Материал: 2466

Таблица 2.4

Размеры гильз судовых крейцкопфных малооборотных и тронковых среднеоборотных двигателей [5]

Головка цилиндра относится к неподвижным деталям двигателя. Конструкция головки цилиндров зависит от формы камеры сгорания, расположения клапанов, свечей, форсунок, впускных и выпускных клапанов и каналов, направления потоков охлаждающей жидкости, ко-

 обеспечивать опт мальную конструкцию впускных и выпуск-

 создавать надёжное уплотнение газового стыка;  осуществлять режим циркуляции охлаждающей жидкости,

обеспечивающей наименьшую тепловую напряжённость элементов головки на всех режимах;

 обеспечивать рациональное размещение необходимых деталей двигателя, монтируемых на головке.

Тип двигателя во многом определяет конструкцию головки.

В многоцилиндровых двигателях используются как индивидуальные головки (крышки) на каждый цилиндр, так и общие на все или ряд цилиндров. Это зависит от размерности цилиндра. Достоинством индивидуальной головки является меньшая сложность изготовления отливки, удобство обслуживания при эксплуатации.

26

Форма наружных стенок во многом определяется компоновочными соображениями, требованиями к прочности и жёсткости конструкции. Выполнить все требования довольно сложно из-за их взаимного противоречия. Например, повышение жёсткости увеличением толщины днища головки целесообразно с точки зрения сохранения формы отверстий под клапаны при высоком давлении сгорания и снижения напряжений от затяжки крепёжных шпилек. Однако это может привести к повышению температурных напряжений в днище из-за увеличения перепада температур между его отдельными участками. Или: увеличение диаметра отверстия под впускной клапан для улучшения наполнения ведёт к уменьшению ширины межклапанной перемычки, повышает температурное напряжение в ней и затрудняет

получение равной прочности в элементах днища. Рост температурных напряжений в межклапанной перемычке возникает из-за уменьшения сечения канала для охлаждающей жидкости между стенками соседних газовоздушных каналов.

также может привести к перенапряжениюИконструкции. Например, асимметричное расположение отверстия под форсунку по отношению

Отступление при конструировании от принципа симметрии

ратуры и температурные напряженияб .

Критерием для оценки качества формы камеры сгорания в бензиновых двигателях являются высокие антидетонационные свойства и совершенный процесс газообмена.

В этих двигателях применяют головки с боковым расположением клапанов, размещённых в блоке цилиндров, и с верхними подвесными, расположенными в головке.

Головка с боковым расположением клапанов отличается простотой конструкции, уменьшается её высота, упрощается механизм привода клапанов, головка получается лёгкой. Однако усложняется конструкция блока цилиндров из-за размещения в нём впускных и выпускных клапанов, создаются трудности охлаждения между клапанными каналами и стенками цилиндра и междуклапанных перемычек.

27

Двигатели с боковыми клапанами имеют относительно невысокие энергетические и экономические показатели. Это связано со следующим [6]:

•ограничена степень сжатия (ε ≤ 7,5) вследствие низких антидетонационных свойств камеры сгорания из-за большого пути распространения фронта пламени от источника зажигания – примерно в 2 раза больше, чем при верхних клапанах;

•низкий коэффициент наполнения вследствие малых проходных площадей каналов в блоке, а также больших гидравлических потерь, возникающих при ударе потока о поверхность головки над впускным клапаном и перетекании из камеры в цилиндр. Относительный размер впускного канала непосредственно перед седлом клапана из-

меняется у этого типа двигателей в пределах dDвп = 0,40...0,44;

• большие поверхности охлаждения камеры сгорания.

В головках с верхним расположением клапанов широкое рас-

выше по сравнен ю с головками, имеющими боковое расположение клапанов. С

Размещение впускного и выпускного клапанов на одной оси вдоль головки с клиновидной камерой сгорания упрощает конструкцию их привода и повышает удобство обслуживания.

Головки с клиновидной формой камеры сгорания используют в V-образных двигателях с выводом в разные стороны головки впускных и выпускных каналов. К недостаткам клиновидной камеры сгорания относятся возможность самовоспламенения свежего заряда от головки выпускного клапана из-за близкого расположения каналов впускного и выпускного клапанов, недостаточная завихренность свежего заряда и относительная сложность обработки резанием камеры сгорания.

У двигателей с головками, имеющими полусферическую камеру сгорания, рабочий процесс протекает хорошо из-за компактности камеры, рационального расположения клапанов и свечи зажигания. Охлаждение днища около выпускного клапана у такой головки происхо-

28

дит более эффективно, чем при клиновидной камере сгорания. Недостатком головок с полусферической формой камерой сгорания является сложность конструкции привода клапанов, обычно располагаемых в поперечной плоскости головок.

Хорошее протекание рабочего процесса обеспечивается в головках с тангенциальным или винтовым впускными каналами. При этом тангенциальный канал имеет сужение по длине поперечного сечения, площадь которого перед горловиной клапана равняется 0,5…0,8 площади горловины клапана.

Головку и камеру сгорания нужно проектировать так, чтобы в первую очередь воспламенялась наиболее нагретая часть смеси, находящаяся около выпускного клапана. Для этого свечу зажигания несколько смещают в сторону последнего и одновременно стремясь уменьшить расстояние от неё до наиболее удалённых участков камеры. В двигателях с боковыми клапанами свечи могут располагаться в следующих местах головки:

−над впускным клапаном, что понижает температуру свечи

свойства камеры сгорания, такАкак рабочая смесь воспламеняется, прежде всего, в наиболее нагретой зоне камеры. Однако температурный режим свечи станов тся олее напряжённым из-за обдува её от-

−между клапанами на расстоянии около ⅓ от оси выпускного клапана.

Для повышения антидетонационных свойств камер сгорания двигателей с боковыми клапанами камеру делают ступенчатой формы

– опускают стенку головки непосредственно над выпускным клапаном (рис. 2.8). При полном подъёме клапана расстояние между головкой и торцом клапана составляет приблизительно 1 мм. Плоскость головки над выпускным клапаном обрабатывается. Клапан при подъёме приближается к холодной стенке головки и лучеиспускает на неё тепло. Кроме того, отработавшие газы при истечении из цилиндра обтекают клапан кругом, а не проходят над ним, для чего в головке вокруг клапана оставляется большая проходная площадь или делается специальная проточка. Всё это понижает температуру клапана и уменьшает опасность возникновения детонации в этой зоне камеры сгорания.

29