7 أنواع من رؤوس الأسطوانات حسب المواد والتصميم ورقم الرأس

هناك أنواع مختلفة من رؤوس الأسطوانات التي يمكن للسيارة استخدامها. وهي تقدم مزايا مختلفة من حيث الأداء والتكلفة والمتانة. وفي معظم الأحيان، يناسب نوع واحد من الرؤوس نوعاً واحداً من الرؤوس دون الآخر. لمعرفة المزيد عن أنواع رؤوس الأسطوانات، اقرأ هذا القسم حتى النهاية. سأقوم أيضاً بشرح عملية تصنيع رؤوس الأسطوانات والمواد المستخدمة في صنعها.

أنواع رؤوس الأسطوانات

يتم تصنيف رؤوس أسطوانات المحرك عادةً وفقاً لتصميمها، وتأتي بأشكال وتكوينات مختلفة. يتم تصنيف الرؤوس أيضاً حسب نوع المادة وعددها في المحرك. مع وضع ذلك في الاعتبار، دعنا الآن نرى الأنواع المختلفة لرؤوس الأسطوانات كما هي مستخدمة في السيارات اليوم.

بناءً على تصميم رأس الأسطوانة

يتبع التصنيف حسب التصميم بشكل أساسي ترتيب أجزاء مجموعة الصمامات ومنافذ السحب/العادم. وهذا يؤدي إلى هذه الأنواع الرئيسية من رؤوس الأسطوانات.

• رأس أسطوانة مسطحة الرأس

هذا تصميم سابق وله عيوبه. فهو يتكون من كتلة واحدة مصبوبة تتميز بتصميم بسيط جداً. رؤوس الأسطوانات ذات الرأس المسطح سهلة التصنيع، لأنها لا تحتوي على أجزاء كثيرة. كما أنها خفيفة الوزن بما فيه الكفاية ورخيصة من حيث التكلفة.

تشمل عيوب النوع المسطح الرأس عدم كفاءة ممرات السحب والعادم. تتبع غازات السحب منفذ بزاوية 90 درجة، مما يؤدي إلى ضعف احتراق خليط الوقود والهواء. كما تبقى غازات العادم في قنوات الرأس لفترة طويلة جداً، مما يسبب مشاكل في التبريد.

• رأس الأسطوانة ذات الصمامات العلوية

يُعرف أيضاً باسم آخر باسم رأس الأسطوانة من النوع I، ويستخدم هذا النوع بنية أكثر تعقيداً مع العديد من القنوات والمنافذ المختلفة. وهو يضم العديد من المكونات مثل أجزاء من مجموعة الصمامات، وشمعات الإشعال، وحاقنات الوقود، وغيرها.

يوفر رأس الأسطوانة I العديد من المزايا من حيث الأداء ويسمح بتشغيل المحرك بشكل أفضل. ويوفر هذا النوع من الرؤوس أيضاً نظام توقيت أفضل للمحرك، لأنه يسمح عمود الحدبات والعمود المرفقي أن نكون قريبين من بعضنا البعض.

• رأس أسطوانة عمود الحدبات العلوي

يستمد هذا النوع من رؤوس الأسطوانات اسمه من موضع عمود الكامات. وهو يضم عمود الكامات، على عكس الرؤوس الأخرى الموصوفة أعلاه. بالإضافة إلى ذلك، فهو يحتوي على أجزاء مجموعة الصمامات وشمعات الإشعال وممرات السحب/العادم.

توفر رؤوس الأسطوانات ذات عمود الكامات العلوي قنوات أفضل لغازات السحب والعادم. ونتيجة لذلك، فإنها تقدم أداءً جيداً في ضمان الاحتراق المناسب في الغرف وخروج العادم بكفاءة. وهذا بدوره يعني قوة محرك مثالية وانبعاثات أقل وتبريداً فعالاً.

بناءً على مادة رأس الأسطوانة

تصنع رؤوس أسطوانات السيارات من مواد مختلفة. لكل مادة مزاياها عند استخدامها في تطبيقات مختلفة. وهناك أيضاً عيوب أيضاً، مما يجعل اختيار المواد جانباً مهماً. وفي هذا الصدد، تشمل أنواع رؤوس الأسطوانات بناءً على المواد ما يلي.

• رأس أسطوانة من الحديد الزهر

وهي مصنوعة من كتلة من الحديد الزهر. توفر هذه المادة العديد من الفوائد. فرؤوس الأسطوانات المصنوعة من الحديد الزهر سهلة وأقل تكلفة. كما أنها متينة بسبب قوة هذه المادة. قوة فائقة. يتحمل الحديد أيضًا درجات الحرارة العالية بشكل جيد، وهو أحد متطلبات خصائص مادة رأس الأسطوانة.

