Cabeça do cilindro
A cabeça do cilindro fecha a câmara de combustão de um motor de combustão interna na parte superior. O termo "topo" deve ser entendido do ponto de vista do pistão oscilante. No caso de motores boxer , bem como motores que são instalados de forma suspensa (como motores de aeronaves), fala-se de uma cabeça de cilindro, embora não seja espacialmente acima. Em todos os motores modernos de quatro tempos, ele abriga os canais de entrada e saída e o controle de válvula para os processos de troca de gás , canais de óleo para a lubrificação do trem de válvulas e em motores refrigerados a água também canais de refrigeração, em motores a gasolina as velas de ignição , na injeção direta de gasolina também as válvulas de injeção ou nos motores a diesel os bicos injetores e as velas de incandescência . Devido à produção complicada, a cabeça do cilindro é uma das partes mais complexas e caras de um motor, junto com o bloco do motor .
Em motores de dois tempos sem válvulas e quatro tempos controlados pelo lado, a extremidade superior do cilindro, que não contém nenhum elemento de controle, é freqüentemente chamada de tampa do cilindro . A tampa da cabeça do cilindro , por outro lado, melhor e mais comumente chamada de tampa da válvula , fica na cabeça do cilindro de um motor de combustão interna. Ela forma a tampa removível da carcaça para o controle da válvula e evita que o óleo lubrificante escape e a sujeira entre. Em alguns motores muito antigos, esta carcaça e, portanto, a tampa estão faltando, de forma que as molas da válvula e, se necessário, a atuação da válvula pode ser vista durante a operação.
Tipologia
As cabeças de cilindro podem ser classificadas de acordo com as seguintes características:
- Motores Otto (com velas) ou motores diesel (sem velas, em vez de bicos injetores).
- Resfriamento de ar (estriado) ou resfriamento de água (parede dupla)
- Árvore de cames aérea ou aérea .
- Um ou dois eixos de comando.
- Tipo de actuação de válvula: braços oscilantes , o braço oscilante , tucho
- Cabeça do cilindro de fluxo cruzado ou cabeça do cilindro de contra fluxo ( lavagem de fluxo reverso ). Alguns tipos de motor não se encaixam bem neste esquema: a entrada está no topo e a saída na lateral, por exemplo no motor do BMW 328 , em Borgward , no motor do Opel Kadett A e nos motores de doze cilindros da Lamborghini.
Componentes
Dependendo da combinação dos critérios acima, uma cabeça de cilindro contém:
- Válvulas de admissão: Tanto o ar (em motores a diesel) quanto a mistura ar-combustível gerada pelo carburador ou sistema de injeção é sugado por elas . Como esse gás sugado é frio (temperatura máxima do motor em motores naturalmente aspirados ou temperatura do ar de carga em motores sobrealimentados ), as válvulas de admissão não ficam tão sujeitas a altas temperaturas, como as válvulas de escape.
- Válvulas de escape : através delas, os gases de escape escapam para o tubo de escape ( colector de escape ), também conhecido coloquialmente como escape . As válvulas de escape são, portanto, expostas a altas temperaturas.
- Árvore (s) de cames : Em motores modernos, as árvores de cames estão acima da cabeça e assentam na cabeça do cilindro. Por exemplo, eles são acionados pelo virabrequim com uma corrente de distribuição . Em motores de quatro tempos, a velocidade dos eixos de comando é a metade da do virabrequim, pois são necessárias duas revoluções do virabrequim para cada ciclo de trabalho. É feita uma distinção entre motores com uma ou duas árvores de cames à cabeça. ( OHC = árvore de cames à cabeça ou DOHC = árvore de cames à cabeça dupla). Abra as árvores de cames, as válvulas sobre o aríete , rebocadores ou balancins , normalmente são fechadas pelas molas da válvula.
- Velas de ignição: em motores a gasolina de quatro tempos, elas emitem uma faísca de ignição a cada segunda revolução do virabrequim para iniciar a combustão , em motores de dois tempos a cada revolução do virabrequim. Os motores a diesel têm autoignição e não possuem velas de ignição, mas velas de incandescência como um auxiliar na partida a frio .
- Posição dos bicos injetores: Nos motores diesel de injeção direta, eles injetam diretamente na câmara de combustão em alta pressão. Em motores a diesel de pré-câmara ou de câmara de turbulência, eles injetam na pré-câmara; a pressão de injeção pode ser menor.
