HLAVA VÁLCŮ. Pístové spalovací motory - SCHOLZ

HLAVA VÁLCŮ tvoří víko pracovního válce a část spalovacího prostoru. Je zatížena proměnným tlakem spalování, tlakem od předpětí hlavových šroubů a těsnění. Tepelně je nerovnoměrně namáhána okamžitou teplotou spalování (2000°C), trvalou teplotou výfukových plynů (700-800°C) na straně jedné proti chladící kapalině (30-95°C) na straně druhé. Hlavy dělíme na: a) společné pro všechny válce nacházejí využití v automobilových motorech (zkracují rozteč válců, umožňují uložení vačkového hřídele u ventilových rozvodů OHC, snižují počet hlavových šroubů a snižují hmotnost). Nevýhodou je vyšší náročnost odlitku z hlediska přesnosti polohy kanálů vůči osám válců. b) Společné pro 2-3 válce se používají větších automobilových motorů s rozvody OHV s cílem stavebnicového vytváření unifikované řady motorů s odlišným počtem válců v řadovém i vidlicovém uspořádání . c) Jednotlivé hlavy pro každý válec. U velkých motorů i automobilových s rozvodem OHV (eventuelně vzduchem chlazených) a vysokým stupněm unifikace. Nevýhodou je prodlužování délky u řadových motorů, zvýšený počet šroubů, vyšší hmotnost. Hlava váců je nosičem ventilů, sedel, sacích a výfukových kanálů, vstřikovače s tryskou, zapalovací a žhavící svíčky. Vzájemné uspořádání těchto všech součástí v hlavě je konstrukčním problémem, neboť jen optimální rozmístění může splňovat jak funkci, tak i spolehlivost se životností (dimenzování s vhodným chlazením). Zde nastává obvykle kompromis mezi funkcí procesu a spolehlivou konstrukcí. Kompromis představuje např. změnu polohy os ventilů v řádech +- 0,5mm a místní deformaci průřezu kanálů (aerodynamika) ve prospěch spolehlivého chlazení kritického místa můstku mezi vstřikovačem (zapalovací svíčkou) a sedlem výfukového ventilu.

2011/2012

Pístové spalovací motory - SCHOLZ

1

CHLAZENÍ SAMOSTATNÉ HLAVY VÁLCŮ Přívod a odvod chladící kapaliny je pro každou hlavu proveden samostatně. To vytváří ideální podmínky pro sofistikovaný průtok hlavou. Vstupy jsou z prostoru příslušného válce a velikost kruhového průřezu v těsnění mezi blokem a hlavou rozdělují množství chladící kapaliny: • Hlavní přívod 60-70% je směřován do kritického místa (můstek mezi vstřikovačem a sedlem výfukového ventilu •Vedlejší přívod 20-25% je proveden pod výfukový kanál s podpořením chlazení sedla výfukového ventilu

5%

•Zbytek 5-10% slouží k odvzdušnění odlehlé partie pod sacím kanálem

70%

2008/2009

Pístové spalovací motory_8_ SCHOLZ

25% 2

CHLAZENÍ SAMOSTATNÉ HLAVY VÁLCŮ V řezech jsou patrná kritická místa a směr vtoku chladiva

70% 25% 2008/2009


3

KRITICKÁ MÍSTA PRO CHLAZENÍ • mezi sedlem výfukového ventilu a vstřikovačem, nebo svíčkou • mezi sedly ventilů navzájem Kolem sedel výfukových i sacích ventilů vždy chlazení kolem dokola (rovnoměrná teplota po obvodě zabezpečuje rovnoměrné deformace, které nezpůsobují uvolňování sedel) ŠPATNÉ PROVEDENÍ

SPRÁVNÉ PROVEDENÍ

2008/2009


SCH

CHLAZENÍ SAMOSTATNÉ 4-VENTILOVÉ HLAVY VÁLCŮ Chladící kapalina vstupuje do hlavy válce z bloku 4 otvory stejné dimenze do spodního chladícího prostoru a průtok je směřován kolem sedel do středu ke vstřikovači. Zde kolem vstřikovače je jediný průchod do horního patra chladícího prostoru hlavy. Zde je kapalina vedena kolem nálitků vodítek ventilů k výstupnímu otvoru navazujícího na sběrné potrubí.

Vysvětlivka: 2008/2009


směr toku chladící kapaliny 5

CHLAZENÍ SAMOSTATNÉ 4-VENTILOVÉ HLAVY VÁLCŮ Obdobná varianta s odlišným uspořádáním kanálů

Vysvětlivka: 2008/2009

směr toku chladící kapaliny Pístové spalovací motory_8_ SCHOLZ

6

KONSTRUKCE 4-VENILOVÉ HLAVY VÁLCŮ

2008/2009


7

CHLAZENÍ SPOLEČNÉ HLAVY PRO 2 VÁLCE 2-VENTILOVÉHO PROVEDENÍ

____________________________________________________________________________________________ 2011- Liberec prof. Ing. Celestýn Scholz, Ph.D.

