Головки цилиндров (ГБЦ)
Головки (крышки) цилиндров вместе с цилиндрами образуют надпоршневую полость, в которой осуществляются все тепловые процессы рабочего цикла двигателя. Головка (ГБЦ) не только закрывает цилиндр, по и служит полостью для полного или частичного размещения объема сжатия c, т. е. камеры сгорания, а также свечи зажигания (при внешнем смесеобразовании) или форсунки (в двигателях с внутренним смесеобразованием). В головке верхнеклапанного двигателя размещается клапанный механизм, каналы впуска рабочего тела в цилиндр и выпуска горячих отработавших газов. 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 делают их в 1,5—2,0 раза толще стенок гильз цилиндров и интенсивно охлаждают.
При жидкостном охлаждении головки (ГБЦ), как и цилиндры, одевают рубашкой охлаждения, а в двигателях воздушного охлаждения — оребряют. Полости рубашек охлаждения головки и цилиндра с помощью протоков объединяются в общую систему, циркуляция жидкости в которой организуется 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.
В связи с изложенным головка цилиндров приобретает весьма сложную конструкцию, особенно в двигателях с верхним расположением клапанов. Головки автомобильных двигателей делают не только съемными, но и отливают общими для всех цилиндров, образующих ряд (от двух до восьми включительно), или для группы цилиндров (практикуется в основном при воздушном охлаждении). Только в очень малых двухтактных одноцилиндровых двигателях находит еще применение совместная отливка головки с цилиндром. Объединение этих важных конструктивных элементов остова двигателя чрезвычайно осложняет обработку зеркала цилиндра и выполнение монтажно-демонтажных работ при ремонте многоцилиндровых двигателей, поэтому метод совместной отливки в авто- и тракторостроении в настоящее время не применяется.
Головки (ГБЦ) двигателей автомобильного и тракторного типов изготовляют из серого или легированного чугуна, но чаще всего из алюминиевых сплавов (для краткости их называют обычно алюминиевыми). В карбюраторных двигателях с воздушным и жидкостным охлаждением предпочтительнее применять алюминиевые головки. Алюминиевые сплавы обладают хорошей теплопроводностью, вследствие чего тепловая напряженность стенок головки бывает сравнительно ниже чугунных. Поэтому алюминиевые головки способствуют уменьшению степени подогрева свежего заряда и позволяют работать с более высокими степенями сжатия на том же топливе без возникновения детонационного сгорания. В результате этого применение алюминиевых головок позволяет улучшать мощностные и экономические показатели двигателей.
Чтобы одновременно использовать высокую теплопроводность алюминия и жаростойкость чугуна в дизелях с воздушным охлаждением, основание головки и патрубки, особенно выпускных каналов, изготовляют иногда из чугуна и заливают их алюминиевым сплавом. По сравнению с чугунными головками это улучшает теплоотвод и уменьшает возможную деформацию головки при ее нагреве и охлаждении. Однако для головок форсированных дизелей (работающих с большой тепловой напряженностью) рекомендуется применение алюминиевых сплавов.
При изготовлении головок из алюминиевых сплавов обязательно применяются вставные седла под клапаны. Они изготавливаются из высокопрочного жаростойкого чугуна, имеющего высокий коэффициент линейного расширения, из легированной или среднеуглеро-дистой стали и алюминиевой бронзы.
Для плотной и надежной посадки вставных седел в головку ее нагревают примерно до 170—200°С, а седла охлаждают иногда до температуры минус 80°С (в сухом льду). После такой сборки седла обвальцовывают еще путем уплотнения вокруг них материала головки. Необходимость этого вызывается тем, что наиболее горячим местом головки является перемычка между гнездами клапанов, нагревающаяся до 230— 260°С, а так как механическая прочность алюминиевых сплавов при нагреве заметно снижается, то плохая посадка вставного седла приводит к потере герметичности и выходу из строя всей головки. В нагретую головку запрессовывают и направляющие втулки для клапанов, которые изготовляют из чугуна, металлокерамики или бронзы. Такие втулки используют и в чугунных головках.
Вставки в алюминиевую головку двигателей воздушного охлаждения делают также для крепления свечи зажигания или форсунки, если последняя имеет резьбовое крепление, т. е. ввертывают непосредственно в тело головки. Такие вставки обычно выполняют в виде простых резьбовых переходных втулок (футорок) и ввертывают в предварительно нагретую головку.
