หัวกระบอกสูบเครื่องยนต์สันดาปภายใน

คำว่า "ฝาสูบ" ไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ เช่นเดียวกับในหัวมนุษย์ การกระทำที่ซับซ้อนและสำคัญที่สุดของเครื่องยนต์สันดาปภายในเกิดขึ้นในหัวกระบอกสูบ ฝาสูบจึงเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งอยู่ที่ส่วนบน (บน) มันถูกพันเข้ากับท่ออากาศของท่อไอดีและไอเสีย ประกอบด้วยชิ้นส่วนของกลไกวาล์ว หัวฉีด และหัวเทียนหรือหัวเทียน หัวกระบอกสูบปิดด้านบนของเสื้อสูบ ส่วนหัวสามารถเป็นหัวเดียวสำหรับเครื่องยนต์ทั้งหมด แยกกันสำหรับแต่ละกระบอกสูบหรือแยกกันสำหรับแถวของกระบอกสูบแยกกัน (เครื่องยนต์รูปตัว V) ยึดเข้ากับบล็อกกระบอกสูบด้วยสกรูหรือสลักเกลียว

หน้าที่ของฝาสูบ

• มันสร้างพื้นที่การเผาไหม้ - มันสร้างพื้นที่บีบอัดหรือส่วนหนึ่งของมัน
• ให้การเปลี่ยนค่ากระบอกสูบ (เครื่องยนต์ 4 จังหวะ)
• ให้ความเย็นแก่ห้องเผาไหม้ หัวเทียน และวาล์ว
• ปิดห้องเผาไหม้อย่างแน่นหนาและกันน้ำได้
• จัดให้มีตำแหน่งของหัวเทียนหรือหัวฉีด
• จับและควบคุมแรงดันการเผาไหม้ - ไฟฟ้าแรงสูง

กองฝาสูบ

• หัวกระบอกสูบสำหรับเครื่องยนต์สองจังหวะและสี่จังหวะ
• หัวกระบอกสูบสำหรับการจุดระเบิดด้วยประกายไฟและเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัด
• หัวระบายความร้อนด้วยอากาศหรือน้ำ
• แยกหัวสำหรับหนึ่งสูบ หัวสำหรับเครื่องยนต์อินไลน์หรือรูปตัววี
• ฝาสูบและจังหวะเวลาวาล์ว

ปะเก็นฝาสูบ

มีการผนึกระหว่างฝาสูบและบล็อกกระบอกสูบ ซึ่งผนึกห้องเผาไหม้อย่างแน่นหนา และป้องกันไม่ให้น้ำมันและน้ำหล่อเย็นหลบหนี (ผสมกัน) เราแบ่งแมวน้ำออกเป็นโลหะที่เรียกว่าและรวมกัน

โลหะ เช่น ซีลทองแดงหรืออะลูมิเนียม ใช้ในเครื่องยนต์ขนาดเล็ก ความเร็วสูง ระบายความร้อนด้วยอากาศ (สกู๊ตเตอร์ รถจักรยานยนต์สองจังหวะไม่เกิน 250 ซีซี) เครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยน้ำใช้ตราประทับที่ประกอบด้วยเส้นใยอินทรีย์ที่อุดมด้วยกราไฟท์ที่ยึดติดกับโลหะที่ทำจากพลาสติก

ฝาสูบ

ส่วนสำคัญของฝาสูบยังเป็นฝาครอบที่หุ้มชุดวาล์วและป้องกันไม่ให้น้ำมันรั่วไหลสู่สภาพแวดล้อมของเครื่องยนต์

ลักษณะสำคัญของฝาสูบของเครื่องยนต์สองจังหวะ

ฝาสูบสำหรับเครื่องยนต์สองจังหวะมักจะเรียบง่าย ระบายความร้อนด้วยอากาศ (ครีบบนพื้นผิว) หรือของเหลว ห้องเผาไหม้สามารถเป็นแบบสมมาตร สองด้าน หรือวงกลม โดยมักมีช่องว่างป้องกันการกระแทก เกลียวหัวเทียนอยู่บนแกนกระบอกสูบ สามารถทำจากเหล็กหล่อสีเทา (แบบเครื่องยนต์เก่า) หรืออลูมิเนียมอัลลอยด์ (ปัจจุบันใช้อยู่) การเชื่อมต่อของส่วนหัวของเครื่องยนต์สองจังหวะกับบล็อกกระบอกสูบสามารถทำเป็นเกลียว หน้าแปลน ควบคู่ไปกับสกรูที่ขันแน่น หรือแม้แต่หัวที่แข็งแรง

