Что такое головка двигателя
Головка Блока Цилиндров ГБЦ, Конструкция Устройства и Назначение Работы в Двигателе ДВС, Схема Составных Частей
Любой мотор имеет сложную структуру, каждый элемент которой необходим для выполнения определенной задачи. Один из таких элементов – головка блока цилиндра.
ГБЦ является главным узлом в любом автомобиле или мотоцикле. Устройство необходимо для того, чтобы контролировать в двигателе внутреннего сгорания вывод газов. По своей природе головка блока цилиндров является крышкой, закрывающей сам блок. Крышка гбц создаётся из алюминиевых сплавов, также она может быть изготовлена из чугуна. На производстве головку блока цилиндров подвергают процессу искусственного старения. Количество ГБЦ напрямую зависит от типа ДВС, если он V-образного типа, на каждый ряд используется отдельная головка.
Работа гбц очень сильно зависит от степени уплотненности головки с блоком цилиндров. Этим объясняется то, что верхняя часть этой детали немного уже, в сравнении с нижней. Уплотнительная прокладка располагается между головкой и самим блоком цилиндров.
Установка и фиксирование головки цилиндров осуществляется при помощи штифтов, которые предназначены для закрепления детали. Правильность монтажа сильно влияет на дальнейшую работу ГБЦ. Для каждого транспортного средства в инструкции указан свой регламент. По этой причине не стоит заимствовать схему монтажа головки с иномарки для машины отечественного производства. Не стоит забывать о том, что штифты имеют определенный порядок затяжки, вместе с этим указан требуемый момент закручивания. Для правильной установки головки блока цилиндра используется специальный инструмент – динамометрический ключ.
При установке и затяжке ГБЦ следует в первую очередь опираться на инструкцию по установке, а не грубую физическую силу. Если перетянуть головку цилиндра – возможно повреждение уплотнительной прокладки, масляного канала ГБЦ и других, не менее важных составляющих этой системы. Например, головка в цилиндрах может треснуть, измениться в размерах, от работы этого элемента зависит вся работа двигателя, и как следствие, транспортного средства в целом.
Особенности конструкции
Конструкция головки цилиндров не такая простая, какой кажется на первый взгляд. Ниже будут описаны все составляющие этой детали.
В настоящее время все элементы головки блока цилиндра изготавливаются из алюминиевых сплавов, раньше для этой же цели использовали легированный чугун. Некоторые транспортные средства до сих пор оснащены чугунной головкой цилиндров. Объясняется это тем, что чугун наиболее оправдан для очень высоких или очень низких температур. Алюминиевые сплавы наиболее подвержены деформации из-за перепада температур. Размеры ГБЦ во время работы двигателя изменяются из-за повышенной температуры.
ГБЦ состоит из следующих элементов.
- Уплотнительная прокладка.
- Газораспределительный механизм.
- Корпус головки цилиндра, именно здесь находятся все механизма и патрубки системы охлаждения, масляные провода и камера сгорания.
- Отсеки, в которые в последующем монтируются свечи зажигания.
- Привод газораспределительного механизма.
- Камера сгорания, где осуществляется процесс горения топлива.
- Тут же находятся посадочные плоскости, которые дают возможность выпускать переработанные газы.
Следует рассказать более подробно о каждом из этих элементов. Клапаны ГБЦ находятся в 1 ряду, каждый из которых наклонён к цилиндрам на двадцать градусов. В автомобилях последнего поколения может использовать несколько другой принцип устройства ГБЦ, но в целом, все примерно одинаково.
Более подробно стоит рассказать об уплотнительной прокладке, основа который это армированный асбест. Изготовление этого элемента именно из такого материала объясняется высокими температурами во время работы двигателя внутреннего сгорания, также на прокладку оказывается большое давление. Прокладка из армированного асбеста в состоянии обеспечить герметичность всех каналов и систем мотора.
Если разобрать переднюю часть этого устройства, то можно увидеть, что здесь располагается привод газораспределительного механизма вместе с натяжителем цепи. Камеры сгорания имеют тесный контакт с блоком, по этой причине их обрабатывают механическим путём. Объёмы камер для сжатия несколько меньше, чем размеры поршней. Объясняется это тем, что во время работы ДВС, в момент поднятия поршней, такая конструкция даёт возможность воздушным смесям закручиваться. В итоге улучшается сам процесс сгорания топлива.
На левом участке головки цилиндра располагаются отверстия для свеч зажигания, здесь же монтируются системы для опоры рычага, опорные шайбы. Наверху ГБЦ имеется крышка, которая крепится к остальному корпусу при помощи болтов.
