Головка блоку циліндрів (ГБЦ)

1. Скільки ГБЦ може бути у двигуна?
2. Тюнінг ГБЦ
3. Конструкції ГБЦ в залежності від типу конструкції двигуна
4. ГБЦ ніжнеклапанний нижневальном двигуна
5. ГБЦ верхньоклапанної нижневальном двигуна
6. ГБЦ верхньоклапанної верхневального двигуна

Головка блоку циліндрів - верхня частина двигуна, що розташовується над блоком циліндрів . Залежно від конструкції двигуна вона може виконувати різну кількість функцій: в типових сучасних двигунах вона закриває верхні частини циліндрів, формуючи камеру згоряння, а також містить у собі канали для масла і охолоджуючої рідини і основну частину газорозподільного механізму - розподільний вал (Один або два), впускні і випускні клапани , Впускні і випускні канали, а в багатьох випадках - свічки запалювання і паливні форсунки. У деяких випадках ГБЦ не просто формує верхню кришку камери згоряння, але також має свою частину цієї камери або спеціальні камери упорскування - форкамери або вихрові камери .

Оскільки в камері згоряння при роботі двигуна створюється великий тиск, головка блоку циліндрів повинна бути щільно притягнута до блоку циліндрів. Для забезпечення герметичності їх з'єднання між ними встановлюється прокладка ГБЦ, а головка по всій довжині рівномірно кріпиться до блоку великою кількістю болтів.

Матеріал виготовлення ГБЦ може бути різним: сучасні головки в більшості своїй виготовляються з алюмінію, але існують і сталеві, і чавунні ГБЦ. Основні переваги алюмінію - менша вага і хороше теплорозподілення, проте алюмінієві головки дещо поступаються сталевим і чавунним по міцності і надійності.

ГБЦ сучасного мотора, в якій розташовується клапанний механізм, зверху прикрита спеціальної клапанної кришкою . Клапанна кришка прикриває клапанний механізм, а знімною вона зроблена для забезпечення доступу до клапанного механізму для його ремонту та обслуговування - наприклад, для так званої регулювання клапанів, коли регулюється величина зазору між кулачком распредвала і приводом клапана. Як і поверхня між ГБЦ і блоком циліндрів, поверхня на стику ГБЦ і клапанної кришки ущільнюється спеціальною прокладкою.

Скільки ГБЦ може бути у двигуна?

Число головок блоку циліндрів може бути різним у залежності від конфігурації двигуна. Наприклад, рядні мотори мають одну ГБЦ, VR-образні теж обходяться однією головкою, а ось V-подібні , W-подібні і оппозітниє мотори в силу своєї конструкції обов'язково передбачають наявність двох головок блоку циліндрів. Причини зрозумілі: в них циліндри (і поршні в них) розташовані під кутом один до одного, і верхні частини камер згоряння значно віддалені один від одного (в оппозитах - буквально на протилежну сторону мотора), тому кожна з груп циліндрів має свою ГБЦ.

Більш екзотичні варіанти - це радіальні мотори і важка техніка. У радіальних моторах - таких, де циліндри відходять в сторони від клонували , Утворюючи «зірку» - число ГБЦ відповідає числу циліндрів, тобто, у кожного циліндра є своя індивідуальна головка. Зіркоподібні двигуни широко використовувалися в авіації - такий можна побачити на літаках з носовою пропелером.

Схема з індивідуальними головками блоку для кожного циліндра також застосовується в моторах величезного обсягу для важкої техніки - наприклад, гігантських дизелів, використовуваних в суднобудуванні, кар'єрних вантажівках, залізничних локомотивах і так далі. Такі двигуни, як правило, мають звичайну рядну компоновку, але використання індивідуальних ГБЦ для кожного циліндра виправдано з точки зору ремонту та обслуговування: для проведення цих робіт набагато простіше і дешевше зняти одну головку меншого розміру, ніж демонтувати величезну загальну ГБЦ цілком. Крім того, така схема дозволяє будувати двигуни з різним числом циліндрів (і, відповідно, робочим об'ємом і потужністю), не змінюючи конструкцію ГБЦ.

Тюнінг ГБЦ

Оскільки головка блоку циліндрів сучасного мотора має безліч функціональних ролей, утримуючи в собі ГРМ, частина впускного і випускного тракту, частина системи упорскування й запалювання , Вона часто піддається тюнінгу.

Основні доопрацювання самої ГБЦ зазвичай стосуються оптимізації діаметра, форми і поверхні каналів, особливо впускних. Правильна форма каналу мінімізує завихрення і покращує наповнюваність циліндра, а збільшення діаметра каналу дозволяє збільшити обсяг повітря, що подається або паливо-повітряної суміші. Однак варто розуміти, що в разі збільшення діаметра впускного каналу при незмінності інших параметрів мотора падає швидкість потоку, що негативно позначається на наповнюваності циліндра і характеристиках мотора на низьких і середніх оборотах. Таким чином, збільшення діаметра впускного каналу має супроводжуватися збільшенням обсягу повітря, що подається (наприклад, за рахунок підвищення тиску наддуву турбіни).