ลักษณะสำคัญของฝาสูบของเครื่องยนต์สี่จังหวะ

การออกแบบส่วนหัวสำหรับเครื่องยนต์สี่จังหวะจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงในการกระจัดของกระบอกสูบเครื่องยนต์ด้วย มันมีช่องทางเข้าและออก, ส่วนของกลไกการจ่ายก๊าซที่ควบคุมวาล์ว, ตัววาล์วเอง, พร้อมกับที่นั่งและตัวนำทาง, เกลียวสำหรับยึดหัวเทียนและหัวฉีด, ช่องสำหรับการไหลของสารหล่อลื่นและสารทำความเย็น นอกจากนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของห้องเผาไหม้ ดังนั้นจึงมีความซับซ้อนในการออกแบบและรูปทรงมากกว่าเมื่อเทียบกับฝาสูบของเครื่องยนต์สองจังหวะ ฝาสูบของเครื่องยนต์สี่จังหวะทำจากเหล็กหล่อเนื้อละเอียดสีเทาหรือเหล็กหล่อผสมเจือ หรือเหล็กหลอม - เรียกว่าเหล็กหล่อหรือโลหะผสมอะลูมิเนียมสำหรับเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลว เครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศใช้โลหะผสมอะลูมิเนียมหรือเหล็กหล่อ เหล็กหล่อแทบไม่เคยใช้เป็นวัสดุหัวพิมพ์เลย และถูกแทนที่ด้วยอะลูมิเนียมอัลลอย ปัจจัยชี้ขาดของการผลิตโลหะเบาไม่ได้อยู่ที่น้ำหนักที่ต่ำมากเท่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม เนื่องจากกระบวนการเผาไหม้เกิดขึ้นที่ฝาสูบ ส่งผลให้เกิดความร้อนสูงในส่วนนี้ของเครื่องยนต์ จึงต้องถ่ายเทความร้อนไปยังสารหล่อเย็นโดยเร็วที่สุด แล้วอลูมิเนียมอัลลอยด์เป็นวัสดุที่เหมาะสมมาก

ห้องเผาไหม้

ห้องเผาไหม้เป็นส่วนสำคัญของฝาสูบเช่นกัน ต้องมีรูปร่างที่ถูกต้อง ข้อกำหนดหลักสำหรับห้องเผาไหม้คือ:

• ความกะทัดรัดที่จำกัดการสูญเสียความร้อน
• อนุญาตให้ใช้จำนวนสูงสุดของวาล์วหรือขนาดวาล์วที่เพียงพอ
• การเปิดถังบรรจุที่เหมาะสมที่สุด
• วางเทียนในตำแหน่งที่ร่ำรวยที่สุดในตอนท้ายของการบีบ
• ป้องกันการจุดระเบิดด้วยการระเบิด
• การปราบปรามฮอตสปอต

ข้อกำหนดเหล่านี้มีความสำคัญมาก เนื่องจากห้องเผาไหม้มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของไฮโดรคาร์บอน กำหนดเส้นทางการเผาไหม้ การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง เสียงจากการเผาไหม้ และแรงบิด ห้องเผาไหม้ยังกำหนดอัตราส่วนการอัดสูงสุดและส่งผลต่อการสูญเสียความร้อน

รูปร่างห้องเผาไหม้

a - ห้องน้ำ, b - ครึ่งวงกลม c - ลิ่ม d – ครึ่งวงกลมไม่สมมาตร e - นกกระสาในลูกสูบ

ทางเข้าและทางออก

ทั้งช่องไอดีและไอเสียปิดท้ายด้วยบ่าวาล์วโดยตรงที่ฝาสูบหรือเบาะนั่งที่เสียบเข้าไป บ่าวาล์วแบบตรงเกิดขึ้นโดยตรงในวัสดุส่วนหัวหรืออาจเรียกได้ว่า อานแบบอินไลน์ทำจากวัสดุโลหะผสมคุณภาพสูง พื้นผิวสัมผัสถูกกราวด์ให้ได้ขนาดอย่างแม่นยำ มุมเอียงของบ่าวาล์วมักจะอยู่ที่ 45 ° เนื่องจากค่านี้จะทำให้แน่นเมื่อปิดวาล์วและเบาะทำความสะอาดตัวเอง บางครั้งวาล์วดูดจะเอียงที่ 30° เพื่อการไหลที่ดีขึ้นในบริเวณที่นั่ง

