Слово «головка» обычно относится к торцу или закрытию детали, находящейся под давлением, например к головке цилиндра двигателя, крышке сосуда под давлением, стволу и т. д. Это не имеет прямого отношения к прокладкам. Кроме того, слово «головка» используется для обозначения давления, например «головка пара». Определение, в котором слово «головка» используется для обозначения торца, обычно звучит так: головка болта или штифта и т. д.

Четвёртый тип головки — «кувшинная». В старых «Бьюиках» до 1920-х годов использовался верхнеклапанный механизм, но головка не была съёмной. Клапаны были съёмными, потому что находились в «кувшинах», но головка не снималась. Чтобы снять головку, нужно было опуститься ниже и снять всю верхнюю часть двигателя, включая «кувшины». Поэтому такой двигатель называли «кувшинным».

краткое содержание: Головка блока цилиндров (обычно называемая просто «головкой») — это большой металлический элемент, который закрывает и герметизирует торец цилиндра.

Типы головок цилиндров:

Существует три основных типа головок блока цилиндров:

• Головка блока цилиндров с плоской поверхностью — такие головки блока цилиндров использовались в старых двигателях, например в двигателях Ford с плоской поверхностью (как показано ниже). Овальный выступ в верхней части головки блока цилиндров предназначен для циркуляции охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость поступает из блока в каналы в головке (между отверстиями для болтов) и выходит через это овальное отверстие в верхней части.

  
  
  

  




• Головка блока цилиндров с верхним расположением клапанов (OHV) — этот тип головки блока цилиндров широко использовался с 1950-х годов и применяется до сих пор. В таких головках клапаны расположены внутри них, а не в блоке, как в головках с нижним расположением клапанов. Клапаны приводятся в действие не напрямую от распределительного вала, а через клапанный механизм, который обычно состоит из толкателей (коромысел), толкателей и коромысел. Головка блока цилиндров с верхним расположением клапанов обычно выглядит примерно так, как эти головки Chevrolet, изображённые ниже. На изображении плоская поверхность головки (правая часть изображения) — это та часть, которая обращена к блоку цилиндров. На левой стороне видны наконечники клапанов, клапанные пружины, фиксаторы и стопорные кольца. Сверху на них можно было бы увидеть коромысла, если бы они были установлены.

  
  
  

  




• Головка блока цилиндров с верхним расположением распределительного вала (OHC) — в головках этого третьего типа распределительный вал обычно расположен над головкой блока цилиндров. Она называется «верхнеклапанной», потому что распределительный вал находится над верхней частью головки. OHC может иметь одинарную (SOHC) или двойную (DOHC) конфигурацию. (Подробнее о различиях между SOHC и DOHC можно прочитать в этом посте на SE). Вот несколько изображений головок OHC:

  
  
  

  

  
  
  

  На этом изображении его немного сложно разглядеть, но там есть один распределительный вал (вы можете увидеть шестерню слева от головки), который проходит через всю головку. Этот единственный распределительный вал приводит в действие как впускные, так и выпускные клапаны, расположенные в головке.

  
  
  

  

  
  
  

  На этом изображении DOHC вы можете видеть два распределительных вала (на изображении найдите две шестерни справа от головки). в DOHC клапаны могут приводиться в действие непосредственно (как показано на этом изображении) или с помощью коромыслов.

Анатомия головки блока цилиндров

• Для начала давайте немного поговорим о головке блока цилиндров. Как я уже говорил, по сути, это просто плоский кусок металла, который закрывает верхнюю часть цилиндра. На изображении выше верхняя часть (как я уже сказал) — это плоская часть. Углубления в головке (почти в форме сердца) — это камеры сгорания. Именно здесь топливно-воздушная смесь имеет возможность сгореть, когда поршень находится в верхней мёртвой точке (ВМТ) во время воспламенения, между тактами сжатия и расширения в двигателе Отто.




• Чтобы лучше понять, из чего состоит большинство других головок блока цилиндров, давайте рассмотрим некоторые базовые элементы (Примечание: некоторые из них упоминались выше, но здесь я объясню, что они собой представляют):




• Голая головка блока цилиндров: это основной элемент всей конструкции. Все остальные компоненты, о которых мы будем говорить, в той или иной форме прикреплены к голой головке.



• Клапан: обычно находится внутри головки блока цилиндров. Это деталь, которая впускает топливно-воздушную смесь в камеру сгорания и выпускает отработавшие газы во время этой фазы цикла Отто. Клапан приводится в действие в нужный момент распределительным валом. Вот как выглядит клапан:
  


• Пружина клапана: удерживает клапан в закрытом положении, когда он не открыт. Пружины клапанов могут состоять из одной, двух или даже трёх разных частей (в зависимости от конструктивных особенностей). Обычно только очень мощные двигатели нуждаются в давлении, создаваемом тремя (или тройными) пружинами. Вот типичное изображение пружины клапана (это пчёлообразные пружины, названные так из-за своей формы):
  



• Фиксатор пружины клапана: Фиксатор пружины клапана удерживает пружину на месте. Фиксатор расположен на верхнем конце пружины (в стороне от головки). Он удерживает пружину на месте и одновременно крепится к клапану с помощью фиксаторов (см. ниже). Вот как выглядит фиксатор:

  
  
  

  




• Стопорный замок: стопорный замок (или ключ) вставляется между наконечником клапана и стопором. Интерференционная посадка возникает из-за давления пружины, воздействующей на замок, угла наклона замков по отношению к прямому штоку клапана и небольшого выступа, который входит в клапан. Вот как выглядит стопорный замок:

  
  
  

  

  
  
  

  Это одна половина пары замков. Вы также можете увидеть образующийся угол и небольшой выступ, который соединяет замок со штоком клапана.




