В поршневом двигателе головка цилиндра расположена над цилиндрами , [1] образуя крышу камеры сгорания . В двигателях с боковым расположением клапанов головка представляет собой простую металлическую пластину, содержащую свечи зажигания и, возможно, ребра теплоотвода . В более современных двигателях с верхним расположением клапанов и верхним распредвалом головка представляет собой более сложный металлический блок, который также содержит впускные и выпускные каналы, а также часто каналы охлаждающей жидкости , компоненты клапанного механизма и топливные форсунки .
Поршневой двигатель обычно имеет одну головку цилиндра на каждый ряд цилиндров .
Большинство современных двигателей с «прямой» (рядной) компоновкой сегодня используют одну головку блока цилиндров, которая обслуживает все цилиндры.
Двигатели с V-образной или «плоской» компоновкой обычно используют две головки цилиндров (по одной на каждый ряд цилиндров ), однако небольшое количество V-образных двигателей с «узким углом развала» (например, двигатели Volkswagen VR5 и VR6 ) используют одну головку цилиндров, охватывающую два ряда.
Большинство радиальных двигателей имеют одну головку для каждого цилиндра, хотя обычно это моноблочная форма, в которой головка сделана как неотъемлемая часть цилиндра. Это также распространено для мотоциклов, и такие компоненты головки/цилиндра называются бочками .
Некоторые двигатели, особенно дизельные двигатели средней и большой мощности, предназначенные для промышленности, судостроения, выработки электроэнергии и тяжелой тяги (большие грузовики, локомотивы , тяжелое оборудование и т. д.), имеют отдельные головки цилиндров для каждого цилиндра. Это снижает затраты на ремонт, поскольку можно заменить одну вышедшую из строя головку на одном цилиндре вместо более крупного и гораздо более дорогого блока, подходящего для всех цилиндров. Такая конструкция также позволяет производителям двигателей легко производить «семейство» двигателей с различной компоновкой и/или количеством цилиндров, не требуя новых конструкций головок цилиндров.
В двигателе с плоской головкой ( боковыпускным клапаном ) все компоненты клапанного механизма находятся внутри блока , поэтому головка обычно представляет собой простую металлическую пластину, прикрученную болтами к верхней части блока двигателя . Двигатели с боковыми клапанами когда-то были универсальными, но теперь в значительной степени устарели в автомобилях, встречаясь почти исключительно в небольших двигателях, таких как газонокосилки, триммеры для подрезки сорняков и бензопилы.
Двигатели Intake Over Exhaust (IOE) сочетают в себе элементы конструкций с боковым и верхним клапанами. Широко используемый в американских мотоциклах в начале 1900-х годов, двигатель IOE оставался в производстве в ограниченном количестве до 1990-х годов. Двигатели IOE более эффективны, чем двигатели с боковым клапаном, но также более сложны, больше и дороже в производстве.
В двигателе с верхним расположением клапанов (OHV) или верхним расположением распределительного вала (OHC) головка цилиндра содержит несколько каналов для потока воздуха, называемых портами ; впускные порты доставляют впускной заряд топлива и воздуха из впускного коллектора в камеру сгорания , а выпускные порты направляют отработанные газы сгорания из камеры сгорания в выпускной коллектор . Клапаны открывают и закрывают порты, при этом впуски смещены вперед и назад относительно выпусков. Головка также содержит свечи зажигания , а в двигателях с водяным охлаждением — каналы для охлаждающей жидкости.
Единственный распределительный вал, расположенный в блоке двигателя, использует толкатели и коромысла для приведения в действие всех клапанов.
Двигатели OHV, как правило, компактнее эквивалентных двигателей OHC, а меньшее количество деталей означает более дешевое производство, но они в значительной степени были заменены конструкциями OHC, за исключением некоторых американских двигателей V8.
Двигатель с верхним распредвалом (OHC) размещает распредвал(ы) в головке цилиндров над камерой сгорания. Устранение толкателей уменьшает инерцию клапанного механизма и обеспечивает пространство для оптимизированных конструкций портов, что обеспечивает повышенный потенциал мощности.
В двигателе с одним верхним распредвалом (SOHC) распредвал может быть установлен по центру между рядами клапанов или непосредственно над одним рядом клапанов (заменяя привод коромысла на толкатели ). Двигатели SOHC были широко распространены с 1960-х по 1990-е годы (исключая толкатели, но по-прежнему используя коромысла)
Двигатели с двойным верхним распредвалом (DOHC) устанавливают распредвал непосредственно над каждым рядом смещенных клапанов (впускные — внутренние, выпускные — внешние). [2] Конструкции DOHC позволяют оптимально расположить клапаны с поперечным потоком для обеспечения работы на более высоких оборотах . Они, как правило, больше по размеру (особенно по ширине), чем эквивалентные двигатели OHV или SOHC. Несмотря на то, что большее количество компонентов повышает производственные затраты, двигатели DOHC широко используются в автомобильных двигателях с 1990-х годов.