8

CHLAZENÍ SPOLEČNÉ HLAVY PRO 2 VÁLCE 2-VENTILOVÉHO PROVEDENÍ

Pískové jádro vodního prostoru hlavy


9

SPECIFIKA CHLAZENÍ HLAVY VÁLCŮ Prioritní je odvod tepla z výfukového ventilu, jako nejvíce tepelně zatíženému dílu hlavy válců (od hořící palivové směsi a při odvodu spalin výfukovým kanálem). Odvod tepla přes kontakt: • stykový v sedle • kluzný ve vedení dříku Kluzný kontakt Vedení dříku

Sedlo

Příklad 4-ventilového správného provedení chlazení v nálitku kluzného vedení dříku ventilu


10

SPECIFIKA CHLAZENÍ HLAVY VÁLCŮ Příklad 4-ventilového nesprávného provedení chlazení v nálitku kluzného vedení dříku ventilu. Maximalistický stupeň rozměrové unifikace kanálu sacího s výfukovým vč. sedel, vodítek, ventilů za cenu zhoršení pracovních funkcí (aerodynamiky, odvodu tepla u z výfukového ventilu – v označených částech) a spolehlivosti (váznutí výfukového ventilu následkem zvýšené tvorby karbonu ve vedení ventilu)

2008/2009


11

VÝFUKOVÉ VENTILY:

ČÁSTI VENTILŮ

• Bimetalické - dřík svařen s hlavou, která je z vysoko legované ocel (CrSi, CrMoV, CrMnNi, Ni –Nimonic) • Těsnící plocha hlavy se sedlem se opatřuje návarem tvrdokovu (stelit) – snížení opotřebení • Duté ventily plněné sodíkem pro zlepšení odvodu tepla. Sodík již při teplotě 100°C zkapalní a vyplní dutinu jen z poloviny. Pohyb dusíku vytváří „shaker“ efekt a intenzivně přenáší teplo z hlavy do dříku

Talíř Klínky Dřík Stírátko oleje Vodítko Stírací hrana Sedlo Hlava

2011/2012


12

SEDLA VENTILŮ

Dnes standardně u všech hlav z AL i litiny. Materiál (legovaná litina Cr,Mo; ušlechtilá ocel CrNi) odolnost proti opotřebení (zaklepávání).

v d1 d

s (přesah)

Rozměry: t = (0,08 – 0,15) d1 v = (0,18 – 0,25) d1 s = (0,0015 – 0,003) d2 Sedlo se vkládá s přesahem (zmražené dusíkem), spojení s hlavou musí být v celé ploše pro účinný odvod tepla. Při deformaci způsobené nerovnoměrně rozloženou teplotou dochází k uvolnění. Sklon dotykové plochy s ventilem 30-45° VÝFUK

2011/2012


SÁNÍ

13

VODÍTKA VENTILŮ Slouží k vedení ventilu, středí talíř ventilu do sedla, odvádí teplo z dříku ventilu a zabraňuje uniku oleje podél dříku. Délka (6 – 8)  dříku , umístění co nejblíže k talíři. Vodítko je zalisováno do hlavy. Vůle ve vedení ventilu (mezi dříkem a vnitřním průměrem vodítka) závisí na teplotním zatížení ventilu. Doporučené hodnoty jsou pro: sací ventil s  0,04 s  6,5  0,025 sán

výfukový ventil

svýf  0,046 s  5,5  0,025 Neúměrné zvyšování vůle ventilu ve vodítku ovlivňuje negativně nárůst teploty ventilu (snížením odvodu tepla ve vodítku). Např. zvětšení z 0,1mm na 0,2mm znamená zvýšení teploty talíře ventilu o 100°C. U výfukového ventilu se ve spodní části vedení (zasahujícího do proudu výfukových plynů) se vůle zvětšuje obvykle válcovým odlehčením, aby ventil nevázl. Osazení na ventilu, které předbíhá odlehčení o m vyškrabuje usazeniny karbonu, vzniklé nadbytečným průnikem mazacího oleje. Mazání musí být přiměřené, snížení se dosáhne použitím stírátek, které břitem regulují množství oleje. Materiál: litina, legovaná litina

2011/2012


SCH

HLAVA VÁLCŮ. Pístové spalovací motory - SCHOLZ

Recommend Documents