تتضمن الجوانب السلبية لرؤوس الأسطوانات الحديدية وزنها الثقيل الذي يمكن أن يسبب مشاكل في استهلاك الوقود والكبح. كما أن الحديد ليس فعالاً عندما يتعلق الأمر بتبديد الحرارة. ولذلك، فإن هذه الأنواع من الرؤوس مناسبة عادةً لأنظمة المحركات المبردة بالماء.

ومن الجدير بالذكر أيضاً نوع من الرؤوس الحديدية يسمى رأس أسطوانة الجرافيت المضغوط. يتم تصنيعها عن طريق ضغط سبائك الحديد المسحوق تحت ضغوط عالية للغاية. تنتج هذه المادة رؤوساً خفيفة الوزن توفر أيضاً خصائص امتصاص الصوت. يشيع استخدام هذه الأنواع من رؤوس الأسطوانات في محركات الديزل.

• رأس الأسطوانة الألومنيوم

رؤوس الأسطوانات المصنوعة من الألومنيوم هي أكثر الأنواع المفضلة اليوم. فهي خفيفة الوزن أكثر ولا تضيف حمولة غير ضرورية للمحرك. إن التوصيل الحراري للألومنيوم أعلى أيضًا، مما يساعد على منع البقع الساخنة الموضعية ويساعد بشكل كبير في التبريد.

تشمل المزايا الأخرى لرؤوس الألومنيوم قدرة المادة على تحمل مستويات حرارة أعلى. وهذا يعني ارتفاع درجات حرارة الاحتراق، وانخفاض انبعاثات أكاسيد النيتروجين من العادم.

لا تخلو رؤوس الألومنيوم من العيوب. فهي أكثر صعوبة وتكلفة في التصنيع بالإضافة إلى ارتفاع أسعار المادة. كما أن الألومنيوم يلتوي بسهولة في الحرارة وهو أكثر عرضة للتآكل من مواد رؤوس الأسطوانات الأخرى.

بناءً على عدد رؤوس الأسطوانات

اعتماداً على نوع المحرك وقابلية الخدمة المطلوبة، يمكن أن يكون رأس الأسطوانة عبارة عن تجميع من قطعة واحدة أو قطع متعددة. وفيما يلي شرح لهذه الأنواع من رؤوس الأسطوانات.

• رأس أسطوانة من قطعة واحدة

يغطي هذا النوع كتلة المحرك بالكامل باستخدام رأس واحد. من السهل تصنيع مجموعات رؤوس الأسطوانات المفردة باستخدام عملية الصب. ونظراً لتصميمها، تضيف هذه الرؤوس أيضاً إلى القوة الهيكلية للمحرك.

العيب الرئيسي لرؤوس الأسطوانات أحادية القطعة هو مقدار الزحف الذي تتعرض له. فهي تميل إلى التمدد والتلامس بشكل أكبر، مما يؤدي إلى انزلاقها وإتلاف حشية الختم. كما أن صيانة المحركات التي تستخدم هذه الرؤوس تتطلب صيانة غير ضرورية، خاصةً عندما يحتاج عدد قليل فقط من الأسطوانات إلى الإصلاح

• رأس أسطوانة متعدد القطع

تتكون هذه الأنواع من رؤوس الأسطوانات من رأس لمجموعة من أسطوانتين أو أكثر. وتستخدم عادةً في المحركات متعددة الأسطوانات، وخاصة أنواع المحركات المعيارية. تجعل رؤوس الأسطوانات متعددة القطع من صيانة أسطوانات المحرك أمراً سهلاً، حيث يتم إزالة الرأس المطلوب فقط.

تتمثل عيوب تصميم رؤوس الأسطوانات المتعددة في أن القطع المختلفة تميل إلى التحرك كثيراً، مما يسبب تآكلاً سريعاً في أسطح كتلة المحرك. كما أنها ليست سهلة التصنيع مثل رؤوس الأسطوانات المفردة.

الخاتمة

تستخدم المركبات أنواعاً مختلفة من رؤوس الأسطوانات لإغلاق كتلة المحرك. يعتمد النوع الموجود في محرك سيارتك على تكوين المحرك وطراز السيارة. من الممكن أيضاً تركيب نوع رأس الأسطوانة المفضل لديك، بناءً على الأداء والمتانة المتوقعة. بغض النظر عن نوع الرأس، غالباً ما تظهر مشاكل تؤدي إلى فشل التجميع. انتقل إلى القسم التالي للحصول على وصف تفصيلي للمشاكل الشائعة وعلاماتها.