Вставные седла под клапаны применяют и в чугунных головках, но их обычно ставят под выпускные клапаны, поскольку они работают в более тяжелых условиях (средняя температура нагрева достигает у них 800°С). Вставки в этих случаях изготовляют из жаропрочных материалов.
Плоскости стыка головки и блока цилиндров уплотняют с помощью стале-асбестовых или цельнометаллических прокладок, которые ставят сразу под всю головку. При затяжке шпилек крепления головки, например, правого блока цилиндров прокладка зажимается между верхней опорной плоскостью правого блока и привалочной плоскостью его головки.
С тале-асбестовые прокладки в настоящее время применяют в подавляющем большинстве двигателей автомобильного типа. Их основу составляет огнестойкий волокнистый минерал — асбест, приготовленный в виде тонкого листа (листовой асбест). Для придания прокладкам необходимой прочности их армируют тонким перфорированным стальным листом или сеткой из стальной проволоки. В последнем случае получают асбостальное полотно, из которого и вырубают прокладки головки блока. Прокладки делают с такими же внутренними и наружными контурами, какие имеются у привалочной плоскости блока цилиндров со сложным рисунком отверстий под камеры сгорания, шпильки крещения соединительные каналы рубашки охлаждения и т. д. Толщина прокладок в рабочем (сжатом) положении составляет примерно 1,5 мм.
По контуру камер сгорания и в местах с тонкими перемычками между цилиндрами стале-асбестовые и другие армированные прокладки окантовывают тонким сравнительно мягким стальным листом. Металлическая окантовка улучшает механические свойства прокладок и главное позволяет повышать местную плотность стыка вокруг камеры сгорания, что имеет важное значение для надежного уплотнения цилиндров. Чтобы предохранить прокладку от прогорания, ее окантованную кромку отводят от контура’внутренних стенок камеры сгорания примерно на 1—2 мм. В конструкциях с мокрыми гильзами с этой целью опорный фланец гильзы снабжают иногда специальным буртиком, который защищаетуплотнительную прокладку от воздействия открытого пламени и возможного ее прогорания.
Для уменьшения прилипаемости прокладок к привалочным плоскостям головки или цилиндров и последующего разрыва их при разборке двигателя поверхности прокладок обильно покрывают графитом. Ранее все асбестовые прокладки двигателей вообще полностью облицовывались тонкой листовой латунью (фольгой). В результате получались так называемые медно-асбестовые прокладки, выдерживавшие многократное употребление, но вследствие относительной их сложности и дороговизны в подавляющем большинстве случаев они заменяются теперь сравнительно простыми, дешевыми, хотя и менее надежными, армированными прокладками.
Цельнометаллические прокладки под головку блока изготовляют из листовых металлов — алюминия, меди или мягкой стали. Алюминиевые прокладки используют, например, на дизеле В-2. Они вырубаются из целого листа под всю головку ряда (блока цилиндров) так, чтобы перекрывался опорный фланец гильзы, который, в случаях использования мокрых гильз, обычно на 0,1— 0,2 мм возвышается над привалочной плоскостью блока цилиндров. Опорный фланец мокрой гильзы В-2 в зоне соприкосновения с прокладкой имеет ряд кольцевых уплотнительных канавок, а по внутренней кромке — буртик, предохраняющий алюминиевую прокладку от непосредственного воздействия открытого пламени.
Стальные прокладки под головку блока представляют собой набор нескольких, определенным образом спакетированных, тонких, относительно мягких листов. Такие прокладки применяют, в частности, на двухтактных дизелях Ярославского моторного завода.
Медные уплотнительные прокладки, изготовленные в виде тонких колец, ставят под чугунные головки цилиндров двигателей воздушного охлаждения. Алюминиевые головки в этих двигателях обычно устанавливают без прокладок.
