Головка блока цилиндров.

Головка блока закрывает сверху цилиндры, создавая камеру сгорания. В дизеле 1Д12 две головки блоков. В головке блока собран механизм газораспределения (рис. 12). Изготовлена головка из алюминиевого сплава, как и в большинстве других двигателей. В дизелях ширококолейных тепловозов такие крышки сделаны отдельно на каждый цилиндр, так как размеры цилиндров большие и даже на один цилиндр головка имеет большой вес.

Рис. 12. Головка блока:

1 – водяной патрубок; 2 – корпус головки; 3 – выточка; 4 – выпускной клапан; 5 – впускной клапан; 6 – гнездо клапана; 7 – пружина; 8 – сшивная шпилька; 9 – гнездо форсунки; 10 – корпус подшипника; 11 – крышка; 12 – лючок.

В головке блока находятся каналы, ведущие к камере сгорания каждого цилиндра с левой и правой стороны головки. Каналы с одной стороны предназначены для впуска в цилиндр воздуха, каналы с другой стороны для вывода из цилиндра выхлопных газов после сгорания топлива. Эти каналы герметично перекрываются клапанами 4 и 5. По центру каждой камеры сгорания места для установки форсунок. Для охлаждения головки внутри неё имеются каналы для прохождения воды. Также имеются каналы для прохода масла к трущимся деталям газораспределительного механизма. Сверху головка закрывается крышкой с лючками для регулировки.

Поршень.

Внутри цилиндра помещается точно подогнанный по диаметру поршень. Поршень является как бы подвижным дном рабочей полости – рабочего объема. Рабочий объем дизеля, таким образом, ограничен вокруг стенками цилиндра, сверху закрывающей головкой блока, снизу поршнем. Поршень может двигаться по цилиндру вверх-вниз на расстояние рабочего хода машины, то есть совершает возвратно-поступательное движение. Под воздействием огромного давления газов от сгоревшего топлива, поршень двигается внутри цилиндра, передавая энергию, через шатун, коленчатому валу.

Обычно поршни изготавливают из алюминиевого сплава. Этот металл имеет свойство эффективной теплопередачи. Изначально поршни делались из стали или чугуна. Но впоследствии от этого отказались.

Рис. 13. Поршень

1 – заглушка; 2 – поршневой палец; 3 – поршень; 4 – компрессионные кольца; 5 – маслосъемные кольца

Поршни 3 дизеля 1Д12 (рис.13) представляют собой единую отливку из алюминиевого сплава. Верхняя часть называется головкой и является рабочей частью поршня. Днище головки имеет форму, которая способствует лучшему сгоранию топлива. Боковая, цилиндрическая часть поршня называется «юбкой» и является направляющей частью. Поршень представляет сложный усечённый конус. Поэтому форма рассчитана так, что при нормальном нагреве поршень принимает форму правильного цилиндра. В верхней части поршня проточены четыре кольцевые канавки для поршневых колец 4 и 5, а в нижней части – одна канавка. Компрессионные кольца 4 уплотняют зазор между поршнем и стенкой цилиндра, предотвращая прорыв газов высокого давления из рабочей полости цилиндра в картер. Кольца изготовлены из чугуна. Маслосъёмные кольца 5 предназначены для съёма излишней смазки со стенок гильзы цилиндра, а так же значительного отвода тепла от поршня. Изготавливаются из стали или чугуна. Поршневой палец 2 предназначен для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Ограничения движения пальца по оси осуществляется заглушкой 1. Охлаждается поршень, в основном, маслом, которое попадает на него изнутри картера методом разбрызгивания, а также через поршневые кольца отдает тепло на стенки цилиндра.

Юбка имеет очень мелкие кольцевые проточки для удержания тонкого слоя масла на теле поршня. Этот слой облегчает скольжение поршня внутри цилиндра. Причём рабочий зазор между поршнем и цилиндром менее 0,1 мм. На ширококолейных тепловозах поршни составные и состоят из трёх частей. Проставка – это часть, которая крепится к шатуну. Срок службы проставки большой, и изготавливается она из стали. На проставку крепятся отдельно изнашиваемые части поршня: юбка и головка поршня, которые изготовлены из алюминиевого сплава. По мере износа эти детали заменяются новыми. Форма поршня не цилиндрическая. Во время работы дизеля поршень нагревается с различной температурой. Головка нагревается сильнее, следовательно, и расширяется сильнее. А низ юбки нагревается слабее и расширяется тоже слабее. Именно этого явления на первых двигателях не учитывали, отсюда и малый срок службы поршней, либо они просто заклинивали в цилиндрах при максимальной нагрузке. Но хотя зазор между цилиндром и поршнем очень мал, всё же даже этот минимальный зазор уменьшается с помощью поршневых колец, называемых компрессионными. На многих двигателях трущиеся поверхности колец, хромированные для увеличения срока службы и для лучшего притирания к цилиндру. Количество компрессионных колец на разных двигателях может быть разным, а также форма тоже разная. По мере износа колец зазор между поршнем и цилиндром увеличивается. Уменьшается мощность двигателя, увеличивается расход топлива. Масло и внутренние поверхности картера быстро загрязняются продуктами горения. А также увеличенный зазор опасен тем, что в зазор могут прорваться газы в момент рабочего хода поршня, и есть опасность взрыва масляного тумана в картере двигателя. Хотя это и редкое явление.

Также на поршнях устанавливаются маслосъёмные кольца. При работе цилиндры смазываются маслом. С помощью этих колец снимается излишний слой масла и через отверстия в юбке поршня сливается в картер. При износе маслосъёмных колец в камеру сгорания попадает масло, там оно сгорает и образуется нагар и в канавках поршневых колец, и в седлах клапанов, и на днище поршня, и в выпускных каналах. Подвижность колец уменьшается, увеличивая износ и цилиндров и самих колец. Снижается теплоотдача от поршня, поэтому может образоваться местный перегрев и появление трещин на поршне. Может нарушиться герметичность клапанов.

Отверстие под поршневой палец немного смещено от оси, чтобы уменьшить эффект перекоса поршня в цилиндре при рабочем ходе. Под воздействием давления газов поршень немного перекашивается в цилиндре, вызывая неравномерный износ как цилиндра, так и самого поршня. Для уменьшения этого эффекта, отверстие смещено, а на поршнях ставится метка для установки в правильное положение.