Cilinderkop met inwendige verbrandingsmotor

De term "cilinderkop" is niet toevallig ontstaan. Net als in het menselijk hoofd vinden de meest complexe en belangrijkste acties van een verbrandingsmotor plaats in de cilinderkop. De cilinderkop maakt dus deel uit van de verbrandingsmotor en bevindt zich in het bovenste (bovenste) gedeelte. Het is verweven met de luchtkanalen van de inlaat- en uitlaatkanalen, bevat delen van het klepmechanisme, injectoren en bougies of gloeibougies. De cilinderkop bedekt de bovenkant van het cilinderblok. De kop kan er één zijn voor de hele motor, apart voor elke cilinder of apart voor een aparte rij cilinders (V-vormige motor). Bevestigd aan het cilinderblok met schroeven of bouten.

Cilinderkopfuncties

• Het vormt de verbrandingsruimte - het vormt de compressieruimte of een deel daarvan.
• Biedt vervanging van cilindervulling (4-takt motor).
• Zorgt voor koeling van de verbrandingskamer, bougies en kleppen.
• Sluit de verbrandingskamer gas- en waterdicht af.
• Zorgt voor de plaatsing van de bougie of injector.
• Vangt en stuurt de verbrandingsdruk - hoogspanning.

Verdeling van cilinderkoppen

• Cilinderkoppen voor tweetakt- en viertaktmotoren.
• Cilinderkoppen voor motoren met vonkontsteking en compressieontsteking.
• Lucht- of watergekoelde koppen.
• Aparte koppen voor één cilinder, kop voor in-line of V-vormige motor.
• Cilinderkop en kleptiming.

Cilinderkoppakking

Tussen de cilinderkop en het cilinderblok zit een afdichting die de verbrandingskamer hermetisch afsluit en voorkomt dat olie en koelvloeistof ontsnappen (vermengen). We verdelen afdichtingen in het zogenaamde metaal en gecombineerd.

Metalen, dwz koperen of aluminium afdichtingen, worden gebruikt in kleine, snelle, luchtgekoelde motoren (scooters, tweetaktmotoren tot 250 cc). Watergekoelde motoren gebruiken een afdichting die bestaat uit grafietrijke organische vezels die zijn gebonden op een plastic basis ondersteund op een metalen steun.

Cilinderkopdeksel

Een belangrijk onderdeel van de cilinderkop is ook een afdekking die de kleppentrein afdekt en voorkomt dat olie in de motoromgeving lekt.

Belangrijkste kenmerken van de cilinderkop van een tweetaktmotor

De cilinderkop voor tweetaktmotoren is meestal eenvoudig, luchtgekoeld (met vinnen aan het oppervlak) of vloeistof. De verbrandingskamer kan symmetrisch, biconvex of rond zijn, vaak met een klopvaste opening. De schroefdraad van de bougie bevindt zich op de cilinderas. Het kan worden gemaakt van grijs gietijzer (oude motorontwerpen) of aluminiumlegering (momenteel gebruikt). De verbinding van de kop van een tweetaktmotor met het cilinderblok kan worden voorzien van schroefdraad, flensen, gekoppeld aan spanschroeven of zelfs een kop uit één stuk.

Belangrijkste kenmerken van de cilinderkop van een viertaktmotor

Het ontwerp van de kop voor viertaktmotoren moet ook zorgen voor een verandering in de cilinderinhoud van de motor. Het bevat inlaat- en uitlaatkanalen, delen van het gasdistributiemechanisme dat de kleppen aanstuurt, de kleppen zelf, samen met hun zittingen en geleiders, schroefdraden voor het bevestigen van de bougie en mondstukken, kanalen voor de stroom van smeer- en koelmedia. Het maakt ook deel uit van de verbrandingskamer. Daarom is het onevenredig complexer qua ontwerp en vorm in vergelijking met de cilinderkop van een tweetaktmotor. De cilinderkop van een viertaktmotor is gemaakt van ofwel grijs fijnkorrelig gietijzer, of gelegeerd gietijzer, of gesmeed staal - zogenaamd gietstaal of aluminiumlegeringen voor vloeistofgekoelde motoren. Luchtgekoelde motoren gebruiken aluminiumlegeringen of gietijzer. Gietijzer wordt bijna nooit als kopmateriaal gebruikt en is vervangen door een aluminiumlegering. Doorslaggevend bij de productie van lichte metalen is niet zozeer het lage gewicht als wel het uitstekende warmtegeleidingsvermogen. Aangezien het verbrandingsproces plaatsvindt in de cilinderkop, wat resulteert in intense hitte in dit deel van de motor, moet de warmte zo snel mogelijk worden overgedragen aan de koelvloeistof. En dan is aluminiumlegering een zeer geschikt materiaal.