• Уплотнение клапана — уплотнение клапана расположено вокруг стержня клапана в верхней части направляющей втулки клапана (см. ниже) под клапанной пружиной. Оно обеспечивает герметичность, предотвращая утечку (или попадание) масла во впускной и выпускной тракты. Ниже представлено изображение уплотнения клапана:

  
  
  

  

  
  
  

  На изображении вы можете увидеть два клапана (внизу справа и слева). Уплотнение клапана — это пружина, которая окружает клапан, полимерная деталь под ней и металл под ней.




• Направляющая клапана: направляющая клапана выполняет именно ту функцию, которая отражена в её названии, — она направляет клапан. Направляющая клапана представляет собой отдельный металлический элемент, обычно изготовленный из чугуна или бронзы. Направляющая отделена от головки блока цилиндров, поэтому при необходимости её можно заменить при ремонте головки блока цилиндров. Она вставляется в головку блока цилиндров и обеспечивает точное расположение клапана, позволяя ему двигаться вверх и вниз во время цикла открытия/закрытия. Существует множество различных типов направляющих клапанов, каждый из которых предназначен для определённых целей. Вот несколько примеров направляющих клапанов:

  
  
  

  




• Седло клапана: седло клапана — это закалённый материал, который запрессовывается в головку блока цилиндров, а затем обрезается под определённым углом, чтобы вместе с клапаном создать уплотнение, которое удерживает газы, образующиеся в процессе сгорания, в камере сгорания. Седла клапанов обычно изготавливаются из какого-либо сплава железа, так как он способен выдерживать нагрузки при открытии и закрытии клапана в течение всего срока службы. Седла можно найти в чугунных головках блока цилиндров (в большинстве случаев), но в алюминиевых головках они есть всегда. Без них клапан сдвигал бы алюминий в сторону и вскоре вышел бы из строя. Вот как выглядит седло клапана:

  
  
  

  

  
  
  

  На изображении я добавил два жёлтых овала. Седло клапана находится между двумя овалами. Седло — это часть, которая обесцвечена и выглядит так, будто её обработали под углом. Когда седла установлены, в головке блока цилиндров проделывается отверстие, в которое впоследствии будет вставлено седло. Затем седло обрезается под определённым углом, чтобы клапан идеально прилегал к седлу и обеспечивал герметичность. На изображении в центре кругов видна направляющая втулка клапана.




• Седло пружины: в зависимости от производителя головки и её конструкции может быть предусмотрено седло пружины, которое защищает головку блока цилиндров от истирания пружиной. Как вы могли догадаться, седло пружины располагается над направляющей клапана и находится между пружиной и головкой. Обычно они встречаются на алюминиевых головках. В этой области производитель также может разместить регулировочные шайбы для пружин клапанов, чтобы правильно установить высоту пружины.

  
  
  

  Вот изображение большинства описанных выше деталей и то, как они соединяются друг с другом (разумеется, в разобранном виде):

  
  
  

  




• Камера сгорания: В камере сгорания происходит все самое важное. Ее форма, а также форма клапанов и купола (или тарелки) поршня определяют, как будет распространяться фронт пламени после воспламенения смеси воздуха и топлива. Камера сгорания может быть разных размеров и форм. Все зависит от того, что требуется для конкретного двигателя. Ниже представлено типичное изображение камеры сгорания с закрытым портом в большом блоке Chevy (BBC). На изображении вы видите впускной (больший по размеру) и выпускной (меньший по размеру) клапаны. Справа от клапанов (на 4 часа по отношению к клапанам) находится резьбовое отверстие. Из него выступает свеча зажигания.

  
  
  

  

  
  
  

  

  
  
  

  Вот очень простая головка блока цилиндров с верхним расположением клапанов. Для лучшего понимания вы можете увидеть различные части головки с пояснениями. Все головки с клапанами работают примерно одинаково, но могут быть устроены по-разному, как вы видели на изображениях выше. Вот ещё одно изображение, на котором показано, как клапаны, впускной и выпускной каналы могут располагаться внутри головки:

  
  
  

  




• Впускные/выпускные отверстия: впускные и выпускные отверстия — это часть головки блока цилиндров, через которую в цилиндр поступает топливно-воздушная смесь, а из цилиндра выходят выхлопные газы. Их размер, форма и текстура могут способствовать или препятствовать потоку воздуха. Чем больше поток, тем выше мощность и крутящий момент. Вот примерное изображение отверстия в разрезе:

  
  
  

  




• Дополнительные сведения: при отливке головок в них создаются каналы для охлаждающей жидкости. Это позволяет головке отводить избыточное тепло, образующееся в процессе сгорания.