Ще одна характеристика мотора, яку можна змінися за рахунок доопрацювання ГБЦ - це ступінь стиснення . Оскільки ГБЦ є верхньою частиною камери згоряння, сточивши її нижню частину, можна зменшити обсяг камери згоряння і збільшити тим самим ступінь стиснення в циліндрі. Подібні методики застосовуються, наприклад, для адаптації старих моторів з низьким ступенем стиснення, розрахованих на застосування низькооктанового бензину (АІ-80, АІ-76 і нижче), до найбільш поширеній сьогодні АІ-92.

Конструкції ГБЦ в залежності від типу конструкції двигуна

Як було сказано на початку, конструкція ГБЦ може відрізнятися в залежності від конструкції мотора, на якому вона встановлена. Найпростіші ГБЦ на моторах типу Flathead представляють собою металеву пластину з різьбовими отворами для установки свічок запалювання. Однак у міру вдосконалення ДВС виникла необхідність перенесення розподільного валу і клапанного механізму в головку блоку циліндрів, і в результаті більшість сучасних моторів має саме таку конструкцію. Втім, верхнеклапанниє нижневальном мотори великого об'єму досі зустрічаються в американських автомобілях. Ми розглянемо різні конструкції ГБЦ в залежності від конструкції двигуна.

ГБЦ ніжнеклапанний нижневальном двигуна

конструкція ніжнеклапанний нижневальном двигуна передбачає розташування распредвала в блоці циліндрів, неподалік від коленвала, і привід першого від другого за допомогою шестерень. Клапани при цьому наводяться від распредвала штовхачами і розташовані тарілками вгору, а впуск і випуск підходять до циліндра збоку (звідси й одна з англомовних назв таких моторів - side-valve engine, що означає «двигун з бічним розташуванням клапанів»).

Таким чином, і кривошипно-шатунний механізм , і газорозподільчий механізм розташовані в блоці (і поруч з ним), а у верхній частині циліндра могла розташовуватися тільки свічка запалювання. Відповідно, і ГБЦ такого мотора була найпростішою пластиною (до цього нас відсилає інше англомовну назву таких моторів - Flathead, тобто «плоскоголові»), в якій при необхідності були отвори для установки свічок запалювання.

Наступною сходинкою розвитку нижневальном моторів стали двигуни зі змішаним розташуванням клапанів: в них впускні клапани з приводом перенесли нагору, в головку блоку циліндрів, а випускні залишили без зміни. Така конструкція отримала назву F-head, так як поршень і клапани частково нагадували по розташуванню букву F. Привід впускних клапанів здійснювався через що коливаються коромисла. Таким чином, конструкція ГБЦ ускладнилася: замість простої пластини вона стала являти собою плиту з механізмом приводу впускних клапанів і, як і раніше, роз'ємом під установку свічок запалювання.

ГБЦ верхньоклапанної нижневальном двигуна

Наступним етапом розвитку моторів після ніжнеклапанний нижневальном стали верхнеклапанниє нижневальном : Тобто, распредвал в них, як і раніше, розташовувався в блоці циліндрів, привід від коленвала шестерним механізмом, а ось клапани перебралися наверх, в головку блоку циліндрів. Зрозуміло, це спричинило помітне ускладнення її конструкції - з пластини з отворами під свічки запалювання вона перетворилася на повноцінний блок з каналами для змащення й охолодження, а також впускними і випускними каналами, за якими подавалася топливовоздушная суміш і відводилися відпрацьовані гази.

Оскільки привід клапанів від распредвала здійснювався через штанги-штовхачі і коромисла, то конструкція ГБЦ такого мотора передбачала розташування цих коромисел і власне клапанного механізму всередині неї.

ГБЦ верхньоклапанної верхневального двигуна

Головка блоку циліндрів сучасного двигуна в переважній більшості випадків виглядає саме так: в верхньоклапанного верхневальной схемою і распредвал, і клапанний механізм знаходяться в ГБЦ. Ця схема є найбільш сучасною і може мати кілька варіантів реалізації.
У найпростіших варіантах ГБЦ крім каналів впуску-випуску, мастила та охолоджуючої рідини містить в собі один розподільний вал і по два клапана на кожен циліндр. Привід клапанів, в свою чергу, теж може бути різним - безпосередньо від распредвала або через коромисла-штовхачі або гидрокомпенсатори, які регулюють зазор між кулачком распредвала і головкою клапана.

Більш просунуті варіанти ГБЦ припускають наявність чотирьох клапанів на циліндр , А також наявність двох распредвалов , Один з яких управляє впускними клапанами, а інший - випускними. Однак, незважаючи на це збільшення числа робочих елементів, функціонал і принциповий пристрій ГБЦ залишається тим же.