内燃エンジンシリンダーヘッド
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「シリンダーヘッド」という言葉は偶然生まれたものではありません。 人間の頭と同様に、内燃機関の最も複雑で重要な動作はシリンダー ヘッドで行われます。 したがって、シリンダーヘッドは内燃機関の一部であり、その上部（上部）に配置されています。 吸気管と排気管のエアダクトと絡み合っており、バルブ機構の部品、インジェクター、スパークプラグまたはグロープラグが含まれています。 シリンダーヘッドはシリンダーブロックの上部を覆っています。 ヘッドは、エンジン全体に XNUMX つ、各シリンダーに個別に、またはシリンダーの個別の列 (V 字型エンジン) に個別に XNUMX つにすることができます。 ネジまたはボルトでシリンダーブロックに固定されています。
シリンダーヘッド機能
- それは燃焼空間を形成します - それは圧縮空間またはその一部を形成します。
- シリンダーチャージの交換を提供します（4ストロークエンジン）。
- 燃焼室、スパークプラグおよびバルブを冷却します。
- 気密性と防水性を備えた燃焼室を閉じます。
- スパークプラグまたはインジェクターの配置を提供します。
- 燃焼圧力 - 高電圧を捕捉して指示します。
シリンダーヘッドの分割
- XNUMXストロークおよびXNUMXストロークエンジン用のシリンダーヘッド。
- 火花点火および圧縮点火エンジン用のシリンダーヘッド。
- 空冷または水冷ヘッド。
- XNUMXつのシリンダー用に別々のヘッド、インラインまたはV字型エンジン用のヘッド。
- シリンダーヘッドとバルブタイミング。
シリンダー・ヘッド・ガスケット
シリンダーヘッドとシリンダーブロックの間にシールがあり、燃焼室を密閉し、オイルとクーラントが逃げる（混合する）のを防ぎます。 シールをいわゆる金属に分割して組み合わせます。
金属、つまり銅またはアルミニウムのシールは、小型の高速空冷エンジン（スクーター、最大250 ccのXNUMXストロークモーターサイクル）で使用されます。 水冷エンジンは、金属支持体で支持されたプラスチックベースに結合されたグラファイトに富む有機繊維からなるシールを使用します。
シリンダーヘッドカバー
シリンダーヘッドの重要な部分は、バルブトレインを覆い、オイルがエンジン環境に漏れるのを防ぐカバーでもあります。
XNUMXストロークエンジンのシリンダーヘッドの主な特徴
XNUMXストロークエンジンのシリンダーヘッドは通常、単純な空冷（表面にフィンが付いている）または液体です。 燃焼室は対称、両凸、または円形にすることができ、多くの場合アンチノックギャップがあります。 スパークプラグのネジ山はシリンダー軸上にあります。 ねずみ鋳鉄（古いエンジン設計）またはアルミニウム合金（現在使用されている）から作ることができます。 XNUMXストロークエンジンヘッドのシリンダーブロックへの接続は、ねじ山、フランジ、締め付けネジ、またはワンピースヘッドでさえも可能です。
XNUMXストロークエンジンのシリンダーヘッドの主な特徴
XNUMX ストローク エンジンのヘッドの設計では、エンジン シリンダーの排気量も変更する必要があります。 これには、入口と出口のチャネル、バルブを制御するガス分配機構の部品、バルブ自体、シートとガイド、スパークプラグとノズルを固定するためのねじ、潤滑媒体と冷却媒体の流れのためのチャネルが含まれています。 燃焼室の一部でもあります。 そのため、XNUMX ストローク エンジンのシリンダー ヘッドと比較して、設計と形状が不釣り合いに複雑です。 XNUMX ストローク エンジンのシリンダー ヘッドは、ねずみ色の細粒鋳鉄、合金鋳鉄、または鍛造鋼 (液冷エンジン用のいわゆる鋳鋼またはアルミニウム合金) のいずれかで作られています。 空冷エンジンは、アルミニウム合金または鋳鉄を使用します。 鋳鉄はヘッド素材としてほとんど使用されず、アルミニウム合金に置き換えられました。 軽金属の製造の決定的な側面は、軽量ではなく、優れた熱伝導率です。 燃焼プロセスはシリンダーヘッドで行われ、エンジンのこの部分で激しい熱が発生するため、熱をできるだけ早くクーラントに伝達する必要があります。 そして、アルミニウム合金は非常に適した素材です。