В ГБЦ присутствуют несъёмные элементы. Седла клапанов, которые необходимы для герметичности газораспределительного механизма, здесь же находятся направляющие втулки. Следует принять к сведению, что эти элементы монтировались при помощи прессовки. То есть заменить их в домашних условиях невозможно, потребуется обращаться в сервисный центр или использовать специальное оборудование.
Некоторые автовладельцы пытаются заняться ремонтным работами ГБЦ самостоятельно, однако делать этого не рекомендуется, в противном случае возможны негативные последствия.
- Головка цилиндра может измениться по форме, в итоге будет нарушена герметичность клапанов и камеры сгорания.
- Из-за неправильного нагрева, головка цилиндра станет непригодной к эксплуатации.
- Возможно образование трещин и микротрещин, исправная работа мотора с которыми станет невозможной.
Ремонтные работы несъёмных элементов в домашних условиях могут привести к тому, что придётся приобретать новую ГБЦ. Никто не говорит, что грамотный специалист не сможет отремонтировать одну из этих деталей, однако сделать это получается далеко не всегда.
Диагностика и ТО
Рано или поздно любому механизму в транспортном средстве потребуется диагностика и техническое обслуживание, ГБЦ не является каким-либо исключением из правил. В этом вопросе главная задача владельца транспортного средства периодически заниматься диагностикой тех элементов, которые чаще всего выходят из строя.
- Клапаны и их сальники.
- Уплотнительная прокладка.
Особое внимание следует уделить прокладке, если она износилась, рабочие жидкости могут смешиваться, что приведет к поломке двигателя. При попадании охладительной жидкости в рабочее масло, она будет бурлить. Со временем это приведет к невозможности запуска мотора. В этом случае главным сигналом будет датчик температуры, который покажет кипение ДВС. Оценить ситуацию можно также сняв свечи зажигания. Зачем необходимы ремонтные работы? Чаще всего демонтаж головки цилиндров избежать не удастся в следующих случаях.
- Изменилась высота гбц.
- Возникла потребность отпрессовать клапаны и седла.
- Один или несколько клапанов перестали функционировать и нуждаются в замене.
- Требуется шлифовка крышки.
- Требуется заменить уплотнительную прокладку.
- Необходимо избавиться от микротрещин.
Если понимать, к чему приведет каждый шаг, и иметь необходимые инструменты, можно заниматься ремонтными работами ГБЦ и в домашних условиях, однако даже самое высокотехнологичное оборудование в руках неопытного владельца не поможет исправить проблему.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Flathead engine - Википедия
Двигатель с боковым клапаном и поперечным потоком Обычное расположение L-образной головки Всплывающие поршни могут быть использованы для увеличения степени сжатия Плоская голова с бурной головой РикардоДвигатель с плоской головкой , , в противном случае двигатель с боковым клапаном , [1] [2] - это двигатель внутреннего сгорания с тарельчатыми клапанами, содержащимися в блоке двигателя, а не в головке цилиндров, как в верхнем клапане двигатель.
Плоские головки - это ранняя концепция дизайна, которая в основном вышла из употребления, но в настоящее время они переживают возрождение в малооборотных авиационных двигателях, таких как D-Motor. [3]
Конструкция бокового клапана [править]
Редуктор клапана содержит распределительный вал, расположенный низко в блоке цилиндров, который управляет тарельчатыми клапанами через толкатели и короткие толкатели (или иногда вообще без толкателей). Система с плоской головкой устраняет необходимость в дополнительных компонентах клапанного механизма, таких как длинные толкатели, коромысла, верхние клапаны или верхние распределительные валы. [4] Боковые клапаны, как правило, расположены рядом, расположены на одной стороне цилиндра (ов), хотя некоторые плоские головки используют менее распространенный вариант с «поперечным потоком» «Т-образной головкой».В двигателе с Т-образной головкой выхлопные газы выходят с противоположной стороны цилиндра от впускного клапана.
Камера сгорания бокового клапана двигателя находится не над поршнем (как в двигателе OHV (верхний клапан)), а сбоку, над клапанами. Свеча зажигания может быть расположена над поршнем (как в двигателе OHV) или над клапанами; но конструкции самолетов с двумя заглушками на цилиндр могут использовать одну или обе позиции. [5]
«Всплывающие поршни» могут использоваться с совместимыми головками для увеличения степени сжатия и улучшения формы камеры сгорания для предотвращения детонации. [6] «Всплывающие» поршни называются так потому, что при tdc они выступают над верхней частью блока цилиндров.
