Hlava válců spalovacího motoru

Pojem „hlava válců“ nevznikl náhodou. Stejně jako v lidské hlavě se nejsložitější a nejdůležitější akce spalovacího motoru odehrávají v hlavě válců. Hlava válců je tedy součástí spalovacího motoru, umístěná v jeho horní (horní) části. Je propleten vzduchovými svody sacího a výfukového traktu, obsahuje části ventilového mechanismu, vstřikovače a zapalovací svíčky nebo žhavicí svíčky. Hlava válců pokrývá horní část bloku válců. Hlava může být jedna pro celý motor, zvlášť pro každý válec nebo zvlášť pro samostatnou řadu válců (motor ve tvaru V). Připevněno k bloku válců pomocí šroubů nebo šroubů.

Funkce hlavy válců

• Tvoří spalovací prostor - tvoří kompresní prostor nebo jeho část.
• Poskytuje výměnu náplně válce (4taktní motor).
• Zajišťuje chlazení spalovací komory, zapalovacích svíček a ventilů.
• Uzavírá plynovou a vodotěsnou spalovací komoru.
• Zajišťuje umístění zapalovací svíčky nebo vstřikovače.
• Zachycuje a usměrňuje tlak spalování - vysoké napětí.

Rozdělení hlav válců

• Hlavy válců pro dvoudobé a čtyřtaktní motory.
• Hlavy válců pro zážehové a vznětové motory.
• Hlavy chlazené vzduchem nebo vodou.
• Oddělené hlavy pro jeden válec, hlava pro řadový motor nebo motor ve tvaru V.
• Časování hlavy válců a ventilů.

Těsnění hlavy válců

Mezi hlavou válců a blokem válců je těsnění, které hermeticky utěsňuje spalovací komoru a zabraňuje úniku (míchání) oleje a chladicí kapaliny. Těsnění dělíme na takzvané kovové a kombinované.

Kovová, tedy měděná nebo hliníková těsnění, se používají v malých, vysokorychlostních, vzduchem chlazených motorech (skútry, dvoudobé motocykly do 250 ccm). Vodou chlazené motory používají těsnění, které se skládá z organických vláken bohatých na grafit spojených na plastovém podkladu uloženém na kovovém nosiči.

Kryt hlavy válců

Důležitou součástí hlavy válců je také kryt, který zakrývá ventilový rozvod a zabraňuje úniku oleje do prostředí motoru.

Hlavní charakteristiky hlavy válců dvoudobého motoru

Hlava válců u dvoudobých motorů je obvykle jednoduchá, chlazená vzduchem (na povrchu má žebra) nebo kapalinou. Spalovací komora může být symetrická, bikonvexní nebo kulatá, často s mezerou proti klepání. Závit zapalovací svíčky je umístěn na ose válce. Může být vyroben ze šedé litiny (staré konstrukce motoru) nebo slitiny hliníku (v současné době se používá). Připojení hlavy dvoudobého motoru k bloku válců může být závitové, přírubové, spojené utahovacími šrouby nebo dokonce plnou hlavou.

Hlavní charakteristiky hlavy válců čtyřdobého motoru

Konstrukce hlavy u čtyřdobých motorů musí zajistit i změnu zdvihového objemu válců motoru. Obsahuje vstupní a výstupní kanály, části mechanismu rozvodu plynu, které ovládají ventily, samotné ventily spolu s jejich sedlem a vedením, závity pro upevnění zapalovací svíčky a trysek, kanály pro průtok mazacích a chladicích médií. Je také součástí spalovací komory. Proto je ve srovnání s hlavou válců dvoudobého motoru designově i tvarově nepoměrně složitější. Hlava válců čtyřdobého motoru je vyrobena buď z šedé jemnozrnné litiny, nebo legované litiny, nebo kované oceli - tzv. ocelolitiny nebo slitin hliníku pro motory chlazené kapalinou. Vzduchem chlazené motory používají hliníkové slitiny nebo litinu. Litina se jako materiál hlavy téměř nepoužívá a byla nahrazena hliníkovou slitinou. Rozhodujícím aspektem výroby lehkých kovů není ani tak nízká hmotnost, jako vynikající tepelná vodivost. Vzhledem k tomu, že spalovací proces probíhá v hlavě válců a výsledkem je intenzivní teplo v této části motoru, musí být teplo co nejdříve předáno chladicí kapalině. A pak je hliníková slitina velmi vhodným materiálem.

