Hlava valca spaľovacieho motora

Pojem „hlava valcov“ nevznikol náhodou. Rovnako ako v ľudskej hlave, najzložitejšie a najdôležitejšie činnosti spaľovacieho motora prebiehajú v hlave valcov. Hlava valcov je teda súčasťou spaľovacieho motora, nachádza sa v jeho hornej (hornej) časti. Je prepletený vzduchovými potrubiami sacieho a výfukového traktu, obsahuje časti ventilového mechanizmu, vstrekovače a zapaľovacie alebo žeraviace sviečky. Hlava valcov pokrýva hornú časť bloku valcov. Hlava môže byť jedna pre celý motor, samostatne pre každý valec alebo samostatne pre samostatný rad valcov (motor v tvare V). Upevnené na bloku valcov pomocou skrutiek alebo skrutiek.

Funkcie hlavy valcov

• Tvorí spaľovací priestor - tvorí kompresný priestor alebo jeho časť.
• Poskytuje výmenu náplne valca (4-taktný motor).
• Poskytuje chladenie spaľovacej komory, zapaľovacích sviečok a ventilov.
• Zatvorí spaľovaciu komoru plynotesnou a vodotesnou.
• Zabezpečuje umiestnenie zapaľovacej sviečky alebo vstrekovača.
• Zachytáva a usmerňuje tlak spaľovania - vysoké napätie.

Rozdelenie hláv valcov

• Hlavy valcov pre dvojtaktné a štvortaktné motory.
• Hlavy valcov pre zážihové a vznetové motory.
• Vzduchom alebo vodou chladené hlavy.
• Oddelené hlavy pre jeden valec, hlava pre radový motor alebo motor v tvare V.
• Časovanie hlavy valcov a ventilov.

Tesnenie hlavy valcov

Medzi hlavou valca a blokom valca je tesnenie, ktoré hermeticky utesňuje spaľovaciu komoru a zabraňuje úniku (zmiešaniu) oleja a chladiacej kvapaliny. Tesnenia rozdeľujeme na takzvané kovové a kombinované.

Kovové, teda medené alebo hliníkové tesnenia, sa používajú v malých, vysokorýchlostných, vzduchom chladených motoroch (skútre, dvojtaktné motocykle do 250 ccm). Vodou chladené motory používajú tesnenie, ktoré pozostáva z organických vlákien bohatých na grafit viazaných na plastovom základe uloženom na kovovom nosiči.

Kryt hlavy valca

Dôležitou súčasťou hlavy valcov je tiež kryt, ktorý zakrýva ventilový rozvod a zabraňuje úniku oleja do prostredia motora.

Hlavné charakteristiky hlavy valcov dvojtaktného motora

Hlava valcov dvojtaktných motorov je spravidla jednoduchá, vzduchom chladená (na povrchu rebrovaná) alebo kvapalná. Spaľovacia komora môže byť symetrická, bikonvexná alebo kruhová, často s medzerou proti klepaniu. Závit zapaľovacej sviečky je umiestnený na osi valca. Môže byť vyrobený zo sivej liatiny (staré konštrukcie motora) alebo zliatiny hliníka (v súčasnosti sa používa). Pripojenie hlavy dvojtaktného motora k bloku valcov môže byť závitové, prírubové, spojené s uťahovacími skrutkami alebo dokonca pevnou hlavou.

Hlavné charakteristiky hlavy valcov štvortaktného motora

Konštrukcia hlavy pre štvortaktné motory musí zabezpečiť aj zmenu zdvihového objemu valcov motora. Obsahuje vstupné a výstupné kanály, časti mechanizmu distribúcie plynu, ktoré ovládajú ventily, samotné ventily spolu s ich sedlami a vedeniami, závity na upevnenie zapaľovacej sviečky a dýzy, kanály pre prietok mazacieho a chladiaceho média. Je tiež súčasťou spaľovacej komory. Preto je dizajnovo a tvarovo nepomerne zložitejší v porovnaní s hlavou valcov dvojtaktného motora. Hlava valcov štvortaktného motora je vyrobená buď zo sivej jemnozrnnej liatiny, alebo legovanej liatiny, alebo z kovanej ocele - takzvanej liatiny alebo zliatin hliníka pre motory chladené kvapalinou. Vzduchom chladené motory používajú hliníkové zliatiny alebo liatinu. Liatina sa takmer vôbec nepoužíva ako materiál hlavy a bola nahradená hliníkovou zliatinou. Rozhodujúcim aspektom pri výrobe ľahkých kovov nie je ani tak nízka hmotnosť, ako vynikajúca tepelná vodivosť. Keďže spaľovací proces prebieha v hlave valcov a výsledkom je intenzívne teplo v tejto časti motora, teplo sa musí čo najskôr preniesť do chladiacej kvapaliny. A potom je hliníková zliatina veľmi vhodným materiálom.

