkornigt gjutjärn, eller legerat gjutjärn, eller smidd stål - så kallade gjutstål eller aluminiumlegeringar för vätskekylda motorer. Luftkylda motorer använder aluminiumlegeringar eller gjutjärn. Gjutjärn används nästan aldrig som huvudmaterial och har ersatts av aluminiumlegering. Den avgörande aspekten av produktionen av lättmetaller är inte så mycket den låga vikten som den utmärkta värmeledningsförmågan. Eftersom förbränningsprocessen sker i cylinderhuvudet, vilket resulterar i intensiv värme i denna del av motorn, måste värmen överföras till kylvätskan så snart som möjligt. Och då är aluminiumlegering ett mycket lämpligt material.

Förbränningskammaren

Förbränningskammaren är också en mycket viktig del av cylinderhuvudet. Den måste ha rätt form. Huvudkraven för en förbränningskammare är:

• Kompaktitet som begränsar värmeförlust.
• Tillåt maximalt antal ventiler eller tillräcklig ventilstorlek.
• Optimal öppning av cylinderfyllningen.
• Placera ljuset på den rikaste platsen i slutet av pressningen.
• Förebyggande av tändning.
• Undertryckning av hotspots.

Dessa krav är mycket viktiga eftersom förbränningskammaren påverkar bildandet av kolväten, bestämmer förbränningens gång, bränsleförbrukning, förbränningsljud och vridmoment. Förbränningskammaren bestämmer också det maximala kompressionsförhållandet och påverkar värmeförlusten.

Förbränningskammarens former

a - badrum, b - halvsfärisk, c – kil, d – Asymmetrisk halvsfärisk, e - Hejrar i kolven

Inlopp och utlopp

Både inlopps- och utloppsportarna slutar med ett ventilsäte antingen direkt i cylinderhuvudet eller med ett infört säte. Det raka ventilsätet formas direkt i huvudmaterialet eller kan kallas så. in-line sadel tillverkad av högkvalitativa legeringsmaterial. Kontaktytorna slipas exakt i storlek. Avskärningsvinkeln på ventilsätet är oftast 45 °, eftersom detta värde uppnår god täthet när ventilen är stängd och sätet är självrengörande. Sugventiler lutas ibland vid 30 ° för bättre flöde i sittområdet.

Ventilstyrningar

Ventilerna rör sig i ventilstyrningarna. Ventilstyrningarna kan vara gjorda av gjutjärn, aluminium-bronslegering eller direkt tillverkade i cylinderhuvudsmaterialet.

Ventiler i motorhuvudet

De rör sig i guider, och ventilerna själva vilar på sätena. Ventilen som en del av manöverventilen för fram- och återgående förbränningsmotorer utsätts för mekanisk och termisk spänning under drift. Ur mekanisk synpunkt är den mest av allt belastad med trycket från rökgaserna i förbränningskammaren, såväl som styrkraften som riktas från kammen (domkraften), tröghetskraften under fram- och återgående rörelse, liksom mekanisk friktion. jag själv. Termisk spänning är lika viktig eftersom ventilen huvudsakligen påverkas av temperaturen i förbränningskammaren såväl som temperaturen runt de strömmande heta rökgaserna (avgasventiler). Det är avgasventilerna, särskilt i överladdade motorer, som utsätts för extrema värmebelastningar, och den lokala temperaturen kan nå 900 ° C. Värme kan överföras till sätet med ventilen stängd och till ventilspindeln. Värmeöverföring från huvudet till skaftet kan ökas genom att fylla hålrummet inuti ventilen med ett lämpligt material. Oftast används flytande natriumgas, som fyller stamhålan bara halvvägs, så att när ventilen rör sig spolas den inre delen intensivt med vätska. Stamhålan i mindre (passagerarmotorer) görs genom att borra ett hål; vid större motorer kan en del av ventilhuvudet också vara ihåligt. Ventilspindeln är vanligtvis förkromad. Värmebelastningen är således inte densamma för olika ventiler, den beror också på själva förbränningsprocessen och orsakar termiska påfrestningar i ventilen.

Inloppsventilhuvuden är vanligtvis större i diameter än avgasventiler. Med ett udda antal ventiler (3, 5) finns det fler insugningsventiler per cylinder än avgasventiler. Detta beror på kravet att uppnå maximalt möjliga - optimal specifik effekt och därför bästa möjliga fyllning av cylindern med en brännbar blandning av bränsle och luft.

För tillverkning av sugventiler används främst stål med en pärlitstruktur, legerad med kisel, nickel, volfram etc. Ibland används en titanlegering. Avgasventiler som utsätts för termisk spänning är gjorda av höglegerade (krom-nickel) stål med austenitisk struktur. Härdat verktygsstål eller annat specialmaterial svetsas på sätets säte. stellit (formbar legering av kobolt med krom, kol, volfram eller andra element).

Cylinderhuvud med två ventiler

Cylinderhuvud med tre ventiler

Cylinderhuvud med fyra ventiler

Femventils cylinderhuvud