Устройство автомобилей





Головка блока цилиндров



Головка блока цилиндров закрывает цилиндры и обычно служит основой для крепления клапанного механизма, свечей зажигания или форсунок, а также различных узлов и механизмов систем двигателя.
головка блока цилиндров Поскольку головка блока цилиндров является своеобразной крышкой, закрывающей цилиндры, она воспринимает большую тепловую и механическую нагрузку от сгорающих газов, а также от предварительной затяжки болтов или шпилек крепления.

Неблагоприятные условия работы этого узла проявляются и в том, что разные участки головки во время работы двигателя подвержены воздействию разных температур и давления – участки в районе камеры сгорания разогреваются до температуры 1900…2500 ˚С, а участки, по которым проходят каналы и полости с охлаждающей жидкостью, не нагреваются выше 90…95 ˚С. Неравномерный нагрев отдельных участков головки блока приводит к ее объемно-пространственной деформации, что тоже необходимо учитывать при конструировании этой ответственной детали КШМ.

Основные требования, предъявляемые к конструкции головки блока цилиндров:

  • Высокая жесткость, исключающая деформацию от механических нагрузок;
  • Исключение коробления и деформаций от местного перегрева при рабочих температурах;
  • Долговечность;
  • Оптимальные размеры и форма выпускных каналов;
  • Оптимальная форма камеры сгорания;
  • Надежное уплотнение газового стыка;
  • Рациональное размещение деталей и узлов двигателя;
  • Простота конструкции, технологичность изготовления и эксплуатации;
  • Ремонтопригодность;
  • Минимальная масса и габариты.

На конструкцию головки блока цилиндров оказывает влияние форма камеры сгорания, места расположения свечей зажигания или форсунок, их расположение относительно оси цилиндра, количество и расположение клапанов, форма и место нахождения каналов для подвода и отвода газов.

Материал для изготовления головок выбирается в зависимости от типа двигателя. Для двигателей с принудительным воспламенением (карбюраторные, инжекторные) в целях обеспечения бездетонационной работы используют алюминиевые сплавы. В двигателях с воспламенением от сжатия (дизели) используют чугуны, способные переносить высокие температурные и механические нагрузки, необходимые для оптимизации рабочего процесса в дизелях.
Для маломощных дизелей, с целью уменьшения массы, могут применяться головки блока цилиндров из алюминиевых сплавов.

***



Наиболее простыми являются головки блока цилиндров с нижним расположением клапанов. В головках блока цилиндров современных верхнеклапанных двигателей размещаются гнезда и направляющие втулки клапанов, впускные и выпускные каналы, каналы и полости систем смазки и охлаждения; в верхней части головки блока выполняются опорные площадки для крепления деталей клапанного привода механизма газораспределения. В конструкциях с верхним расположением распределительного вала предусматриваются соответствующие опоры.

Внутренние полости головки блока цилиндров образуют рубашку, заполняемую охлаждающей жидкостью. Сверху головка блока цилиндров закрывается крышкой, защищающей детали газораспределительного механизма от внешних воздействий, а также предотвращающей разбрызгивание и утечку моторного масла, используемого для смазывания подвижных деталей ГРМ, закрепленных на головке блока цилиндров.

головка блока цилиндров двигателя

Необходимая жесткость головки блока цилиндров обеспечивается ее силовым каркасом, который, как правило, образуется вертикальными бобышками, имеющими углубления для прохода шпилек (или болтов), а также массивной нижней опорной плитой.

Недопустимые деформации головки блока цилиндров при сборке исключаются определенным порядком затяжки болтов или шпилек крепления со строго нормируемым моментом затяжки.
Тем не менее, головки блока цилиндров, закрывающие несколько цилиндров одновременно, нередко деформируются, особенно при неправильной затяжке и превышении температурных режимов работы. Для исключения факторов появления подобных неисправностей и дефектов на некоторых современных двигателях применяют раздельные головки блока – для каждого цилиндра своя головка.
Такая конструкция используется, например, в дизельных двигателях автомобилей КамАЗ. Применение раздельных головок блока практически исключает деформации (из-за малых размеров отдельной головки блока), а также значительно упрощает ремонтные операции, связанные с демонтажем головок блока цилиндров, если возникает необходимость отремонтировать отдельный цилиндр (например, заменить гильзу или какую-либо прокладку).

Для равномерного охлаждения головки блока цилиндров диаметр и расположение отверстий, через которые циркулирует охлаждающая жидкость, подбирают таким образом, чтобы обеспечить оптимальный температурный режим и интенсивность теплоотвода.

Форма впускных и выпускных каналов выбирается из условия минимального аэродинамического сопротивления потокам свежего заряда и отработавших газов.

***

Поддон картера двигателя


Нижняя половина картера, которую обычно называют поддоном, закрывает блок-картер снизу и в большинстве двигателей одновременно является резервуаром для моторного масла. Поддоны изготовляют штамповкой из листовой стали толщиной 1,0…1,5 мм или отливают из алюминиевых сплавов.
Для уменьшения перемещения моторного масла в поддоне при движении автомобиля по неровным дорогам, торможении, разгоне или на поворотах, внутри поддона выполняют специальные перегородки, лотки и перемычки.
Для повышения жесткости поддона делают отбортовку, которая усиливается по периметру стальной полосой, привариваемой к стальному поддону точечной сваркой.

поддон картера двигателя

В нижней части поддона приваривается или отливается бобышка с резьбовым отверстием, которое закрывается пробкой для слива моторного масла. Обычно пробка изготавливается из магнитных сплавов для улавливания из моторного масла металлических крошек, стружки и других продуктов износа деталей КШМ.

В двигателях, предназначенных для работы со значительными наклонами в разные стороны, применяют поддоны с глубоким колодцем в передней или задней части, в котором размещается масло. Иногда такие колодцы-резервуары делают съемными для обеспечения доступа к маслоприемнику без снятия всего поддона.
Такими поддонами оборудованы, например, двигатели ЗИЛ-131, устанавливаемые на автомобилях повышенной проходимости, и способных перемещаться по крутым спускам и подъемам. Обычные автомобильные и стационарные двигатели оборудованы менее глубокими поддонами.

***

Гильзы цилиндров