Każdy silnik spalinowy zawiera głowicę cylindra (głowicę) – ważną część, która wraz z głowicą tłoka tworzy komorę spalania i odgrywa ważną rolę w pracy poszczególnych układów jednostki napędowej.W tym artykule przeczytasz wszystko o głowicach cylindrów, ich typach, konstrukcji, zastosowaniu, konserwacji i naprawie.
Co to jest głowica cylindrów?
Głowica cylindrów (głowica cylindrów) to zespół silnika spalinowego zamontowany w górnej części bloku cylindrów.
Głowica cylindrów jest jedną z głównych części silnika spalinowego, zapewnia jego funkcjonowanie i określa jego główne cechy użytkowe.Ale głowie powierzono szereg funkcji:
• Formowanie komór spalania – w dolnej części głowicy, znajdującej się bezpośrednio nad cylindrem, wykonywana jest komora spalania (częściowo lub całkowicie), której pełna objętość powstaje po osiągnięciu tłoka GMP;
• Dopływ powietrza lub mieszanki paliwowo-powietrznej do komory spalania – odpowiednie kanały (dolot) wykonane są w głowicy cylindrów;
• Usuwanie gazów spalinowych z komór spalania – w głowicy cylindrów wykonane są odpowiednie kanały (spaliny);
• Chłodzenie zespołu napędowego – w głowicy cylindrów znajdują się kanały płaszcza wodnego, przez które przepływa płyn chłodzący;
• Zapewnienie pracy mechanizmu dystrybucji gazu (rozrządu) - w głowicy znajdują się zawory (ze wszystkimi związanymi z nimi częściami - tuleje, gniazda), które otwierają i zamykają kanały dolotowe i wydechowe zgodnie z skokami silnika.Również cały rozrząd może być umieszczony na głowicy - wałek rozrządu (wały) z ich łożyskami i kołami zębatymi, napęd zaworów, sprężyny zaworów i inne powiązane części;
• Smarowanie części rozrządu - w głowicy wykonane są kanały i pojemniki, przez które olej przepływa na powierzchnie trących części;
• Zapewnienie pracy układu wtrysku paliwa (w silnikach Diesla i wtryskowych) i/lub układu zapłonowego (w silnikach benzynowych) – wtryskiwacze paliwa i/lub świece zapłonowe wraz z powiązanymi częściami (a także świece żarowe Diesla) montowane są na głowa;
• Pełniąca rolę części nadwozia do montażu różnych podzespołów - kolektorów dolotowych i wydechowych, czujników, rur, wsporników, rolek, osłon i innych.
Ze względu na tak szeroki zakres funkcji na głowicę cylindrów nakładane są rygorystyczne wymagania, a jej konstrukcja może być dość złożona.Również dzisiaj istnieje wiele rodzajów głowic, w których opisana funkcjonalność jest realizowana w ten czy inny sposób.
Rodzaje głowic cylindrów
Głowice cylindrów różnią się konstrukcją, rodzajem i umiejscowieniem komory spalania, obecnością i rodzajem rozrządu, a także przeznaczeniem i niektórymi cechami.
głowice cylindrów mogą mieć jedną z czterech konstrukcji:
• Wspólna głowica dla wszystkich cylindrów w silnikach rzędowych;
• Wspólne głowice dla jednego rzędu cylindrów w silnikach w kształcie litery V;
• Oddzielne głowice dla kilku cylindrów wielocylindrowych silników rzędowych;
• Indywidualne głowice cylindrów w silnikach jedno-, dwu- i wielocylindrowych rzędowych, w kształcie litery V i innych.