Преимущества [править]
Преимущества двигателя с боковым клапаном включают в себя: простоту, надежность, малое количество деталей, низкую стоимость, малый вес, компактность, чувствительную низкоскоростную мощность, низкий механический шум двигателя и нечувствительность к низкооктановому топливу. Отсутствие сложного клапанного механизма позволяет создать компактный двигатель, который дешев в изготовлении, поскольку головка цилиндра может быть немного больше, чем простая металлическая отливка.Эти преимущества объясняют, почему двигатели с боковым клапаном использовались для легковых, грузовых автомобилей и сельскохозяйственных двигателей в течение многих лет, в то время как конструкции OHV стали использоваться только для высокопроизводительных применений, таких как самолеты, роскошные автомобили, спортивные автомобили и некоторые мотоциклы.
В верхней мертвой точке поршень оказывается очень близко к плоской части головки цилиндра, расположенной выше, и возникающая в результате раздавливания турбулентность обеспечивает отличное смешивание топлива и воздуха. Особенностью конструкции бокового клапана (особенно полезной для авиационного двигателя) является то, что если клапан закроется в своей направляющей и останется частично открытым, поршень не будет поврежден, и двигатель продолжит безопасную работу на других своих цилиндрах.
Недостатки [править]
Основными недостатками двигателя с боковым клапаном являются плохой расход газа, плохая форма камеры сгорания и низкая степень сжатия, что приводит к низкооборотному двигателю с низкой выходной мощностью [7] и низкой эффективностью. [8] Поскольку двигатели с боковым клапаном не сжигают топливо эффективно, они страдают от высоких выбросов углеводородов. [9]
Двигатели с боковым клапаном могут использоваться только для двигателей, работающих по принципу Отто.Форма камеры сгорания не подходит для дизельных двигателей. [10]. Поскольку выхлопные газы проходят длинный путь, чтобы покинуть двигатель, существует тенденция перегрева двигателя. (Примечание: это верно для V-образных плоских двигателей, но меньше проблем для рядных двигателей, которые обычно имеют впускной и выпускной патрубки на одной стороне блока цилиндров.) Хотя двигатель с боковым клапаном может безопасно работать на высокой скорости, его объемная эффективность быстро ухудшается, поэтому высокая выходная мощность на скорости невозможна. Высокая объемная эффективность была менее важна для ранних автомобилей, потому что их двигатели редко выдерживали расширенные высокие скорости, но проектировщики, стремящиеся к более высокой выходной мощности, были вынуждены отказаться от бокового клапана. Компромиссом, использованным Jeep, Rover, Landrover и Rolls-Royce Willys в 1950-х годах, была «F-головка» (или «впускной-выпускной» клапан), которая имеет один боковой клапан и один верхний клапан на цилиндр. [11]Удлиненная камера сгорания плоской головки склонна к воспламенению (или «детонации») при увеличении степени сжатия, но такие усовершенствования, как лазерное зажигание или усиленное микроволновое зажигание, могут помочь предотвратить детонацию. [12] Турбулентные канавки могут увеличить завихрение внутри камеры сгорания, увеличивая тем самым крутящий момент, особенно при низких оборотах. Лучшее смешивание заряда топлива / воздуха улучшает сгорание и помогает предотвратить детонацию. [13] [14] [15] [16]
Развитие плоских технологий стало результатом экспериментов сэра Гарри Рикардо в 1920-х годах, которые улучшили свою эффективность после изучения характеристик газового потока боковые клапаны двигателей. [17] [8] [требуется уточнение ]
Сложность в разработке плоской головки с высокой степенью сжатия означает, что большинство из них имеют конструкцию с искровым зажиганием, а дизели с плоской головкой практически неизвестны.
