Верхнюю плоскость блока цилиндров и нижнюю плоскость головки цилиндров тщательно обрабатывают для получения плотного соединения. Между этими плоскостями устанавливают прокладку толщиной 1,50— 1,75 мм, чтобы предотвратить прорыв газов наружу и проникновение воды в цилиндры двигателя. Прокладку изготовляют из асбестового полотна, пропитанного графитом и армированного железным каркасом. В прокладке имеются отверстия для цилиндров, штанг, шпилек или болтов, прохода воды и масла. Кромки отверстий для прохода воды и против цилиндров окантованы листовой сталью толщиной 0,25 мм. Перед установкой прокладки на двигатель обе ее стороны натирают графитом, что предохраняет прокладку от пригорания к блоку или головке цилиндров. Гайки и болты крепления головки к блоку цилиндров затягивают равномерно в определенной последовательности на холодном двигателе, если головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава, и на горячем двигателе, если она чугунная.

Конструкция головки цилиндров зависит от типа двигателя (карбюраторный двигатель или дизель), расположения клапанов и системы охлаждения.

Головка цилиндров нижнеклапанного двигателя проста по устройству. Она имеет камеры сгорания, водяную рубашку и отверстия для ввертывания свечей зажигания и крепления ее к блоку цилиндров.

Головки цилиндров верхнеклапанных двигателей более сложны по устройству, так как в них помещаются вставные седла и направляющие втулки с клапанами, а также имеются отверстия для прохода штанг, воды и масла. Особенно сложны головки цилиндров дизелей, например дизеля ЯАЗ-М206. Каждый цилиндр 8 дизеля имеет два выпускных клапана и насос-форсунку, расположенную между ними.

Рис. 2. Головка цилиндров дизеля ЯАЗ-М206:
1 — головка цилиндров; 2 и 4 — выпускные клапаны; 3 — каналы для охлаждающей жидкости; 5 — насос-форсунка; в — камера сгорания; 7 — поршень; 8 — цилиндр

В головке цилиндров нет камер сгорания, поэтому нижняя плоскость ее, обращенная к поршню, делается гладкой. Топливо из насос-форсунки впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, которая образуется головкой цилиндра и днищем поршня, когда он находится в в. м. т. Каналы служат для прохода охлаждающей жидкости.

В головке цилиндров верхнеклапанных двигателей располагаются каналы для подвода к цилиндрам горючей смеси или воздуха и отвода отработавших газов. У нижнеклапанных двигателей каналы для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов находятся в блоке цилиндров.

—

Головка цилиндров представляет собой сложную по форме деталь, устанавливаемую сверху цилиндра (двигатель Д-21 и Д-37М), группы цилиндров (двигатели АМ-01, Д-108, Д-130, ГАЗ-53 и ЗИЛ-130) или блок-картера (двигатели СМД-14, АМ-41 иД-50).

Она отливается из чугуна или алюминиевого сплава. Головка цилиндров из алюминиевого сплава легче чугунной и лучше отводит тепло. Это позволяет у карбюраторных двигателей повысить, степень сжатия, а следовательно, мощность и экономичность двигателя. У автомобильных двигателей головки цилиндров сделаны из алюминиевого сплава.

Головка цилиндров надевается на шпильки, ввернутые в блок-картер, и крепится гайками.

Уплотнение между головкой цилиндров и блок-картером или цилиндрами достигается установкой прокладки из упругого материала: асбо-стальной или медноасбестовой. Асбостальные прокладки состоят из тонкого листа мягкой стали — каркаса, на обе стороны которого наложены листы 2 прессованного асбеста. С наружной стороны асбестовые листы покрыты графитом. Окна для камер сгорания, а иногда отверстия для воды и масла в прокладках имеют окантовку 3 из тонкой листовой стали.

Рис. 3. Прокладки головки цилиндров:
а — прокладка головки цилиндров двигателя СМД-14; б — прокладка головки цилиндров двигателя ГАЗ-52-01: 1 — стальной каркас; 2 — асбестовые листы; 3 — окантовка.

Рис. 4. Формы камер сгорания двигателей:
а — смещенная (Г-образная); б — полусферическая; в — клиновая: 1 – место расположения свечи.

В головке цилиндров расположены камеры сгорания, размещены свечи или форсунки, а иногда и дополнительные камеры.

Конструкция головки цилиндров зависит от типа двигателя, системы охлаждения и расположения клапанов.

У двигателя с верхним расположением клапанов конструкция головки цилиндров усложняется вследствие того, что в ней размещаются клапаны и каналы для подвода воздуха (горючей смеси) и отвода отработавших газов.

При жидкостном охлаждении головка цилиндров имеет полости для охлаждающей жидкости — водяную рубашку, которая соединяется с водяной рубашкой блока цилиндров.