Spaľovacia komora

Veľmi dôležitou súčasťou hlavy valcov je aj spaľovacia komora. Musí mať správny tvar. Hlavné požiadavky na spaľovaciu komoru sú:

• Kompaktnosť, ktorá obmedzuje tepelné straty.
• Povoľte použitie maximálneho počtu ventilov alebo dostatočnej veľkosti ventilov.
• Optimálne otvorenie náplne valca.
• Na konci stlačenia umiestnite sviečku na najbohatšie miesto.
• Prevencia detonačného zapálenia.
• Potlačenie hotspotov.

Tieto požiadavky sú veľmi dôležité, pretože spaľovacia komora ovplyvňuje tvorbu uhľovodíkov, určuje priebeh spaľovania, spotrebu paliva, hluk spaľovania a krútiaci moment. Spaľovacia komora tiež určuje maximálny kompresný pomer a ovplyvňuje tepelné straty.

Tvary spaľovacej komory

a - kúpeľňa, b - pologuľový, c - klin, d - asymetrické pologuľové, e - Heronov-v pieste

Vstup a výstup

Sací aj výfukový otvor je ukončený ventilovým sedlom buď priamo v hlave valcov, alebo s vloženým sedlom. Rovné sedlo ventilu je vytvorené priamo v materiáli hlavy alebo môže byť takzvané. radové sedlo vyrobené z vysoko kvalitných zliatinových materiálov. Kontaktné povrchy sú presne vybrúsené na mieru. Uhol skosenia sedla ventilu je najčastejšie 45 °, pretože táto hodnota dosahuje dobrú tesnosť, keď je ventil zatvorený a sedlo je samočistiace. Nasávacie ventily sú niekedy naklonené o 30 °, aby sa dosiahol lepší prietok v oblasti sedadla.

Vodítka ventilov

Ventily sa pohybujú vo vodidlách ventilov. Vodidlá ventilov môžu byť vyrobené z liatiny, zliatiny hliníka a bronzu alebo môžu byť vyrobené priamo z materiálu hlavy valcov.

Ventily v hlave valcov motora

Pohybujú sa vo vodidlách a samotné ventily spočívajú na sedadlách. Ventil ako súčasť regulačného ventilu pre piestové spaľovacie motory je počas prevádzky vystavený mechanickému a tepelnému namáhaniu. Z mechanického hľadiska je predovšetkým zaťažený tlakom spalín v spaľovacej komore, ako aj riadiacou silou smerovanou z vačky (zdviháka), zotrvačnou silou pri vratnom pohybe, ako aj mechanické trenie. ja sám. Tepelné napätie je rovnako dôležité, pretože ventil je ovplyvnený predovšetkým teplotou v spaľovacej komore, ako aj teplotou okolo prúdiacich horúcich spalín (výfukové ventily). Práve výfukové ventily, najmä v preplňovaných motoroch, sú vystavené extrémnemu tepelnému zaťaženiu a miestna teplota môže dosiahnuť 900 ° C. Teplo je možné prenášať na sedlo so zatvoreným ventilom a na drieku ventilu. Prenos tepla z hlavy na driek je možné zvýšiť vyplnením dutiny vo vnútri ventilu vhodným materiálom. Najčastejšie sa používa skvapalnený plynný sodík, ktorý vyplní dutinu drieku len do polovice, takže keď sa ventil pohybuje, vnútorná časť sa intenzívne prepláchne kvapalinou. Dutina drieku v menších (osobných) motoroch je vyrobená vyvŕtaním otvoru; v prípade väčších motorov môže byť časť hlavy ventilov tiež dutá. Vreteno ventilu je zvyčajne pochrómované. Tepelné zaťaženie teda nie je pre rôzne ventily rovnaké, závisí to aj od samotného procesu spaľovania a spôsobuje tepelné napätie vo ventile.

Hlavy sacích ventilov majú zvyčajne väčší priemer ako výfukové ventily. Pri nepárnom počte ventilov (3, 5) je viac sacích ventilov na valec ako výfukových ventilov. Je to dané požiadavkou dosiahnuť maximálny možný - optimálny merný výkon a teda čo najlepšie naplnenie valca horľavou zmesou paliva a vzduchu.

Na výrobu sacích ventilov sa používajú hlavne ocele s perlitovou štruktúrou, legované kremíkom, niklom, volfrámom atď. Niekedy sa používa zliatina titánu. Výfukové ventily vystavené tepelnému namáhaniu sú vyrobené z vysoko legovaných (chrómniklových) ocelí s austenitickou štruktúrou. K sedlu sedadla je privarená kalená nástrojová oceľ alebo iný špeciálny materiál. stellit (kujná zliatina kobaltu s chrómom, uhlíkom, volfrámom alebo inými prvkami).

Dvojventilová hlava valcov

Hlava valca s tromi ventilmi

Hlava valca so štyrmi ventilmi

Hlava valca s piatimi ventilmi