- Válvulas de injeção de gasolina: algumas são montadas permanentemente na cabeça do cilindro (muitas vezes com bicos individuais para cada cilindro, "multiponto"), mas às vezes também no coletor de admissão na frente da cabeça do cilindro (com injeções de "ponto único") . Nos motores convencionais de injeção a gasolina, eles estão localizados na área do tubo de admissão de resfriamento, no cabeçote do cilindro ou no coletor à sua frente, e são separados da câmara de combustão pelas válvulas de admissão. Com os mais novos motores a gasolina de injeção direta, no entanto, eles ficam no cabeçote do cilindro e são injetados diretamente na câmara de combustão, onde ficam expostos a temperaturas mais altas e ao risco de coque.
- Dutos de entrada e saída: Para a troca de gás , isto é, empurrando o gás de exaustão para fora do cilindro e enchendo o cilindro com gás fresco, dutos conduzem de fora para as válvulas através das quais os gases são direcionados. Com a purga de fluxo reverso, as portas de entrada e saída estão no mesmo lado da cabeça do cilindro, com a purga de fluxo cruzado nos lados opostos da cabeça do cilindro. Os dutos de admissão raramente são conduzidos para cima. Eles abrem próximo à tampa do cilindro ou, no caso de válvulas opostas, entre as tampas do cilindro. Se o tubo de admissão estiver integrado na cabeça do cilindro, o carburador pode ser colocado diretamente na tampa do cilindro.
Características de design
Durante o processo de combustão em um cilindro, a mesma pressão atua na cabeça do cilindro e no pistão . A cabeça do cilindro é, portanto, exposta a forças muito altas que a empurram para fora. Por esta razão, muitas vezes não é aparafusado ao cilindro , mas diretamente à carcaça do virabrequim, com longos tirantes ou pinos que são passados através do bloco do motor através de furos correspondentemente longos. A força de pré-tensão gerada pelo aperto da conexão roscada tem um efeito elasticamente resiliente nos parafusos longos. Como resultado, o bloco do motor intermediário é preso de forma confiável com as vedações e o motor permanece firme.
Os parafusos de expansão são esticados apertando-os conforme pretendido e só podem ser usados uma vez. Portanto, é muito importante que uma chave de torque seja usada durante a montagem, de modo que o torque de aperto especificado pelo projeto estrutural e a força de pré-carga da montagem desta conexão roscada altamente tensionada sejam observados. Também é necessário observar o procedimento especificado no que diz respeito à sequência de aparafusamento, níveis de torque e qualquer obrigação de verificação após decorrido o tempo.
As peças móveis estão incluídas no circuito de óleo em todos os motores modernos. O óleo lubrificante é normalmente alimentado através de um canal do cilindro e da junta do cabeçote do cilindro para o cabeçote, em casos raros e com tipos de motores antigos por meio de uma linha de óleo rosqueada separada. Uma simples tampa da cabeça do cilindro de parede fina com vedação de borracha ou cortiça é suficiente para proteger contra o vazamento de óleo pulverizado sem pressão na cabeça do cilindro .
Quando o veio de excêntricos está localizado abaixo, os balanceiros das válvulas são geralmente ligado ao veio de excêntricos localizado fora da cabeça de cilindro por meio de ressaltos e empurrar as hastes , as quais correm paralelas aos cilindros e transmitem um movimento axial. As árvores de cames suspensas são acionadas por uma corrente de distribuição ou por uma correia dentada. Cascatas de engrenagem reta ou eixos que correm longitudinalmente no cilindro com engrenagens cônicas, os chamados ' eixos verticais ', são usados com menos frequência.
Existem também cabeçotes de cilindro muito simples em motores de quatro tempos: em motores com válvulas laterais ( arranjo SV , " válvulas laterais"). Essas cabeças de cilindro são semelhantes em seu design plano às cabeças de dois tempos, uma vez que o arranjo da válvula é parte do cilindro e não da cabeça do cilindro. Os motores SV há muito deixaram de ser o estado da arte, mesmo que ainda sejam construídos em casos isolados ( Rússia , República Popular da China ).