При воздушном охлаждении наружная поверхность головки снабжается специальными ребрами охлаждения.

Форма камеры сгорания оказывает большое влияние на характер протекания рабочего цикла в цилиндре и особенно на процесс сгорания. В карбюраторных двигателях от формы камеры сгорания и расположения свечи в большой степени зависит возможность применения высокой степени сжатия без возникновения детонации. Чем компактнее камера сгорания, тем меньше вероятность детонации, тем выше экономичность двигателя.

Основные формы камер сгорания, применяющихся в карбюраторных двигателях, показаны на рисунке 4. Смещенная камера сгорания применяется в головках цилиндров двигателей ГАЗ-52-01 и П-23, полусферическая — в двигателе ГАЗ-21А, а клиновая — в двигателях ГАЗ-53 и ЗИЛ-130.

У дизелей форма камеры сгорания должна соответствовать выбранному способу смесеобразования. Камеры сгорания автотракторных дизелей делятся на неразделенные и разделенные.

В дизелях с неразделенной камерой сгорания (дизели Д-21, Д-37М, АМ-41, АМ-01 и Д-108) нижняя поверхность головки цилиндров, обращенная к поршню, делается гладкой.

В дизелях с разделенной камерой сгорания в головке цилиндров размещены вихревые камеры (дизели Д-50, и СМД-14) или предкамеры и каналы, сообщающие эти камеры с основными камерами сгорания, расположенными в цилиндрах, над поршнями.

У дизеля СМД-14 головка цилиндров отлита из чугуна и устроена следующим образом. Против каждого цилиндра со стороны нижней плоскости головки цилиндров расточены два отверстия, кромки которых скошены у большинства двигателей под углом 45° и служат опорными поясками для выпускного и впускного клапанов. Эти отверстия с опорными поясками принято называть седлами. Ширина опорных поясков (рисок) 2,0—2,5 мм. Над каждым седлом в верхней части головки в вертикальное отверстие запрессована чугунная направляющая втулка клапанов.

Внутри головки цилиндров отверстия для клапанов переходят во впускные и выпускные каналы, которые выходят наружу. К площадке у места выхода из головки выпускных каналов на шпильках крепится выпускная труба, к площадке корпуса колпака впускная труба.

Рис. 5. Головка цилиндров дизеля СМД-14:
1 — корпус колпака; 2—крышка колпака; 3 — валик декомпрессионного механизма; 4 — сапун; 5— выпускной клапан; 6 — маслоподводящий канал: 7 — головка цилиндров; 8 — отверстие для форсунки; 9, 17, 21, 30 — шпильки; 10 — прилив для крепления топливного фильтра; 11 — седло выпускного клапана; 12 — седло впускного клапана; 13 — впускной клапан; 14 — направляющая втулка; 15 — впускной канал; 16 — болт; 18 — гайка; 19 — площадка для крепления впускной трубы; 20 — площадка для крепления водоотводящей трубы; 22 — установочный винт; 23 —< вставка; 24 — диффузор; 25 — вихревая камера; 26 — выпускной канал; 27, 28 — каналы для подвода воды; 29 — площадка для крепления выпускной трубы.

В нижней части головки над каждым цилиндром расположена вихревая камера шаровой формы. Верхняя половина шаровой камеры расточена в головке цилиндров, а нижняя представляет собой вставку 23 из жаропрочной стали. Вихревая камера каналом-диффузором соединяется с пространством над поршнем. Вставка фиксируется в головке цилиндров установочным винтом 22.

В наклонные отверстия 8 головки цилиндров, сообщающиеся с вихревыми камерами, устанавливаются форсунки, которые крепятся на шпильках.

Для соединения водяных рубашек головки цилиндров и блок-картера в нижней стенке головки имеются отверстия, совпадающие с соответствующими отверстиями в блок-картере. Каналы в головке цилиндров служат для создания направленного потока воды к наиболее нагретым местам головки: вихревым камерам и перемычкам между камерами и выпускными клапанами. Вода отводится из головки цилиндров через отверстия в верхней части в трубу, которая крепится к головке болтами.

В середине нижней поверхности головки цилиндров сделаны три неглубокие поперечные канавки. Они уменьшают влияние температурных напряжений на прочность головки цилиндров.

Восемь сквозных отверстий у правой стенки головки цилиндров нужны для прохода штанг толкателя. Корпус колпака и его крышка закрывают клапанный механизм, смонтированный на головке цилиндров.

Корпус колпака привернут к головке цилиндров болтами, а крышка к корпусу колпака шпильками и гайками. Для уплотнения между корпусом колпака и головкой цилиндров установлена паронито-вая, а между крышкой и корпусом — пробковая прокладки. К крышке колпака болтами прикреплен сапун.

В задней части головки цилиндров сделан канал для подвода масла к клапанному механизму.