Główne typy komór spalania silników spalinowych
W konwencjonalnych silnikach rzędowych 2-6-cylindrowych najczęściej stosuje się wspólne głowice do zakrycia wszystkich cylindrów.W silnikach w kształcie litery V stosuje się obie głowice wspólne dla jednego rzędu cylindrów oraz indywidualne głowice dla każdego cylindra (na przykład w ośmiocylindrowych silnikach KAMAZ 740 stosuje się oddzielne głowice dla każdego cylindra).Znacznie rzadziej stosuje się oddzielne głowice cylindrów silników rzędowych, zwykle jedna głowica pokrywa 2 lub 3 cylindry (na przykład w sześciocylindrowych silnikach wysokoprężnych MMZ D-260 montuje się dwie głowice - jedna na 3 cylindry).Poszczególne głowice cylindrów są stosowane w mocnych rzędowych silnikach wysokoprężnych (na przykład w silnikach wysokoprężnych Ałtaj A-01), a także w jednostkach napędowych o specjalnej konstrukcji (dwucylindrowy bokser, gwiazda itp.).I oczywiście w silnikach jednocylindrowych można stosować tylko pojedyncze głowice, które pełnią również funkcje chłodnicy chłodzonej powietrzem.
W zależności od umiejscowienia komory spalania wyróżnia się trzy rodzaje głowic:
• Z komorą spalania w głowicy cylindra – w tym przypadku stosuje się tłok z płaskim dnem lub posiadający wypornik;
• Z komorą spalania w głowicy cylindra i w tłoku – w tym przypadku część komory spalania jest wykonana w głowicy tłoka;
• Z komorą spalania w tłoku - w tym przypadku dolna powierzchnia głowicy cylindra jest płaska (ale mogą znajdować się wgłębienia do montażu zaworów w pozycji pochylonej).
Jednocześnie komory spalania mogą mieć różne kształty i konfiguracje: kuliste i półkuliste, czterospadowe, klinowe i półklinowe, płasko-owalne, cylindryczne, złożone (połączone).
Zgodnie z obecnością części rozrządu, szefem jednostki są:
• Bez rozrządu - głowice wielocylindrowych silników dolnozaworowych i jednocylindrowych dwusuwowych silników bezzaworowych;
• W przypadku zaworów, wahaczy i powiązanych elementów - głowice silnika z dolnym wałkiem rozrządu, wszystkie części znajdują się na górze głowicy cylindrów;
• Przy pełnym rozrządzie - wałek rozrządu, napęd zaworów i zawory z powiązanymi częściami, wszystkie części znajdują się w górnej części głowicy.
Wreszcie głowice można podzielić ze względu na ich przeznaczenie na wiele rodzajów - do jednostek napędowych na olej napędowy, benzynę i gaz, do silników wolnoobrotowych i wymuszonych, do silników spalinowych chłodzonych wodą i powietrzem itp. We wszystkich tych przypadkach , głowice cylindrów mają pewne cechy konstrukcyjne - wymiary, obecność kanałów chłodzących lub żeberek, kształt komór spalania itp. Ale ogólnie konstrukcja wszystkich tych głowic jest zasadniczo taka sama.
konstrukcja głowicy cylindrów
Sekcja głowicy cylindrów
Konstrukcyjnie głowica cylindrów jest solidną częścią odlewaną z materiału o wysokiej przewodności cieplnej - obecnie najczęściej stosuje się stopy aluminium, stosuje się również żeliwo białe i niektóre inne stopy.Wszystkie części znajdujących się w nim układów są uformowane w głowicy - kanały dolotowe i wydechowe, otwory zaworowe (wciskane są w nie tuleje prowadnic zaworów), komory spalania, gniazda zaworów (mogą być wykonane z twardszych stopów), powierzchnie nośne do montażu części rozrządu, studnie i mocowania gwintowane otwory do montażu świec i/lub dysz, kanały układu chłodzenia, kanały układu smarowania, jeżeli głowica przeznaczona jest do silnika z górnym wałkiem rozrządu, wówczas na jej górnej powierzchni tworzy się łoże do ułożenia wału (przez wkładki).
Na bocznych powierzchniach głowicy cylindrów uformowane są powierzchnie wypełniające do montażu kolektorów dolotowych i wydechowych.Montaż tych części odbywa się za pomocą uszczelek, które wykluczają wyciek powietrza i wyciek spalin.W nowoczesnych silnikach montaż tych i innych elementów na głowicy odbywa się za pomocą kołków i nakrętek.
