 | Эта статья в значительной степени или полностью основана на одном источнике . ( ноябрь 2020 г. ) |
В двигателе внутреннего сгорания , то головка цилиндра (часто сокращенно неформально только головой ) сидит над цилиндрами на верхней части блока цилиндров . [1] Он закрывается в верхней части цилиндра, образуя камеру сгорания . Это соединение уплотнено прокладкой головки . В большинстве двигателей в головке также есть место для каналов, по которым воздух и топливо поступают в цилиндр и которые позволяют выходить выхлопным газам. Головка также может быть местом для крепления клапанов , свечей зажигания и топливных форсунок..
Двигатели с боковыми клапанами [ править ]
В двигателе с плоской головкой или с боковым клапаном все механические части клапанного механизма находятся внутри блока, и можно использовать «припарочную головку», которая по существу представляет собой простую металлическую пластину, прикрепленную болтами к верхней части блока.
Сохранение всех движущихся частей внутри блока имеет преимущество для физически больших двигателей, поскольку шестерня привода распределительного вала мала и поэтому меньше страдает от эффектов теплового расширения в блоке цилиндров. При цепном приводе к верхнему распределительному валу дополнительная длина цепи, необходимая для конструкции верхнего кулачка, может вызвать проблемы из-за износа и неровностей цепи без частого обслуживания.
Первые двигатели с боковыми клапанами использовались во времена простой химии топлива, низкого октанового числа и, следовательно, требовали низких степеней сжатия . Это сделало конструкцию камеры сгорания менее критичной, и стало меньше необходимости тщательно проектировать отверстия и воздушный поток.
Одна из трудностей, возникших в то время, заключалась в том, что низкая степень сжатия также подразумевала низкую степень расширения во время рабочего хода. [a] Выхлопные газы, таким образом, были все еще горячими, горячее, чем у современного двигателя, и это приводило к частым проблемам с сгоревшими выпускными клапанами.
Главное усовершенствование к sidevalve двигателю было появлением Рикардо «s турбулентной головки конструкции. Это уменьшило пространство внутри камеры сгорания и портов, но благодаря тщательному обдумыванию путей воздушного потока внутри них это позволило более эффективно входить и выходить из камеры. Что наиболее важно, он использовал турбулентность внутри камеры для тщательного перемешивания топливно-воздушной смеси. Это само по себе позволяло использовать более высокую степень сжатия и более эффективную работу двигателя.
Ограничение производительности бокового клапана - это не поток газа через клапаны, а форма камеры сгорания. С высокоскоростными двигателями и высокой степенью сжатия ограничивающая трудность сводится к достижению полного и эффективного сгорания, в то же время избегая проблем нежелательной предварительной детонации. Форма камеры сгорания с боковым клапаном, которая неизбежно шире цилиндра для доступа к портам клапана, противоречит достижению как идеальной формы для сгорания [b], так и небольшого объема (и малой высоты), необходимого для высокого сжатия. Таким образом, современные эффективные двигатели имеют тенденцию к конструкции с односкатной крышей или полукруглой конструкцией, где клапаны расположены близко к центру пространства.
При низком качестве топлива и низком октановом числе степени сжатия будут ограничены. В этих случаях двигатель с боковым клапаном может многое предложить. В частности, в случае двигателя IOE, разработанного для рынка с плохим топливом, в двигателях, таких как серия Rolls-Royce B или Land-Rover, используется сложное расположение наклонных клапанов, линия головки блока цилиндров под углом к отверстию и соответствующим углом наклона поршни, чтобы обеспечить компактную камеру сгорания, приближающуюся к почти полусферическому идеалу. Такие двигатели оставались в производстве до 1990-х годов и были окончательно заменены только тогда, когда доступное «в полевых условиях» топливо стало скорее дизельным, чем бензиновым.
Подробно [ править ]
Внутри головка цилиндра имеет каналы, называемые портами или трактами, по которым топливно-воздушная смесь перемещается к впускным клапанам из впускного коллектора , а выхлопные газы проходят от выпускных клапанов к выпускному коллектору. В двигателе с водяным охлаждением головка блока цилиндров также имеет встроенные каналы и каналы для охлаждающей жидкости двигателя - обычно смеси воды и антифриза - для облегчения передачи избыточного тепла от головки и, следовательно, двигателя в целом.
В конструкции с верхним расположением клапана (OHV) головка блока цилиндров содержит тарельчатые клапаны и свечи зажигания, а также каналы или «порты» для впускных и выхлопных газов. Работа клапанов инициируется распределительным валом двигателя , который расположен внутри блока цилиндров, и его рабочий момент передается на штоки клапанов , а затем на коромысла, установленные на валу коромысла, причем коромысла и вал также расположен внутри головки блока цилиндров.
В конструкции верхнего распределительного вала (OHC) головка блока цилиндров содержит клапаны, свечи зажигания и впускной / выпускной тракты, как и двигатель OHV, но теперь распределительный вал также находится внутри головки блока цилиндров. Распределительный вал может быть установлен по центру между каждым смещенным рядом впускных и выпускных клапанов, и при этом также может использоваться коромысел (но без толкателей), или распредвал может быть установлен непосредственно над клапанами, исключая коромысла и используя толкатели «ковша» .
