В двигателе внутреннего сгорания головка блока цилиндров (часто сокращенно просто «головка») расположена над цилиндрами [1] и образует крышу камеры сгорания . В двигателях с боковыми клапанами головка представляет собой простой лист металла; тогда как в более современных двигателях с верхним расположением клапанов и верхним распределительным валом головка блока цилиндров представляет собой более сложный блок, часто содержащий впускные и выпускные каналы, каналы охлаждающей жидкости, клапаны , распределительные валы , свечи зажигания и топливные форсунки . Большинство прямых двигателей имеют одну головку блока цилиндров, общую для всех цилиндров, а большинство V-образных двигателей имеют две головки цилиндров (по одной на каждый ряд цилиндров).
Краткое описание конструкций двигателей показано ниже в хронологическом порядке использования автомобилей.
В двигателе с плоской головкой ( боковой клапан ) все компоненты клапанного механизма содержатся внутри блока , поэтому головка обычно представляет собой простой лист металла, прикрепленный болтами к верхней части блока двигателя . Двигатели с боковыми клапанами когда-то были универсальными в автомобилях, но сейчас они в значительной степени устарели, за исключением небольших двигателей, таких как газонокосилки, триммеры для сорняков и бензопилы.
Более поздняя разработка, названная двигателем с системой впуска над выпуском (IOE), в которой сочетались элементы конструкции бокового и верхнего клапанов. Двигатель IOE, широко использовавшийся в американских мотоциклах в начале 1900-х годов, производился в ограниченном количестве до 1990-х годов. Двигатели IOE более эффективны, чем двигатели с боковыми клапанами, но также более сложны, крупнее и дороже в производстве.
В двигателе с верхним расположением клапанов (OHV) или с верхним расположением распределительного вала (OHC) головка блока цилиндров состоит из нескольких каналов (называемых портами ); некоторые из них образуют путь для впускных газов от впускного коллектора к камере сгорания , а другие предназначены для перемещения выхлопных газов из камеры сгорания в выпускной коллектор . Головка блока цилиндров также содержит клапаны и свечи зажигания .
В частности, в двигателе с верхним расположением клапанов один распределительный вал расположен внутри блока двигателя и использует толкатели и коромысла для приведения в действие клапанов. Двигатели OHV обычно более компактны, чем эквивалентные двигатели DOHC, однако они в значительной степени были заменены конструкциями DOHC, за исключением некоторых американских двигателей V8.
В конструкции с верхним расположением распределительного вала головка блока цилиндров содержит клапаны, свечи зажигания и впускные/выпускные тракты (как в двигателе с верхним расположением клапанов), но распределительный вал теперь расположен в головке блока цилиндров, а не в блоке цилиндров. [2] Распределительный вал может быть установлен по центру между каждым смещенным рядом впускных и выпускных клапанов, при этом также используя коромысла (но без каких-либо толкателей), или распределительный вал может быть установлен непосредственно над клапанами, исключая коромысла и используя «ковш». » толкатели . Двигатели OHC с одним распределительным валом на ряд цилиндров широко использовались в автомобилях в 1960-1990-х годах, при этом в большинстве конструкций использовался коромысло для приведения в действие клапанов на стороне двигателя, противоположной распределительному валу. Двигатели OHC с двумя распределительными валами на ряд цилиндров ( двигатели DOHC ) получили широкое распространение в современных автомобильных двигателях с 1990-х годов. Двигатели DOHC обеспечивают оптимальное расположение клапанов для поперечноточной головки блока цилиндров и прямое приведение в действие клапанов (т.е. без коромыслов). Поэтому они обычно позволяют работать на более высоких оборотах, однако обычно они больше по размеру (особенно по ширине), чем эквивалентные двигатели OHV или SOHC.
В двигателях OHV и OHC с водяным охлаждением головка блока цилиндров также содержит каналы для охлаждающей жидкости двигателя, которая используется для отвода тепла от головки блока цилиндров.
В большинстве современных двигателей с «прямой» (рядной) компоновкой сегодня используется единая головка блока цилиндров, обслуживающая все цилиндры. В двигателях с V-образной компоновкой или «плоской» компоновкой обычно используются две головки цилиндров (по одной на каждый ряд цилиндров ), однако в небольшом количестве двигателей V с «узким углом» (например, двигатели Volkswagen VR5 и VR6 используют один цилиндр) Головка, охватывающая два ряда. Большинство радиальных двигателей имеют по одной головке на каждый цилиндр, хотя обычно она имеет моноблочную форму , в которой головка выполнена как неотъемлемая часть цилиндра. Это также характерно для мотоциклов и таких компонентов головки/цилиндра. называются бочками .
Некоторые двигатели, особенно дизельные двигатели средней и большой мощности, предназначенные для промышленности, морского транспорта, энергетики и тяжелой тяги (большие грузовики, локомотивы , тяжелая техника и т. д.), имеют отдельные головки цилиндров для каждого цилиндра. Это снижает затраты на ремонт, поскольку можно заменить одну неисправную головку на одном цилиндре вместо более крупного и гораздо более дорогого узла, 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.