Надежность уплотнения головки блока в любом случае зависит от правильной и равномерной ее затяжки при установке на цилиндры. Головку блока следует затягивать только на холодном двигателе в строго определенной последовательности и обязательно динамометрическим ключом, позволяющим контролировать величину приложенного усилия. Затяжку головки обычно начинают со средней ее зоны с постепенным переходом к периферийным зонам. Момент затяжки головок в карбюраторных двигателях жидкостного охлаждения составляет в среднем 7—12 кГ·м (≈70—120 н·м), а в дизелях достигает 20 кГ·м (≈200 н·м). При выборе последовательности и нужного момента затяжки в каждом отдельном случае следует руководствоваться инструкцией завода-изготовителя. Неправильная затяжка головки снижает или вовсе сводит на нет эффективность любых уплотнительных прокладок. Надо следить также за тем, чтобы под гайки шпилек (головки болтов) крепления алюминиевых головок обязательно подкладывались обычные стальные толстые шайбы, иначе гайки будут врезаться в мягкое тело головки и разрушать поверхность ее стенок. Чугунные головки крепят без применения шайб.
Что такое ГБЦ в автомобиле
С некоторых пор в технической литературе стала употребляться аббревиатура ГБЦ. Что это такое в машине, знают далеко не все водители, особенно начинающие. И лишь при расшифровке становится понятна суть данного сокращения.
Что такое ГБЦ, где она находится и зачем нужна в машине
ГБЦ — это Головка Блока Цилиндров (или в обиходе просто «головка») в ДВС (двигателях внутреннего сгорания). Она находится на поверхности двигателя и запирает камеры сгорания цилиндров, которые являются главной конструктивной частью любого силового агрегата. Другими словами, головка фактически является крышкой, покрывающей блок.
Без наличия плотно прикреплённой к его корпусу верхушки не будет обеспечиваться необходимая компрессия, а, следовательно, двигатель не сможет нормально функционировать. Таким образом, движение автомобиля станет невозможным.
Устройство головки блока цилиднров и её особенности
В зависимости от тактности, принципа воспламенения, схем газораспределения и охлаждения головка может иметь разнообразные типы конструкций. Однако основной набор деталей головки — клапаны, снабжённые пружинами, форсунки, а также свечи зажигания — практически неизменен.
Объёмистые дизеля традиционно оборудуют литыми чугунными головками, которые долгое время исправно и незаменимо служат в этом качестве. Они эксплуатируются в тяжёлых условиях, и с целью придания надёжности клапанные сёдла запрессовывают с предварительным охлаждением в парах жидкого азота. Втулки клапанов и вихрекамеры вставляют с натягом.
Для маломощных бензиновых «движков» выпускают алюминиевые головки, изготавливаемые путём литья под давлением или в кокиль с дальнейшей доводкой пустот (в головке предусмотрены водяные, газовые ходы, каналы для смазки, а также сквозные отверстия под крепёж).
Крепится головка стальными шпильками с гайками либо болтами с затяжкой по предписываемой производителем технологии. В инструкции подробно указываются последовательность, усилие затяжки, угловые довороты и пр. Это требуется для сохранности соединения в случае просадки стыкового уплотнения.
Видео: устройство головки блока цилидров
Для того, чтобы внутренняя полость разъёмного цилиндра ДВС представляла собой герметично изолированное пространство, стык головки и блока уплотняется специальной прокладкой. Только в этом случае возможен запуск мотора и его надлежащая работа.
Несоблюдение толщины паронитовой или металлоасбестовой прокладки, или её просадка вследствие брака чреваты разгерметизацией камер сгорания и выходом двигателя из строя. Для придания уплотнению должной жёсткости и для обеспечения безопасного прижима чугунные головки дизельных моторов монтируют на мягких стальных прокладках.
Стоит обратить внимание, что толщина прокладки определяется согласно величине вылета поршней. В случае, когда расчётные показатели окажутся меньше номинальных значений, двигатель «застучит», когда больше — произойдёт потеря мощности и интенсивное образование копоти вследствие неполного сгорания топлива. Пары выпускных и впускных каналов ведут в обособленную камеру сгорания. Каждый из каналов упирается в седло, запрессованное в головку блока цилиндров, которая является местом:
Правила эксплуатации, возможные неисправности и проблемы
ГБЦ — достаточно уязвимый функциональный узел, подверженный воздействию комплекса негативных факторов. Поэтому не исключены и вполне вероятны:
В случае прорыва газов головку чаще всего фрезеруют. При срыве свечной резьбы устанавливают «ввёртыш», система креплений подлежит замене.
Распространение межседельных трещин способствует утечке отработанных газов в охлаждающую рубашку и заклиниванию поршней. В этом случае головку можно заменить; по крайней мере, трещины допускается заварить с соблюдением технологии.
