Головка закрывает цилиндр и образует верхнюю часть рабочей полости двигателя. Конструктивные формы головок цилиндров определяются способом охлаждения двигателя, типом камеры сгорания, расположением клапанов, свечей зажигания или форсунок. Наиболее простыми в конструктивном отношении являются головки цилиндров двигателей с нижним расположением клапанов, так как в них размещены только камеры сгорания, водяные рубашки, отверстия для установки свечей зажигания и крепления головки к блоку цилиндров.

В головках цилиндров верхнеклапанных двигателей (рис.1) размещаются гнезда и направляющие втулки клапанов, впускные и выпускные клапаны.

Рисунок 1

В верхней части головок выполняются опорные площадки для крепления деталей клапанного привода. В конструкциях с верхним расположением распределительного вала предусмотрены также соответствующие опоры. Внутренние полости головки образуют рубашку, заполняемую охлаждающей жидкостью. Сверху головка закрывается крышкой.

К головкам крепят также впускные и выпускные трубопроводы с их системами и вспомогательное оборудование двигателя. Стенки головки, образующие камеру сгорания, в большей мере, чем стенки цилиндра, подвержены воздействию открытого пламени и давлению газа, поэтому их делают в 1,5…2 раза толще стенок гильз цилиндров и интенсивно охлаждают.

При жидкостном охлаждении головки, как и цилиндры, снабжают рубашкой охлаждения, а в двигателях воздушного охлаждения - оребряют. Полости рубашек охлаждения головки и цилиндра с помощью протоков объединяют в общую систему, циркуляцию жидкости в которой организуют так, чтобы «холодный» поток ее на входе в систему охлаждения двигателя имел температуру около 80 °С и прежде всего омывал наиболее горячие стенки головки (выпускные патрубки). В двигателях воздушного охлаждения оребрение головки делают особенно развитым, причем ребра располагают по движению потока охлаждающего воздуха так, чтобы обеспечивался более эффективный теплоотвод.

Головки цилиндров отливают из легированного серого чугуна или алюминиевого сплава (для краткости их называют обычно алюминиевыми). После литья, для снятия остаточных напряжений, головки цилиндров подвергают искусственному старению.

В бензиновых двигателях с воздушным и жидкостным охлаждением предпочтительны алюминиевые головки, обладающие хорошей теплопроводностью, вследствие чего тепловая напряженность их стенок бывает ниже чугунных, что способствует уменьшению степени подогрева свежего заряда и позволяет работать с более высокими степенями сжатия на том же топливе без возникновения детонационного сгорания.

Рядные двигатели с жидкостным охлаждением чаще всего имеют одну общую головку цилиндров. В V-образных двигателях головки цилиндров отдельные для каждого ряда цилиндров, но взаимозаменяемые. В V-образном дизеле КамАЗ-740.10 на каждый цилиндр устанавливают отдельную головку (рис.2), что улучшает отвод теплоты, упрощается технология их изготовления, повышается ремонтопригодность, но усложняется уплотнение газового стыка и крепление впускных и выпускных трубопроводов.

Рисунок 2

В двигателях с воздушным охлаждением каждый цилиндр, как правило, имеет отдельную головку, а в четырехцилиндровом V-образном двигателе автомобиля ЗАЗ-968М «Запорожец» - две головки цилиндров: по одной на каждые два цилиндра.

Верхнюю плоскость блока цилиндров и нижнюю плоскость головки цилиндров тщательно обрабатывают для получения плотного соединения. Между этими плоскостями устанавливают уплотняющую прокладку, предотвращающую прорыв газов наружу и исключающую проникновение охлаждающей жидкости и масла в цилиндры.

Гайки и болты крепления головки блока к блоку цилиндров затягивают равномерно в определенной последовательности (рис.3) динамометрическим ключом с определенным усилием во избежание неравномерной затяжки. Надо следить также за тем, чтобы под гайки шпилек (головки болтов) крепления алюминиевых головок обязательно подкладывались стальные толстые шайбы, иначе гайки будут врезаться в мягкое тело головки и разрушать поверхность ее стенок. Чугунные головки крепят без применения шайб.

Рисунок 3

Чугунные головки затягивают на горячем двигателе, алюминиевые – на холодном. Затяжку необходимо проводить за два или три приема, увеличивая с каждым разом усилие затяжки до необходимого.