История и приложения [править]
Расположение боковых клапанов было особенно распространено в Соединенных Штатах и использовалось для автомобильных двигателей, даже для двигателей с высокой удельной выходной мощностью. [10] Конструкции боковых клапанов по-прежнему распространены для многих небольших одноцилиндровых или двухцилиндровых двигателей, таких как газонокосилки, ротаваторы, двухколесные тракторы и другие основные сельскохозяйственные машины. [ цитирование необходимо ]
Плоские машины [править]
многоцилиндровые двигатели с плоской головкой использовались для таких автомобилей, как Ford Model T, двигатель Ford с плоской головкой V8 и двигатель Ford Sidevalve. Cadillac производил плоские двигатели V-16 для своих роскошных автомобилей Series 90 с 1938 по 1940 год. [18] После Второй мировой войны конструкции плоских головок стали вытесняться конструкциями OHV (верхних клапанов). Flatheads больше не были распространены в автомобилях, но они продолжали в более элементарных транспортных средствах, таких как внедорожные военные джипы.В американских заказных автомобилях и кругах хотродов все еще можно увидеть восстановленные образцы ранних моделей Ford с плоской головкой V8. [1] [19]
Плоские авиационные двигатели [править]
Простота, легкость, компактность и надежность могут показаться идеальными для авиационных двигателей, но из-за их низкой эффективности ранние плоские двигатели считались неподходящими. Двумя заметными исключениями были американский противотанковый двигатель Aeronca E-107 1930 года и четырехконтинентальный самолет A40 Continental A40 1931 года, который стал одним из самых популярных двигателей легких самолетов 1930-х годов.Две современные плоские головки - бельгийские D-Motor с плоской четверкой и плоской шестеркой. [20] Это чрезвычайно квадратные и компактные авиационные двигатели с прямым приводом к винту. [21] [22]
Плоские мотоциклы [править]
Модели с плоской головкой использовались на ряде ранних довоенных мотоциклов, в частности американских V-близнецов, таких как Harley-Davidson и Indian, некоторых британских синглах, плоских близнецах BMW и их российских копиях. [23] Кливлендская мотоциклетная компания произвела четырехцилиндровый рядный четырехцилиндровый двигатель для мотоциклов в 1920-х годах. Дэвис, Марлан (29 сентября 2006 года). «Ford Flathead V8 - Плоский Гид Смерти». Hotrod.com . Журнал Hot Rod. Камера сгорания. Извлечено 8 апреля 2014 года. Т-образный двигатель - это ранний тип двигателя внутреннего сгорания, который устарел после Первой мировой войны. Это двигатель с боковым клапаном, который отличается от гораздо более распространенной L-образной головки своим расположением клапанов. Впускные клапаны находятся на одной стороне блока цилиндров, а выпускные клапаны - на другой.При взгляде с конца коленчатого вала, в разрезе, цилиндр и камера сгорания напоминают букву Т, отсюда и название «Т-образная головка». L-образная головка имеет все клапаны на одной стороне. Это была ранняя форма головки цилиндра с перекрестным потоком. Конструкция была очень сложной для своего времени, требуя отдельных распредвалов для работы впускных и выпускных клапанов. Это сделало двигатель намного более дорогим в производстве, чем сопоставимый двигатель с L-образной головкой (плоским). Кроме того, он также был достаточно тяжелым и неэффективным по своему рабочему объему, производя меньше лошадиных сил, чем плоский двигатель или современный двигатель с верхним расположением клапанов сравнимого рабочего объема. Причиной популярности этого дизайна с начала 20-го века до 1920-х годов является тот тип бензина, который продавался в то время, который зажигался при гораздо более низкой температуре, чем современные моторные топлива. Если пары бензина слишком сильно нагреваются или сжимаются слишком сильно, они могут взорваться перед тем, как их зажжет свеча зажигания - состояние, известное как детонация или детонация двигателя. Поскольку детонация была и остается основной причиной катастрофического отказа двигателя, ограничение температуры и сжатия чрезвычайно взрывоопасных паров бензина было критически важным для максимальной надежности двигателя. Т-образная головка решила обе эти проблемы, поместив клапаны в открытые ниши на противоположных сторонах головки цилиндров и, добавив прохладную воду из радиатора, поступает в двигатель непосредственно через впускные клапаны в качестве дополнительной меры безопасности. Таким образом, передача тепла от выпускных отверстий была сведена к минимуму, и дополнительный объем открытых ниш, в которых размещались клапаны, также снизил эффективную степень сжатия двигателя. Таким образом, детонация была устранена, а относительная неэффективность конструкции двигателя была компенсирована достигнутым значительным увеличением надежности и в целом более низкими скоростями движения и гонок, характерными для той эпохи.