Падение масляного давления свидетельствует о проблемах с распределительным валом. Диаметр постелей распредвала восстанавливают посредством вставки дюралюминиевых либо латунных втулок (как правило, в качестве развёртки применяется прежний распредвал с фрезерными зубцами).
Кроме того, делают ремонт невозможным значительная коррозия, а также повреждения от детонации. Выпавшее седло путём охлаждения в парах жидкого азота меняют на новое, либо на аналогичное, высверленное с другой головки.
Техническое обслуживание и диагностика ГБЦ
Даже тем автовладельцам, кто ездит на небольшие расстояния, необходима периодическая профилактика клапанов и их сальников, а также уплотнительных прокладок. Что уж говорить о любителях агрессивной манеры езды!
Особенно проблемной считается прокладка головки блока цилиндров. При её износе происходит утечка рабочих жидкостей и их смешивание. Попадание антифриза в смазку вызывает нежелательную химическую реакцию. Со временем это ведёт к постепенному, но тотальному разрушению силовой установки. Основной тревожный сигнал подаёт датчик температуры, сигнализирующий о парообразовании в системе охлаждения мотора.
Видео: признаки и последствия пробития прокладки гбц
Приблизительная оценка ситуации возможна после снятия свечей зажигания, но так или иначе, визит по данному поводу в специализированную мастерскую не помешает. И не столько из-за того, что там работает подготовленный персонал, сколько потому, что на СТО имеется современная диагностическая аппаратура, без которой сегодня при ремонте автомобиля невозможно обойтись.
Головка блока цилиндров
Головка блока цилиндров является одной из самой важной деталью двигателей внутреннего сгорания. Обычно это монолитная деталь (также может быть в разделенном виде) из сплавов алюминия (или чугуна), которая является корпусной деталью для газораспределительных механизмов и формирует верхнюю часть камеры сгорания. Как правило устанавливается на блок цилиндров через прокладку и крепится при помощи болтов.
Головка блока цилиндров. Общий вид, 3D модель
Назначение головки блока цилиндров
Головка блока берет на себя обязанности по выполнению таких важных функций, как обеспечение базировки и размещения компонентов газораспределительного механизма, элементов подвода и отвода топлива, обеспечение газодинамических характеристик воздушного заряда, отвод из камеры сгорания продуктов горения, формирование камеры сгорания и обеспечение ее герметичности, отвод и подвод масла для компонентов газораспределительного механизма (ГРМ). Также головка блока цилиндров (ГБЦ) является важным элементом, благодаря, которому обеспечивается соответствие автомобиля экологическим стандартам по уровню выброса вредных веществ.
Устройство головки блока цилиндров. Конструкция.
Головка блока цилиндров в разрезе. Установка форсунки Чтобы понять принцип работы головки блок цилиндров необходимо знать её составляющие. Итак, в состав ГБЦ входят: седла клапанов, направляющие втулки, коромысло клапана, гидрокомпенсатор (иногда идет в составе с коромыслом), траверса (если есть необходимость открытия двух клапанов одновременно при наличие одной штанги на два клапана на шестнадцати клапанной головке блока), пружины для возврата клапанов в исходное положение, свечи зажигания (для бензиновых и газовых двигателей), топливные форсунки (преимущественно используются в дизельных двигателях), впускные клапана и выпускные клапана (обычно диаметр впускных клапанов больше, чем у выпускных, так как отверстие на головке блока должно иметь определенный диаметр, с целью обеспечения необходимых газодинамических характеристик воздушного заряда, для более полного сгорания воздушно-топливной смеси).
Схема ГБЦ
Схема головки блока цилиндров в разарезе. Схема, состав компонентов: 1-распределительный вал, 2-нижний наконечник штанги толкателя, 3- штанга толкателя, 4- верхний наконечник штанги толкателя, 5- винт регулировочный, 6- коромысло клапана, 7- стойка коромысла, 8- прокладка крышки, 9- крышка ГБЦ, 10- болты крепления крышки, 11- траверса, 12- пружина клапана, 13- сухарь клапана, 14- болт крепления ГБЦ к блоку, 15- направляющая клапана с маслоотражающим колпачком, 16- клапан головки блока цилиндров, 17- седло клапана,18- головка блока в разрезе, 19- прокладка головки блока цилиндров, 20- гильза. Прокладка головки блока цилиндров Материал изготовления ГБЦ может быть как алюминиевым, (например, головка блока цилиндров ВАЗ 2109) так и чугунным (дизеля).