O resfriamento ocorre por meio de água de resfriamento de fluxo longitudinal ou transversal. Com o fluxo cruzado, o meio de resfriamento flui da saída para o lado da entrada ou vice-versa; no caso de fluxo longitudinal, essencialmente da parte traseira na direção longitudinal do virabrequim para a frente. O fluxo cruzado é mais vantajoso porque os cilindros individuais são resfriados quase igualmente bem e a perda de pressão é menor, o que significa que a bomba de água precisa de menos potência de acionamento.
As cabeças dos cilindros dos motores dos navios são frequentemente cercadas por uma galeria para que possam trabalhar confortavelmente e são equipadas com sensores de pressão e temperatura que integram as cabeças dos cilindros ao sistema de informação com o qual o motor é monitorado e controlado remotamente. a ponte ou a posição de direção.
Partes adjacentes
A cabeça do cilindro é fechada na parte superior com a tampa da válvula ( tampa da cabeça do cilindro). Ele protege os elementos de acionamento superiores do trem de válvulas e evita que o óleo lubrificante escape. No meio está a junta da tampa da válvula .
O bloco do motor ou bloco de cilindros segue para baixo se o cárter for um componente separado. No meio está a junta da cabeça do cilindro . No caso de cilindros tipo saco , o cilindro e a cabeça do cilindro são combinados em um único componente; a junta do cabeçote não é necessária.
Trabalho típico na cabeça do cilindro
- Verifique as velas de ignição
- Ajuste a folga da válvula : com os parafusos de ajuste apropriados ou com arruelas de solo da espessura apropriada ("calços") (agora muitas vezes desnecessário devido aos elevadores de válvula hidráulica )
- Moer as válvulas para restaurar a compressão suficiente (raramente é necessário, apenas se o motor estiver gasto ou uma única válvula estiver com defeito)
- Substitua a junta da cabeça do cilindro
- Substituição da correia dentada / corrente de distribuição e dispositivo tensor ( tensor da corrente ) - para correias dentadas: polia (s) tensora (s)
- Teste de compressão : Em vez da vela de ignição, um dispositivo de medição de pressão é usado. Isso permite que o estado geral do motor seja avaliado; até que ponto válvulas, cilindros, pistões e anéis de pistão estão gastos e uma revisão está pendente. O que é principalmente importante não é o nível absoluto de compressão, mas sim um valor aproximadamente igual em todos os cilindros. Um teste de compressão é útil ao comprar um veículo usado com alta quilometragem.
- Como parte de uma reparação de motor : alargamento ou afiação das guias das válvulas, renovação das molas das válvulas , furação dos rolamentos da árvore de cames, rectificação plana das superfícies de vedação.
galeria
Tampa do cilindro removida, lado voltado para o cilindro com superfícies de vedação, câmara de combustão e canais de água de resfriamento
Tampa do cilindro simples de um motor de aeronave modelo de 6,9 cm³, com rosca de vela incandescente e quatro parafusos
Tampa do cilindro em um Piaggio-Ciao -ofa, com conector de vela de ignição
Tampa do cilindro com válvula de descompressão no motor de um NSU Rapidamente
Cabeça do cilindro de um Mazda 323 BG 1,3 litro 16V - depois que a bomba d'água foi danificada, a cabeça do cilindro superaqueceu e rachou em vários lugares. A rachadura entre a saída e o fio da vela de ignição na câmara de combustão na extrema direita e as rachaduras na segunda câmara de combustão da direita da entrada para a saída e mais longe da saída para a borda são claramente visíveis
literatura
- Richard van Basshuysen, Fred Schäfer: Handbook Combustion Engine Basics, Components, Systems, Perspectives. 3. Edição. Friedrich Vieweg & Sohn Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2005, ISBN 3-528-23933-6 .
- Wilfried Staudt: Handbook Vehicle Technology Volume 2. 1ª edição. Bildungsverlag EINS, Troisdorf 2005, ISBN 3-427-04522-6 .
- Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Especialização em tecnologia automotiva. 27ª edição, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2001, ISBN 3-8085-2067-1 .
- Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: Experiência em tecnologia de veículos. 5ª edição. Holland + Josenhans Verlag, Stuttgart 1997, ISBN 3-7782-3520-6 .
Links da web
Evidência individual
- ↑ Normas de qualidade e teste para reparos em motores (PDF; 616 kB).