Эта превосходная надежность сделала дизайн любимым гоночным двигателем в первые дни автогонок, когда надежность двигателя, возможно, имела значение больше, чем максимальная производительность. Поскольку другие конструкции двигателей улучшились в надежности благодаря интенсивной разработке двигателей, сделанной во время Первой мировой войны, присущие T-образным головкам компромиссы в производительности привели к тому, что она быстро потеряла популярность для гоночных приложений. Т-образная головка стала устаревшей на рынке легковых автомобилей благодаря сочетанию достижений двигателей, достигнутых в Первой мировой войне, и введению эффективных антидетонационных составов, таких как тетраэтилсвинец, в начале 1920-х годов.В сочетании эти достижения сделали двигатели с плоской головкой такими же надежными, как и Т-образные головки, и при этом стали более мощными, легкими, более экономичными и более дешевыми в производстве. Однако невероятная надежность Т-образных головок позволяла им эксплуатироваться на тяжелом оборудовании, больших грузовиках и пожарных машинах до тех пор, пока они не были окончательно сняты с производства в 1950-х годах. Этот тип двигателя был найден на автомобилях, таких как Mercedes и Stutz, и последний двигатель с Т-образной головкой, выпускаемый для личных автомобилей, был изготовлен американской компанией Locomobile.В 1918 году компания Pierce-Arrow представила серийный четырехцилиндровый электродвигатель с двумя клапанами (Dual Valve Six), один из немногих, пожалуй, единственных многоклапанных двигателей клапанного типа. Американские LaFrance производили T-образные двигатели для своих пожарных машин до 1950-х годов, хотя в 1940-х годах они также изготавливали двигатели с верхними кулачками. от Jason Medina Треснувшая головка двигателя - это настолько серьезная механическая проблема, что она может серьезно повлиять на способность автомобиля функционировать должным образом или даже работать вообще. Фактически, это может вызвать головную боль практически во всех аспектах работы двигателя. Есть несколько общих симптомов трещины головки двигателя. Много раз, транспортное средство с трещинами головки двигателя, которая является верхней частью или верхним концом блока двигателя автомобиля, будет вытекать моторное масло из трещины части головки.В головке двигателя находится клапанная система, которая заправляется моторным маслом в течение всей работы двигателя. Треснувшая головка двигателя, особенно с большой трещиной, может вытечь масло. Треснувшая головка двигателя позволяет сбросить давление в двигателе, тем самым снижая компрессию двигателя и отрицательно влияя на производительность двигателя. Испытание на сжатие, выполненное на двигателе с потрескавшейся головкой, часто показывает резко уменьшенное сжатие двигателя. Точно так же, как моторное масло может вытекать из треснутой головки двигателя, [охлаждающая жидкость двигателя] (https: // itstillruns.com / what-is-engine-coolant-13579658.html) также может вытечь. Циркуляционная охлаждающая жидкость двигателя, которая проходит через головку двигателя, может вытекать из сильно потрескавшейся головки и привести к перегреву двигателя за счет снижения уровня охлаждающей жидкости двигателя. При работе двигателя автомобиля газы, образующиеся при сгорании двигателя, постоянно воспламеняются и сжигаются, в результате чего образуются выхлопные газы и частицы дыма. Если треснувшая головка двигателя достаточно велика или находится в правильном положении сверху головки, газы, образующиеся при сгорании двигателя, и дым могут просочиться в головку двигателя и вытечь. Много раз, транспортное средство с треснутой головкой двигателя будет пропускать или работать неправильно. Это происходит из-за выходящих газов сгорания, которые могут просачиваться из треснутой головки двигателя, что значительно снижает мощность двигателя и мешает правильному сгоранию смеси воздуха и топлива двигателя. Попытка вернуть степень сжатия с помощью всплывающих поршней может улучшить воздушный поток, если должное внимание уделено зоне переноса и общей поверхности раздела поршня с камерой сгорания. Лучший баланс был предметом споров на протяжении более 60 лет. В настоящее время наиболее популярным подходом является использование большого всплывающего поршня, но с гребешком на стороне, прилегающей к клапанам, чтобы обеспечить чистоту зоны переноса между клапанами и отверстием цилиндра. Икеда, Юджи; Нишияма, ацуши; Канеко, Масаси (5–8 января 2009 г.). Усовершенствованный микроволновый процесс зажигания для топливной смеси при повышенном давлении 1 МПа (PDF). 47-я встреча AIAA по аэрокосмическим наукам, включая форум «Новые горизонты» и аэрокосмическую выставку. Американский институт аэронавтики и космонавтики. п. 1. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июля 2014 года. Извлечено 3 июля 2014 года.
При сгорании, усиленном плазмой, образовалось большое ядро пламени и увеличилась скорость распространения пламени. Например, некоторые Днепр и Урал использовали плоские конструкции, которые BMW лицензировал Советам.
Внешние ссылки [редактировать]
, T-образный двигатель - Wikipedia
Схематический одноцилиндровый T-образный двигатель, от Autocar 1935 г. Четырехцилиндровый автомобильный двигатель Rose 1902 года
Обратите внимание на резьбовые заглушки для доступа, над каждым клапаном Обзор [редактировать]
Устаревание [править]
Примеры [править]
Каковы симптомы трещины головки двигателя?
Утечки масла
Низкое сжатие двигателя
Утечки охлаждающей жидкости
Дым головного двигателя
Двигатель отсутствует
Еще статьи
.