Обычно для производителей алюминиевые головки блока цилиндров приоритетнее, потому как они более удобные в производстве, обработке и ремонте. Но на некоторых дизельных двигателях используются чугунные головки, так как детонационные свойства дизельного топлива превышают прочностные характеристики алюминиевых головок, что приводит к сокращению срока службы или разрушению последних.
Принцип работы головки блока цилиндров.
Головка блока цилиндров. Вид снизу. Если кратко описать как работает головка блока цилиндров то получится, что она формирует камеру сгорания, подает камеру сгорания двигателя топливно-воздушную смесь и обеспечивает отвод отработавших газов. После запуска автомобиля для ГБЦ основными задачами является газораспределение и обеспечение герметичности газового стыка.
Принцип работы головки цилиндров заключается в следующем: распределительный вал толкает штангу, которая в свою очередь давит на гидрокомпенсатор и, соответственно, на коромысло. Коромысло давит на клапан, который открывается и в зависимости от назначения клапана либо топливно-воздушный заряд (или просто воздушный в дизельных двигателях) попадает в камеру сгорания, где происходит воспламенение от искры свечи зажигания, либо происходит выпуск отработавших газов в выпускной коллектор, после чего пружина клапана возвращает клапан на место и цикл повторяется снова. В дизельном двигателе, где происходит воспламенение от сжатия, важными параметрами здесь является синхронизация открытия впускного клапана и впрыска топлива форсункой.
Также, безусловно, важным параметром может стать герметичность газового стыка в соединении головки блока цилиндров с блоком цилиндров, так как при нарушение герметичности может привести к ряду проблем, таких как неполное сгорание топлива, повышенный шум, затрудненный запуск двигателя. В таких случаях необходима замена прокладки головки блока цилиндров. Прокладку нельзя использовать несколько раз, так как при повторной затяжке головки блока, установленный момент затяжки не обеспечивает стопроцентную герметичность. Затяжку следует производить от центральных болтов к крайним.
Также замена прокладки ГБЦ должна производится в стерильных условиях, дабы исключить попадания пыли, стружки и т.п. в камеру сгорания. Если при ремонте вы задумались о замене ГБЦ, то многие эксперты рекомендуют купить головку блока цилиндров в сборе, так как сборка компонентов разных производителей не гарантирует безпроблемную работу. Так вкратце описан принцип работы одной из основных деталей двигателя, также предлагаем узнать как работает ретардер и раздатка.
Основные проблемы головки блока цилиндров. Последствия и причины нарушения работоспособности.
Выпадение седла впускного клапана в процессе эксплуатации.
Нарушение герметичности посадки впускных и выпускных клапанов на фаску седел
Снижение параметров компрессии, затрудненный запуск двигателя, потеря мощности
Нарушение формирования герметичности направляющих поверхностей седла клапана, так как не выдержаны геометрические параметры стенки посадочного места под седло относительно оси отверстий под клапаны
Нарушение герметичности в соединении седел с головкой блока цилиндров
Нарушение теплоотвода, разрушение элементов ГРМ и ЦПГ, как следствие отказ двигателя
Неплотная посадка седел в головке блока цилиндров, не выдержаны шероховатость стенок и торца отверстия под седло клапана, параметры перпендикулярности и биения относительно торца отверстия под седло клапана
Нарушение герметичности по прессовой посадке (в соединении с головкой блока цилиндров) направляющих втулок впускных и выпускных клапанов
Снижение параметров компрессии, затрудненный запуск двигателя, повышенный расход масла
Позиционирование отверстий под направляющие втулки клапанов не обеспечивает герметичности в соединение направляющих втулок с головкой блока цилиндров
Нарушение рабочего процесса в цилиндре, как следствие нестабильная работа двигателя, потеря мощности, повышенный шум, нарушение требований правил ЕЭК ООН №51 и №49
Геометрия поверхности огневого днища головки блока цилиндров не обеспечивает герметичность по газовому стыку
Недостаточная жесткость зон сопряжения с опорным буртом гильз блока цилиндров
Подтекание масла, нарушение требований правил ЕЭК ООН №49
Не выдержан допуск плоскостности привалочной поверхности ГБЦ под уплотнительную прокладку выпускного коллектора
Чистота обработки поверхности под уплотнительную прокладку выпускного коллектора не обеспечивает герметичность стыка
Нарушение герметичности уплотнения в соединении клапанной крышки с головкой блока цилиндров
Повышенный расход моторного масла
Чистота обработки привалочной поверхности головки блока цилиндров под уплотнительную прокладку не обеспечивает герметичность в соединении
Недостаточное количество зон крепления клапанной крышки к головке блока цилиндров
Потеря мощности двигателя
Энергетические параметры впускного канала (момент вихря) не обеспечивают максимальное сгорание топлива.
