[dieselirk]

    Восстановлено из старого форума   
          статья alex diesel spb

   Проблема возникновения трещин в головках блока бензиновых двигателях практически отсутствует. Напротив, владельцы дизельных двигателей знакомы с трещинами в головках блока не понаслышке. Следует отметить, что образование трещин является проблемой не всех без исключения дизельных двигателей, а преимущественно, вихрекамерных и, преимущественно, хорошо послуживших. Почему так?
      Для начала вспомним, как происходит процесс сгорания топлива в двигателе с искровым зажиганием. Топливовоздушная смесь сжимается в цилиндре и после искрового разряда воспламеняется вблизи свечи. Затем пламя распространяется со скоростью 20-40 м.сек. по всей камере сгорания. Таким образом, процесс сгорания идет относительно мягко и теплопередача в стенки камеры сгорания происходит относительно равномерно, постепенно и через большую площадь. При этом теплота процесса сгорания воспринимается и огневой поверхностью головки блока, и днищем поршня и верхней частью гильзы цилиндра. В вихрекамерных дизелях основная часть топлива сгорает в вихревой камере, которая размещается в теле головки блока (ГБ) и основной поток теплоты в стенку воспринимается камерой сгорания. Температура в отдельных точках вихрекамерной головки блока составляет от 100 и до 400 град. С., даже при очень умеренных Ре [1] стр. 201.

   

[alex diesel spb]

Тогда как у двигателей с принудительным зажиганием максимальная измеренная температура головки блока составляет только 300 градусов и только в районе седла выпускного клапана. В остальных точках головки блока градиент температурного поля невелик и величина температур составляет 150-180 градусов [2] стр.399.
     Значительный градиент температур в разных точках головки блока
любого двигателя вызывает сложное напряженно-деформированное состояние. Отдельные участки материала ГБ испытывают напряжения сжатия, другие - напряжения растяжения. В процессе работы двигателя на головку блока воздействуют высокие механические нагрузки (от сил давления газов) и циклические тепловые воздействия. В момент сгорания температура газов в камере сгорания поднимается более 2000 градусов С. На фазе впуска и продувки камера сгорания охлаждается воздушным зарядом. Следует сказать, что колебания температуры в отдельных точках камеры сгорания и ГБ не сильно изменяются с чередованием фаз рабочего цикла двигателя.
Обычно колебание температуры в конкретной точке ГБ не превышает 20-40 градусов, но с одной оговоркой: такие колебания температуры происходят в материале ГБ на глубине 2-3 мм от огневых поверхностей. Забросы температур непосредственно на огневых поверхностях очень значительны в пределах каждого рабочего цикла. Тем не менее, несмотря на существенные тепловые удары, происходящие при каждом рабочем цикле, считается, что причиной образования трещин ГБ являются теплосмены при запусках двигателя и при сменах режима движения [2] стр. 406.При проектировании конструкции, подвергающейся циклическим тепловым нагрузкам, важнейшим условием является придание конструкции симметричной формы [3] стр.320.  Таким образом, удается минимизировать термические напряжения.
Добавлено спустя некоторое время 

Если посмотреть со стороны огневой поверхности на головку блока вихрекамерного дизеля, то отчетливо будет видна асимметрия ее конструкции в пределах каждого цилиндра – по одну сторону от продольной оси головки расположены впускные и выпускные каналы, а по другую вихрекамера. Т.е. в силу физической невозможности применить другое расположение элементов, в вихрекамерных головках блока нарушено основное требование при разработке термонагруженных узлов – симметрия конструкции.