Głowica cylindrów: niezawodny partner bloku

golovka_bloka_tsilindrov_3

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 silników wielocylindrowych rzędowych;
• Indywidualne głowice cylindrów w silnikach jedno-, dwu- i wielocylindrowych rzędowych, w kształcie litery V i innych.

golovka_bloka_tsilindrov_6

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

golovka_bloka_tsilindrov_8

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.

golovka_bloka_tsilindrov_1

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