Головки цилиндров

Головки блока цилиндров закрывают цилиндры, являясь их крышками. Они могут отливаться из легированного чугуна (двигатели ЗИЛ-645, Д-245.12, ЯМЗ) или алюминиевого сплава (двигатели автомобилей «Жигули», «Волга», «ГАЗель», ИЖ-2126). Для предотвращения коробления и снятия остаточных напряжений головки при изготовлении подвергают искусственному старению. Головки выполняют общими для целого ряда цилиндров у рядных и V образных двигателей (кроме двигателей автомобиля КамАЗ, у которых головки делаются раздельными на каждый цилиндр).

Головки цилиндров на каждый цилиндр лучше отводят тепло, но у них усложнено устройство привода клапанов, затруднена герметизация соединений впускных и выпускных труб. Каждая головка закрывается отдельно литой алюминиевой крышкой, под которой установлена уплотнительная прокладка из маслостойкой резины с пробковой крошкой. На нижней привалочной плоскости головки проточена кольцевая канавка, в которой запрессовано стальное кольцо. При креплении головки это кольцо вжимается в прокладку, деформируя ее, и этим создавая надежный газовый стык. Отверстие для прохода масла и охлаждающей жидкости из блока цилиндров в головку, а также головка по контуру уплотнены специальной резиновой прокладкой.

Конструкция. Самую простую конструкцию имеют головки цилиндров двигателей с нижним расположением клапанов. Эти головки имеют рубашки охлаждения, кроме того, и них находятся камеры сгорания и отверстия для установки свечей зажигания.

Несколько более сложную конструкцию имеют головки цилиндров, выполненные для всего ряда цилиндров. Кроме камер сгорания они имеют каналы для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов, гнезда впускных и выпускных клапанов. Они изготавливаются из чугуна и запрессовываются в тело головки. Кроме того, в них выполнены гнезда для установки свечей зажигания или форсунок, запрессованы направляющие втулки клапанов и установлены оси коромысел для открытия клапанов. В головке блока имеются водяные рубашки, отверстия для прохода штанг, каналы для подвода масла и каналы для сообщения рубашки охлаждения головки блока с рубашкой охлаждения блока цилиндров.

Головки цилиндров из алюминиевого сплава улучшают отвод теплоты и дают возможность повысить степень сжатия на 0,2...0,3 единицы без опасности появления детонации рабочей смеси.

Форма камеры сгорания. Конструкция головки блока цилиндров во многом зависит от формы камеры сгорания и расположения клапанов. Форма камеры сгорания оказывает большое влияние на характер протеканий рабочего процесса, а именно, смесеобразование, сгорание рабочей смеси, степень сжатия в двигателе. Форма камеры сгорания и место ее выполнения зависят от топлива, на котором работают двигатели. У карбюраторных двигателей камеры сгорания выполняются, как правило, в головке блока, у дизелей — в головкё поршня. У некоторых карбюраторных двигателей в днищах поршней выполняются углубления для увеличения объема камер сгорания (двигатель ЗМЗ-4061).

Наибольшее распространение в карбюраторных двигателях получили камеры сгорания полусферические (рис. 3.4, схема //) и клиновые (схема ///). При нижнем расположении клапанов камеры сгорания имеют Г-образную форму (схема IV}.

На дизелях применяются неразделенные камеры сгорания (схемы Ки VI} и разделенные (схемы VII и VIII).

Размещение положительного электрода сферической формы (2) относительно поверхности (1) камеры сгорания типа MAN. Камера с прямым впрыском и пленочным смесеобразованием, при пленочном смесеобразовании камеру сгорания выполняют тарелкообразной. Струя топлива из форсунки, ввиду малого расстояния, достигает дна камеры и оседает в виде пленки.

Неразделенные камеры сгорания выполняются в головке поршня. Им придается форма, обеспечивающая завихрение впрыскиваемого топлива, что необходимо для ускорения распыления и испарения, а следовательно, более полного сгорания топлива. В камеру сгорания включается также объем, заключенный между днищем поршня и нижней плоскостью головки блока при нахождении поршня в верхней мертвой точке.

Разделенные камеры сгорания имеют сложное устройство. Форсунки 5 в них устанавливаются в предкамере 6 или в вихревой камере 8. Впрыск и воспламенение топлива происходит в предкамере или вихревой камере, из которых в виде горящего факела оно подается в основную камеру сгорания 7. Такое устройство камер сгорания обеспечивает более полное сгорание топлива, но усложняет конструкцию головки.

При расположении распределительных валов на головке блока для них выполняются пять опор под шейки. Опоры выполняются разъемными. Верхняя половина находится в корпусах подшипников. Отверстия в опорах обрабатывают в сборе с корпусами подшипников, поэтому они невзаимозаменяемые.

Головки цилиндров различных моделей имеют свои особенности. Так, головки цилиндров двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 отлиты из алюминиевого сплава и являются общими для всех цилиндров. Каналы для впускных и выпускных клапанов выполнены раздельно: для восьми впускных клапанов — справа, а для восьми выпускных — слева.