Реализация [ править ]
Количество головок цилиндров в двигателе зависит от конфигурации двигателя . Почти все рядные (прямые) двигатели сегодня используют одну головку блока цилиндров, которая обслуживает все цилиндры. В (или Ви) двигатель имеет два головки блока цилиндров, по одному для каждого ряда цилиндров в «V». Для нескольких компактных «узкоугольных» V-образных двигателей, таких как Volkswagen VR6 , угол между рядами цилиндров настолько мал, что используется одна головка, охватывающая два ряда. Плоский двигатель ( в основном V двигатель, в котором угол между рядами цилиндров теперь 180 °) имеет две головы. Большинство радиальных двигателей имеют по одной головке на каждый цилиндр, хотя обычно этомоноблочная форма, в которой головка выполнена как неотъемлемая часть цилиндра. Это также характерно для мотоциклов, и такие компоненты головки / цилиндра называются цилиндрами .
Некоторые двигатели, особенно дизельные двигатели средней и большой мощности, созданные для промышленных, морских, энергетических и тяжелых тяговых целей (большие грузовики , локомотивы , тяжелое оборудование и т. Д.), Имеют отдельные головки блока цилиндров для каждого цилиндра. Это снижает затраты на ремонт, так как одна вышедшая из строя головка на одном цилиндре может быть заменена на более крупную и более дорогостоящую установку, подходящую для всех цилиндров. Такая конструкция также позволяет производителям двигателей легко производить «семейство» двигателей с различными компоновками и / или номерами цилиндров, не требуя новых конструкций головок цилиндров.
Конструкция головки блока цилиндров является ключом к производительности и эффективности двигателя внутреннего сгорания, поскольку форма камеры сгорания, впускных каналов и каналов (и в меньшей степени выхлопных газов) определяет большую часть объемного КПД и сжатия. передаточное отношение двигателя.
| Общие имена | Распредвал | Впускные клапаны | Выпускные клапаны | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Двойной верхний распределительный вал DOHC, Twin-Cam, Cammer | Голова | Голова | Голова | Обеспечивает оптимальное расположение клапанов для головки блока цилиндров с поперечным потоком . Двойные распредвалы используются для прямого срабатывания правильно расположенных клапанов без коромысел. Широко распространен в современном автомобильном дизайне |
| Одиночный верхний распределительный вал с верхним расположением клапанов, SOHC, с одним кулачком, с одним звеном, с кулачком | Голова | Голова | Голова | В последние десятилетия широко используется в автомобилях, но все чаще вытесняется DOHC. Иногда использует коромысла для приведения в действие некоторых клапанов, иногда нет. |
| Верхний клапан OHV, I-образная головка, толкатель, кулачок в блоке | Блокировать | Голова | Голова | Все еще используется в некоторых двигателях V8 с большим рабочим объемом, обычно американского или британского происхождения. Требуются толкатели и коромысла для приведения в действие клапанов. |
| Боковой клапан с плоской головкой , L-образной головкой, T-образной головкой | Блокировать | Блокировать | Блокировать | Когда-то универсальный, а теперь устаревший Простейшая возможная конфигурация Кулачки работают непосредственно на клапанах |
| Впускной-над-выпускной IOE, F-Head, Впускной -выпускной | Блокировать | Голова | Блокировать | Всегда необычный, устаревший на десятилетия |
Галерея [ править ]
Головка блока цилиндров, разрезанная пополам, показывает впускные и выпускные клапаны, впускные и выпускные каналы, каналы охлаждающей жидкости, кулачки, толкатели и пружины клапанов.
Одним верхним распределительным валом (SOHC) головки блока цилиндров от Honda D15A3 .
Двойная верхний распредвал (DOHC) головка блока цилиндров от Honda K20Z3 .
Нижняя (слева) и верхняя (правая) головки блока цилиндров Malossi для одноцилиндровых и двухтактных скутеров. Отверстие посередине для свечи зажигания, четыре отверстия под болты цилиндра.
Вид сверху на головку блока цилиндров с воздушным охлаждением от Suzuki GS550 с двумя распредвалами, ведущими звездочками и ребрами охлаждения.
Головка блока цилиндров от фургона GMC . В клапанах и часть выпускного коллектора открыты.
См. Также [ править ]
- Головка блока цилиндров с поперечным потоком
- Мусорная голова
- Моноблочная головка
Примечания [ править ]
- ^ Работа над поршнем во время такта расширения ограничена темнасколько хода естьв котором для достижения этой цели.
- ^ На простейшем уровне сфера приближается к идеальной форме для горения, поскольку она имеет кратчайшие пути для распространения фронта пламени. Так как одна из его стенок является движущимся поршнем, чаще выбираются полусферы.
Ссылки [ править ]
- ^ Райт, Г. (2015). Основы дизельных двигателей средней и большой мощности . Джонс и Бартлетт Обучение. п. 310. ISBN 978-1-284-06705-7. Проверено 7 ноября 2020 .
Внешние ссылки [ править ]
- СМИ, связанные с головками цилиндров, на Викискладе?
- Сборка двигателя Ford Duratec. 3D-моделирование - видеоролик, демонстрирующий устройство и работу четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания.