คู่มือวาล์ว

วาล์วเคลื่อนที่ในรางวาล์ว ไกด์วาล์วสามารถทำจากเหล็กหล่อ โลหะผสมอะลูมิเนียม-บรอนซ์ หรือทำในวัสดุหัวถังโดยตรง

วาล์วในฝาสูบของเครื่องยนต์

พวกมันเคลื่อนตัวในไกด์และวาล์วก็วางอยู่บนเบาะนั่ง วาล์วซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวาล์วควบคุมสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบจะอยู่ภายใต้ความเค้นทางกลและจากความร้อนระหว่างการทำงาน จากมุมมองทางกล ส่วนใหญ่จะเต็มไปด้วยแรงดันของก๊าซไอเสียในห้องเผาไหม้ เช่นเดียวกับแรงควบคุมที่ส่งมาจากลูกเบี้ยว (แม่แรง) แรงเฉื่อยระหว่างการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ แรงเสียดทานทางกล ตัวฉันเอง. ความเครียดจากความร้อนมีความสำคัญเท่าเทียมกัน เนื่องจากวาล์วได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิในห้องเผาไหม้เป็นหลัก เช่นเดียวกับอุณหภูมิรอบก๊าซไอเสียร้อนที่ไหลผ่าน (วาล์วไอเสีย) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จที่ต้องรับภาระจากความร้อนสูง และอุณหภูมิภายในอาจสูงถึง 900 ° C ความร้อนสามารถถ่ายเทไปยังที่นั่งโดยที่วาล์วปิดและไปยังก้านวาล์ว สามารถเพิ่มการถ่ายเทความร้อนจากส่วนหัวไปยังก้านได้โดยการเติมวัสดุที่เหมาะสมลงในโพรงภายในวาล์ว ส่วนใหญ่มักใช้ก๊าซโซเดียมเหลวซึ่งเติมโพรงต้นกำเนิดเพียงครึ่งทางเท่านั้นดังนั้นเมื่อวาล์วเคลื่อนที่ส่วนด้านในจะถูกล้างด้วยของเหลวอย่างเข้มข้น ช่องลำต้นในเครื่องยนต์ขนาดเล็ก (ผู้โดยสาร) ทำโดยการเจาะรู ในกรณีของเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ ส่วนของหัววาล์วก็อาจจะกลวงได้เช่นกัน ก้านวาล์วมักจะชุบโครเมียม ดังนั้น ภาระความร้อนจะไม่เหมือนกันสำหรับวาล์วที่ต่างกัน แต่ยังขึ้นอยู่กับกระบวนการเผาไหม้ด้วยตัวมันเองและทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนในวาล์ว

หัววาล์วทางเข้ามักจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าวาล์วไอเสีย ด้วยวาล์วจำนวนคี่ (3, 5) ทำให้มีวาล์วไอดีต่อกระบอกสูบมากกว่าวาล์วไอเสีย นี่เป็นเพราะข้อกำหนดเพื่อให้ได้ค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ - พลังงานเฉพาะที่เหมาะสมที่สุด ดังนั้นการเติมกระบอกสูบด้วยส่วนผสมเชื้อเพลิงและอากาศที่ติดไฟได้ดีที่สุด

สำหรับการผลิตวาล์วดูด ส่วนใหญ่จะใช้เหล็กที่มีโครงสร้างเป็นไข่มุก อัลลอยด์ ซิลิกอน นิกเกิล ทังสเตน ฯลฯ บางครั้งใช้โลหะผสมไททาเนียม วาล์วไอเสียที่ต้องเผชิญกับความเครียดจากความร้อนทำมาจากเหล็กกล้าผสมสูง (โครเมียม-นิกเกิล) ที่มีโครงสร้างเป็นออสเทนนิติก เหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็งหรือวัสดุพิเศษอื่นๆ เชื่อมเข้ากับที่นั่ง สเตลไลต์ (โลหะผสมที่หลอมได้ของโคบอลต์กับโครเมียม คาร์บอน ทังสเตน หรือองค์ประกอบอื่นๆ)

หัวกระบอกสูบสองวาล์ว

หัวกระบอกสูบสามวาล์ว

หัวสูบสี่วาล์ว

หัวกระบอกสูบห้าวาล์ว