Mục lục:

• Kết cấu
• Buồng nén
• Các kiểu đầu Xy-lanh (nắp quy-lát)

Đầu xy-lanh là thành phần trên cùng của buống đốt. Đầu xy-lanh cùng tấm đệm kín ở giữa được bắt bu lông chặt vào khối xy-lanh.

Kết cấu

Đầu xy-lanh được bố trí đường khí nạp, đường khí thải với những đế xu-páp và thường có thêm buồng nén. Ngoài ra trong đầu xy-lanh còn có bugi. Ở động cơ phun cao áp trực tiếp có thêm kim phun cũng như một phần những bộ phận của thiết bị điều khiển động cơ như xu-páp. Trên đầu xy-lanh thường được lắp trục cam. Vì phải chịu một ứng lực cao từ áp suất cháy và khí cháy nóng nên đầu xy-lanh phải có tính ổn định riêng lớn, tính dẫn nhiệt tốt, cũng như độ giãn vì nhiệt thấp.

Đầu xy-lanh làm mát bằng không khí: Được chế tạo chỉ từ hợp kim nhôm và có những cánh tản nhiệt. Vì việc thoát nhiệt bằng không khí kém hơn bằng chất lỏng nên diện tích làm mát phải được tăng lên qua những cánh tản nhiệt.

Buồng nén

Buồng nén là buống đốt nhỏ nhất. Giới hạn dưới của buồng nén là vị trí của piston ở điểm chết trên (ĐCT), trong đó một phần của buồng nén có thể nằm trong đỉnh piston.

Dạng hình học của buồng nén có ảnh hưởng lớn lên

• Tỷ số của diện tích trên thể tích,
• Vị trí của bugi và kim phun,
• Việc xoáy lốc hỗn hợp cháy,
• Quá trình cháy,
• Độ bền kích nổ,
• Tỷ số nén có thể đạt được,
• Vị trí sắp đặt xu-páp.

Buồng nén không chỉ ảnh hưởng lên hiệu suất, nghĩa là công suất, mô-men xoắn và việc tiêu thụ nhiên liệu của động cơ, mà còn lên tính năng phát thải.

Để thiết kế được một buồng nén tối ưu, phải cố gắng đạt được những điểm sau đây:

• Tiết diện mở của xu-páp nạp lớn. Điều này tạo điều kiện cho không khí vào nhiều hơn và qua đó dung nạp tốt hơn, giúp tăng công suất và mô-men xoắn.
• Khí thải phải thoát qua xu-páp xả nhanh và hoàn toàn nhất có thể.
• Quãng đường cháy ngắn do vị trí nằm ở chính giữa của bugi và kim phun. Qua đó quá trình cháy được tăng tốc, tăng thêm công suất và trị số khí thải thuận lợi.
• Những vùng chèn. Tại đây không khí nạp được xoáy trộn với nhiên liệu phun vào, do đó đạt được tốc độ cháy cao hơn, dẫn đến công suất lớn hơn và trị số khí thải tốt hơn. Tuy nhiên vùng chèn quá lớn lại có thể làm gia tăng nồng độ hydro carbon. Những hạt nhiên liệu có trong vùng chèn, ở trong khe hẹp giữa piston và đầu xy-lanh, trong một số tình huống không bị cuốn vào màng lửa. Vì thế chúng không cháy hoặc cháy không hoàn toàn.
• Buống đốt gọn (không nhiều khe rãnh, không có những vùng trống nhỏ và diện tích nhỏ so với thể tích). Nhờ đó tránh phát sinh những vùng lạnh trong buống đốt. Sự cháy sẽ trọn vẹn và cho trị số khí HC (khí hydro carbon không cháy) thấp.

Ngoài ra buống đốt gọn thường cho tỷ số nén cao và khuynh hướng kích nổ thấp. Dạng thuận lợi nhất cho buồng nén là dạng nửa vòm cầu vì quãng đường cháy ngắn nhất và diện tích nhỏ nhất. Tuy nhiên, do cách bố trí của những xu-páp nên không thể đạt được dạng lý tưởng này.

Các kiểu đầu Xy-lanh (nắp quy-lát)

Đầu xy-lanh với 2 xu-páp: Có dạng mái che hơi giống dạng nửa vòm cầu. Xu-páp nạp và xu-páp thải được bố trí đối nhau trong đầu xy-lanh dòng chảy ngang. Xu-páp nạp thường có tiết diện lớn hơn xu-páp thải, do đó tạo được sự dung nạp tốt hơn.

Ngay trước khi đạt đến ĐCT, không khí hay hỗn hợp nhiên liệu-không khí được ép ra khỏi những vùng chèn. Luồng xoáy phát sinh khiến cho không khí và nhiên liệu được trộn lẫn vào nhau mạnh hơn, giúp đẩy nhanh quá trình cháy. Việc đánh lửa sớm có thể rút ngắn lại, nhờ vậy có thể dùng bugi lạnh hơn, tỷ số nén cao hơn hoặc thậm chí sử dụng xăng với chỉ số octan thấp hơn. Ngoài ra, vì quá trình cháy hoàn toàn nên lượng hydro carbon trong khí thải giảm đi.

Đầu xy-lanh nhiều xu-páp: Có nhiều thiết kế khác nhau:

Số lượng xu-páp	Xu-páp nạp	Xu-páp xả
3	2	1
4	2	2
5	3	2

Tiết diện tổng cộng của xu-páp nạp lớn hơn của xu-páp thải, vì nạp khí sạch vào đầy xy-lanh khó hơn thải khí đã đốt ra ngoài.

Khi sử dụng 5 xu-páp (3 xu-páp nạp, 2 xu-páp thải) thì buồng nén có dạng vòm cầu vì đường kính của đĩa xu-páp giảm đi.