Na dolnej powierzchni głowicy cylindrów wykonana jest powierzchnia wypełniająca do montażu na bloku.Aby zapewnić szczelność komór spalania i kanałów układu chłodzenia, pomiędzy głowicą cylindrów a centrum biznesowym znajduje się uszczelka.Uszczelnienie można wykonać za pomocą konwencjonalnych uszczelek wykonanych z paronitu, materiałów na bazie gumy itp., Jednak w ostatnich latach coraz częściej stosuje się tzw. Pakiety metalowe - uszczelki kompozytowe na bazie miedzi z wkładkami syntetycznymi.
Górna część głowicy zamknięta jest pokrywą (tłoczoną z metalu lub tworzywa sztucznego) z szyjką wlewu oleju i korkiem.Montaż pokrywy odbywa się poprzez uszczelkę.Osłona chroni elementy rozrządu, zawory i sprężyny przed zabrudzeniem i uszkodzeniem, a także zapobiega rozlaniu oleju w czasie jazdy samochodu.
Konstrukcja głowicy cylindrów
Montaż głowicy cylindrów na bloku odbywa się za pomocą kołków lub śrub.Kołki są bardziej preferowane w przypadku bloków aluminiowych, ponieważ zapewniają niezawodny zacisk na głowie i równomiernie rozkładają obciążenia w korpusie bloku.
Głowice cylindrów silników chłodzonych powietrzem (motocykl, skuter i inne) posiadają żebra na zewnętrznej powierzchni - obecność żeber znacznie zwiększa powierzchnię głowicy, zapewniając jej skuteczne chłodzenie przez napływający strumień powietrza.
Zagadnienia konserwacji, naprawy i wymiany głowicy cylindrów
Głowica cylindrów i zamontowane na niej elementy poddawane są znacznym obciążeniom, co prowadzi do ich intensywnego zużycia i awarii.Z reguły awarie samej głowicy są rzadkie - są to różne odkształcenia, pęknięcia, uszkodzenia spowodowane korozją itp. Do wymiany należy wybrać głowicę tego samego typu i numeru katalogowego, w przeciwnym razie część po prostu nie wpadnie miejsce (bez modyfikacji).
Najczęściej awarie głowicy cylindrów występują w zainstalowanych na niej układach - rozrząd, smarowanie itp. Zwykle jest to zużycie gniazd zaworowych i tulei, samych zaworów, części napędowych, wałka rozrządu itp. We wszystkich tych przypadkach uszkodzone części są wymieniane lub naprawiony.Jednak w warsztacie niektóre rodzaje napraw są trudne do wykonania, np. wciskanie i wciskanie tulei prowadnic zaworów, docieranie gniazd zaworów i inne prace możliwe są tylko przy użyciu specjalnego narzędzia.
Szczególną uwagę należy zwrócić na prawidłowy montaż głowicy cylindrów.Należy pamiętać, że uszczelka głowicy cylindra jest jednorazowa, należy ją wymienić w przypadku demontażu głowicy, ponowny montaż tej części jest niedopuszczalny.Podczas montażu głowicy cylindrów należy zachować odpowiednią kolejność dokręcania elementów mocujących (śruby lub kołki): zwykle prace rozpoczynają się od środka głowicy ruchem w kierunku krawędzi.Dzięki temu dokręceniu obciążenie głowy jest równomiernie rozłożone i zapobiega się niedopuszczalnym odkształceniom.
W trakcie eksploatacji samochodu konserwację głowicy oraz znajdujących się w niej układów należy wykonywać zgodnie z instrukcją i zaleceniami producenta.Dzięki terminowej konserwacji i naprawie głowica cylindrów i cały silnik będą działać niezawodnie i wydajnie.
Czas publikacji: 21 sierpnia 2023 r