Spalovací komora

Velmi důležitou součástí hlavy válců je také spalovací komora. Musí mít správný tvar. Hlavní požadavky na spalovací komoru jsou:

• Kompaktnost, která omezuje tepelné ztráty.
• Povolte použití maximálního počtu ventilů nebo dostatečné velikosti ventilů.
• Optimální otevření plnění válce.
• Umístěte svíčku na nejbohatší místo na konci stlačení.
• Prevence klepání zapalování.
• Potlačení hotspotů.

Tyto požadavky jsou velmi důležité, protože spalovací komora ovlivňuje tvorbu uhlovodíků, určuje průběh spalování, spotřebu paliva, hluk při spalování a točivý moment. Spalovací komora také určuje maximální kompresní poměr a ovlivňuje tepelné ztráty.

Tvary spalovací komory

a - koupelna, b - polokulový, c - klín, d - Asymetrické polokulové, e - Heronov-v pieste

Vstup a výstup

Sací i výfukové kanály končí sedlem ventilu buď přímo v hlavě válců, nebo s vloženým sedlem. Přímé sedlo ventilu je vytvořeno přímo v materiálu hlavy nebo může být takzvaně. in-line sedlo z vysoce kvalitních slitinových materiálů. Kontaktní povrchy jsou přesně vybroušeny. Úhel zkosení sedla ventilu je nejčastěji 45 °, protože tato hodnota dosahuje dobré těsnosti, když je ventil zavřený a sedlo je samočisticí. Sací ventily jsou někdy nakloněny o 30 ° pro lepší průtok v oblasti sedla.

Vedení ventilů

Ventily se pohybují ve vedení ventilů. Vodítka ventilů mohou být vyrobena z litiny, slitiny hliníku a bronzu nebo přímo z materiálu hlavy válců.

Ventily v hlavě válců motoru

Pohybují se v průvodcích a samotné ventily spočívají na sedadlech. Ventil jako součást regulačního ventilu pro pístové spalovací motory je během provozu vystaven mechanickému a tepelnému namáhání. Z mechanického hlediska je ze všeho nejvíce zatěžován tlakem spalin ve spalovací komoře, jakož i řídicí silou směrovanou z vačky (zvedáku), setrvačnou silou při vratném pohybu, jakož i mechanické tření. moje maličkost. Tepelné napětí je stejně důležité, protože ventil je ovlivňován především teplotou ve spalovací komoře a také teplotou kolem proudících horkých spalin (výfukové ventily). Právě výfukové ventily, zejména u přeplňovaných motorů, jsou vystaveny extrémnímu tepelnému zatížení a místní teplota může dosáhnout 900 ° C. Teplo lze přenášet na sedlo se zavřeným ventilem a na dřík ventilu. Přenos tepla z hlavy na dřík lze zvýšit naplněním dutiny uvnitř ventilu vhodným materiálem. Nejčastěji se používá zkapalněný plyn sodný, který vyplní dutinu dříku pouze do poloviny, takže při pohybu ventilu se vnitřní část intenzivně propláchne kapalinou. Dutina dříku u menších (osobních) motorů je vyrobena vyvrtáním otvoru; v případě větších motorů může být část hlavy ventilu také dutá. Vřeteno ventilu je obvykle pochromováno. Tepelné zatížení tedy není u různých ventilů stejné, závisí také na samotném spalovacím procesu a způsobuje ve ventilu tepelná napětí.

Hlavy sacích ventilů mají obvykle větší průměr než výfukové ventily. Při lichém počtu ventilů (3, 5) je více sacích ventilů na válec než výfukových. Je to dáno požadavkem na dosažení maximálního možného - optimálního měrného výkonu a tedy co nejlepšího plnění válce hořlavou směsí paliva a vzduchu.

Na výrobu sacích ventilů se používají především oceli s perlitovou strukturou, legované křemíkem, niklem, wolframem atd. Někdy se používá slitina titanu. Výfukové ventily vystavené tepelnému namáhání jsou vyrobeny z vysoce legovaných (chromniklových) ocelí s austenitickou strukturou. K sedlu sedadla je přivařena tvrzená nástrojová ocel nebo jiný speciální materiál. stellit (tvárná slitina kobaltu s chromem, uhlíkem, wolframem nebo jinými prvky).

Dvouventilová hlava válců

Tříventilová hlava válců

Čtyřventilová hlava válců

Pětiventilová hlava válců