燃焼室
燃焼室もシリンダーヘッドの非常に重要な部分です。 それは正しい形でなければなりません。 燃焼室の主な要件は次のとおりです。
- 熱損失を制限するコンパクトさ。
- 最大数のバルブまたは十分なバルブサイズの使用を許可します。
- シリンダー充填の最適な開口部。
- 絞りの終わりにある最も豊かな場所にキャンドルを置きます。
- 爆発発火の防止。
- ホットスポットの抑制。
燃焼室は炭化水素の形成に影響を与え、燃焼過程を決定し、燃料消費量、燃焼騒音、およびトルクに影響を与えるため、これらの要件は非常に重要です。 燃焼室はまた、最大圧縮比を決定し、熱損失に影響を与えます。
燃焼室の形状
a - お風呂、 b - 半球状、 c – くさび, d – 非対称半球、 e -ピストンのサギ
インレットとアウトレット
インレットポートとアウトレットポートはどちらも、シリンダーヘッドに直接取り付けられたバルブシートまたは挿入されたシートで終わります。 ストレートバルブシートは、ヘッド材料に直接形成されているか、いわゆるものです。 高品質の合金素材で作られたインラインサドル。 接触面は正確にサイズに合わせて研磨されています。 バルブシートの斜角は、ほとんどの場合45°です。これは、バルブが閉じていてシートがセルフクリーニングされているときに、この値が良好な気密性を実現するためです。 サクションバルブは、シートエリアの流れを良くするために30°に傾けられることがあります。
バルブガイド
バルブはバルブガイド内を移動します。 バルブガイドは、鋳鉄、アルミニウム青銅合金、またはシリンダーヘッド材料で直接作ることができます。
エンジンのシリンダーヘッドのバルブ
それらはガイドで動き、バルブ自体はシートに載っています。 レシプロ内燃エンジン用の制御弁の一部としての弁は、運転中に機械的および熱的応力にさらされる。 機械的な観点からは、燃焼室内の煙道ガスの圧力、カム（ジャック）からの制御力、往復運動中の慣性力、および機械的摩擦。 私自身。 バルブは主に燃焼室内の温度と、流れる高温の煙道ガス（排気バルブ）の周囲の温度の影響を受けるため、熱応力も同様に重要です。 極端な熱負荷にさらされるのは、特に過給エンジンの排気バルブであり、局所温度は900°Cに達する可能性があります。熱は、バルブを閉じた状態でシートとバルブステムに伝達されます。 バルブ内部の空洞に適切な材料を充填することにより、ヘッドからステムへの熱伝達を高めることができます。 ほとんどの場合、液化ナトリウムガスが使用されます。これは、ステムキャビティを半分だけ満たすため、バルブが移動すると、内部が液体で集中的にフラッシュされます。 小型（乗用車）エンジンのステムキャビティは、穴を開けることによって作られています。 より大きなエンジンの場合、バルブヘッドの一部も中空になることがあります。 バルブステムは通常クロームメッキです。 したがって、熱負荷はバルブごとに同じではなく、燃焼プロセス自体にも依存し、バルブに熱応力を引き起こします。
通常、吸気バルブヘッドは排気バルブよりも直径が大きくなっています。 バルブの数が奇数 (3、5) の場合、XNUMX 気筒あたりの吸気バルブの数が排気バルブの数よりも多くなります。 これは、可能な限り最大の比出力を達成するための要件によるものであり、したがって、燃料と空気の可燃性混合物でシリンダーを可能な限り最高に満たす必要があります。
サクションバルブの製造には、主にパーライト構造のシリコン、ニッケル、タングステンなどを合金化した鋼が使用されますが、チタン合金が使用されることもあります。 熱応力にさらされる排気バルブは、オーステナイト構造の高合金（クロムニッケル）鋼で作られています。 シートのシートには、硬化した工具鋼またはその他の特殊材料が溶接されています。 ステライト（コバルトとクロム、炭素、タングステンまたはその他の元素との可鍛性合金）。
XNUMXバルブシリンダーヘッド
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