С целью надёжной герметизации мест сопряжения блока, гильзы, а также головки используется сталеасбестовая уплотняющая прокладка [рис. 1, б)] толщиной от 1,1 мм. Данные прокладки устанавливаются на карбюраторные и дизельные двигатели. В процессе работы двигателя периодически возникают деформации стыковых плоскостей, которые компенсируются упругостью прокладок. Чтобы повысить упругие свойства и надёжность выполняется окантовка отверстий в прокладке под камеру сгорания. Также окантовка защищает прокладку от воздействия газов.
Рис. 1. Головка цилиндров в сборе с клапанным механизмом.
а) – Головка цилиндров дизельного двигателя Д-240;
б) – Прокладка головки цилиндров;
в) – Головка цилиндров дизельного двигателя семейства КамАЗ;
1) – Впускной и выпускной клапаны;
2) – Направляющие втулки клапанов;
3) – Головка цилиндров;
4) – Крышка головки цилиндров;
5) – Колпак крышки;
6) – Ось коромысел;
7) – Коромысло;
8) – Впускной канал;
9) – Форсунка;
10) – Стакан форсунки;
11) – Выпускной канал;
12) – Отверстие для прохода охлаждающей жидкости в блок-картер;
13) – Полость для охлаждающей жидкости;
14) – Штанга;
15) – Манжета с пружиной;
16) – Опорное кольцо;
17) – Чугунные сёдла клапанов;
18) – Стальной каркас прокладки;
19) – Асбестовые листы;
20) – Окантовка.
Для повышения надёжности головок, а также уплотнения газожидкостного стыка на современных многоцилиндровых ДВС используются индивидуальные (на каждый цилиндр) головки (дизельные двигатели ЯМЗ-8403, двигатели семейства КамАЗ) и комбинированные уплотнения, в состав которых входят стальные либо алюминиевые кольца (пластины) для уплотнения газового стыка и резиновые элементы (окантовки либо прокладки) с металлическими втулками, отвечающие за уплотнение жидкостного стыка.
Основным преимуществом применения индивидуальных головок является:
1) – высокая эксплуатационная надёжность;
2) – исключение влияния на газовый стык соседними цилиндрами;
3) – возможность равномерного расположения силовых шпилек по всей окружности цилиндра;
4) – Создание равномерного давления на прокладку стыка;
5) – Снижение остаточных деформаций гильзы в процессе затяжки шпилек;
6) – Уменьшение трудоёмкости монтажно-демонтажных работ.
Индивидуальная головка цилиндров [рис. 1, в)] двигателя КамАЗ выполнена из алюминиевого сплава. Стык блока и головки цилиндра уплотнён посредством пары прокладок:
1) – Формованная резиновая прокладка уплотняет перепускные отверстия для масла и охлаждающей жидкости, а также головку по контуру;
2) – Стальная прокладка, прижатая посредством опорного кольца (16), запрессованного на нижней плоскости головки (3), уплотняет газовый стык.
Впускной (8) и выпускной (11) каналы размещены на противоположных концах головки. Хорошее смесеобразование и вихревое движение воздуха обеспечивается за счёт профиля впускного канала. Чугунные сёдла (17) и металлокерамические направляющие втулки (2) клапанов (1) растачиваются после их запрессовки в головку (3). Для предотвращения попадания масла в камеру сгорания служит уплотнительная резиновая манжета (15).
Использование на дизельных двигателях с жидкостным охлаждением головок, изготовленных из алюминиевого сплава, позволяет в значительной мере уменьшить их тепловое состояние, а также температуру сёдел клапанов, клапанов и корпуса распылителя форсунки. Головки из алюминиевого сплава, за счёт применения прогрессивных физико-механических методов обработки, не уступают чугунным в механической прочности. Вследствие этого допускается форсирование двигателя, а также увеличение его ресурсных характеристик.
Головки дизельных двигателей с воздушным охлаждением (Д-21А1, Д-144) изготавливают из алюминиевого сплава. В основе таких головок лежит ребристый корпус с верхней плитой и днищем, который устанавливается на цилиндр (5) [рис. 2] и закрепляется вместе с ним на картере (8) посредством анкерных шпилек. Головки выполняются индивидуальными и двухклапанными. Уплотнение газового стыка осуществляется путём непосредственного контакта торцевой поверхности чугунной гильзы и головки из алюминиевого сплава.
Рис. 2. Поперечный разрез тракторного двигателя Д-144 воздушного охлаждения.
1) – Головка цилиндра;
2) – Форсунка;
3) – Впускной трубопровод;
4) – Выпускной трубопровод;
5) – Цилиндр;
6) – Картер маховика;
7) – Топливный фильтр;
8) – Картер двигателя;
9) – Щуп-масломер;
10) – Поддон картера;
11) – Коленчатый вал;
12) – Распределительный вал;
13) – Шатун;
14) – Поршень.