De verbrandingskamer

De verbrandingskamer is ook een zeer belangrijk onderdeel van de cilinderkop. Het moet de juiste vorm hebben. De belangrijkste vereisten voor een verbrandingskamer zijn:

• Compactheid die warmteverlies beperkt.
• Sta het gebruik van het maximale aantal ventielen of een voldoende ventielmaat toe.
• Optimale opening van de cilindervulling.
• Plaats de kaars op de rijkste plaats aan het einde van het knijpen.
• Preventie van detonatie ontsteking.
• Onderdrukking van hotspots.

Deze eisen zijn erg belangrijk omdat de verbrandingskamer de vorming van koolwaterstoffen beïnvloedt, het verbrandingsverloop, het brandstofverbruik, het verbrandingsgeluid en het koppel bepaalt. De verbrandingskamer bepaalt ook de maximale compressieverhouding en beïnvloedt het warmteverlies.

Vormen verbrandingskamer

a - badkamer, b - halfbolvormig, c – wig, d – Asymmetrisch halfbolvormig, e - Reigers in de zuiger

Inlaat en uitlaat

Zowel de inlaat- als uitlaatpoorten eindigen met een klepzitting, ofwel direct in de cilinderkop of met een ingestoken zitting. De rechte klepzitting wordt direct in het kopmateriaal gevormd of kan zo worden genoemd. in-line zadel gemaakt van hoogwaardige legeringsmaterialen. De contactvlakken zijn nauwkeurig op maat geslepen. De schuine hoek van de klepzitting is meestal 45°, aangezien deze waarde een goede dichtheid bereikt wanneer de klep gesloten is en de zitting zelfreinigend is. Zuigventielen zijn soms 30° gekanteld voor een betere doorstroming in het zitgedeelte.

Klepgeleiders

De kleppen bewegen in de klepgeleiders. De klepgeleiders kunnen worden gemaakt van gietijzer, een aluminium-bronslegering of rechtstreeks in het cilinderkopmateriaal.

Kleppen in de cilinderkop van de motor

Ze bewegen in geleiders en de kleppen zelf rusten op de stoelen. De klep als onderdeel van de regelklep voor zuigermotoren wordt tijdens bedrijf onderworpen aan mechanische en thermische belasting. Mechanisch gezien wordt het vooral belast met de druk van de rookgassen in de verbrandingskamer, evenals de stuurkracht gericht vanaf de nok (krik), de traagheidskracht tijdens heen en weer gaande beweging, evenals mechanische wrijving. mezelf. Thermische belasting is net zo belangrijk, aangezien de klep voornamelijk wordt beïnvloed door de temperatuur in de verbrandingskamer en de temperatuur rond de stromende hete rookgassen (uitlaatkleppen). Het zijn de uitlaatkleppen, vooral bij motoren met drukvulling, die worden blootgesteld aan extreme thermische belastingen, en de lokale temperatuur kan 900 ° C bereiken. Warmte kan worden overgedragen naar de zitting met de klep gesloten en naar de klepsteel. De warmteoverdracht van de kop naar de steel kan worden vergroot door de holte in de klep te vullen met een geschikt materiaal. Meestal wordt vloeibaar natriumgas gebruikt, dat de steelholte slechts voor de helft vult, zodat wanneer de klep beweegt, het binnenste deel intensief met vloeistof wordt gespoeld. De stuurpenholte bij kleinere (passagiers)motoren wordt gemaakt door een gat te boren; bij grotere motoren kan een deel van de klepkop ook hol zijn. De klepsteel is meestal verchroomd. De warmtebelasting is dus niet hetzelfde voor verschillende kleppen, het hangt ook af van het verbrandingsproces zelf en veroorzaakt thermische spanningen in de klep.

Inlaatklepkoppen hebben meestal een grotere diameter dan uitlaatkleppen. Bij een oneven aantal kleppen (3, 5) zijn er meer inlaatkleppen per cilinder dan uitlaatkleppen. Dit komt door de eis om het hoogst mogelijke te bereiken - optimaal specifiek vermogen en dus de best mogelijke vulling van de cilinder met een brandbaar mengsel van brandstof en lucht.

Voor de productie van zuigventielen wordt voornamelijk gebruik gemaakt van staal met een perlietstructuur, gelegeerd met silicium, nikkel, wolfraam, enz. Soms wordt een titaniumlegering gebruikt. Uitlaatkleppen die aan thermische belasting worden blootgesteld, zijn gemaakt van hooggelegeerd (chroom-nikkel) staal met een austenitische structuur. Aan de zitting van de zitting wordt gehard gereedschapsstaal of ander speciaal materiaal gelast. stelliet (smeedbare legering van kobalt met chroom, koolstof, wolfraam of andere elementen).

Cilinderkop met twee kleppen

Cilinderkop met drie kleppen

Cilinderkop met vier kleppen

Cilinderkop met vijf kleppen