Геометрические параметры привалочной поверхности головки блока под воздушный коллектор не обеспечивают герметичности в соединении с воздушным коллектором
Видео работы головки блока цилиндров
Что такое ГБЦ: описание, функции, конструкция и диагностика
Вопросы, рассмотренные в материале:
Силовая установка большинства автомобилей в настоящее время представлена двигателем внутреннего сгорания. Его сложность растет с каждым годом. Появляются новые узлы и вспомогательные системы, которых не было еще десять лет назад. Две основные корпусные детали, которые существуют с самого появления ДВС, – это блок цилиндров и головка блока цилиндров. Рассмотрим подробнее, что же такое ГБЦ.
Что такое ГБЦ в авто простыми словами
Головка блока цилиндров (в дальнейшем ГБЦ), или сокращенно «головка», «голова» двигателя, расположена в его верхней части. Она соединяется с блоком цилиндров при помощи болтов. Это одна из главных деталей мотора, являющаяся основой конструктива.
ГБЦ можно сравнить с крышкой, закрывающей цилиндры двигателя. Стык между ней и блоком очень тщательно герметизируется с помощью специальной обжимной прокладки, для того чтобы обеспечить высокую компрессию горючей смеси во время рабочего такта. Нарушение этого соединения приведет к поломке автомобиля.
В состав ГБЦ входят детали, отвечающие за процесс смесеобразования и подачи топлива в камеру сгорания. Правильное соотношение между горючим и воздухом достигается благодаря синхронизированной работе всех элементов головки. От состояния и качества настройки ее частей во многом зависит бесперебойное функционирование мотора.
Рекомендуем
Головка изготавливается из чугуна или алюминиевого сплава. Последний материал более предпочтителен из-за меньшего веса. Однако имеет недостаток, связанный с большей текучестью и склонностью металла к короблению при высоких температурах в случае перегрева мотора. Рядные двигатели имеют, как правило, одну головку блока цилиндров. V-образные – две головки. И, наконец, экзотические W-образные двигатели оснащаются как минимум тремя головками. При любом их количестве наполнение узла остается примерно одинаковым.
Где находится ГБЦ
Под капотом автомобиля можно увидеть пластиковый кожух, сняв который легко обнаружить крышку ГБЦ. Сама головка расположена ниже, но обычно она скрыта агрегатами навесного оборудования.
Головка находится над блоком цилиндров, занимающим большую часть подкапотного пространства. Двигатель может быть расположен как вдоль продольной оси автомобиля, так и поперек. Редкий вариант размещения двух головок – по бокам на оппозитном двигателе.
Головка крепится к блоку цилиндров резьбовыми соединениями – шпильками или болтами. Через плоскость их разъема проходит множество каналов и камер, которые задействованы в работе двигателя. Это в первую очередь камеры сгорания, а также масляные каналы, магистрали жидкостного охлаждения и т. д.
На корпусе ГБЦ располагаются клапаны с пружинным механизмом и постель распредвала. Снаружи в специальные резьбовые отверстия вкручиваются свечи. Также на ней может быть другое оборудование, в зависимости от типа двигателя и расположения его цилиндров.
Рекомендуем
Клапаны в движение приводит распредвал, смонтированный в верхней части головки блока цилиндров. В передней части находится шестерня привода газораспределительного механизма, расположенная на оси распредвала, а также цепь (или ремень) привода ГРМ.
Конструкция детали: что входит в ГБЦ
Поподробнее рассмотрим, из чего состоит ГБЦ.
Первоначально детали головки изготавливались из чугуна. Выбор материала был обусловлен высокой вибронагруженностью и температурным режимом работы двигателя. Чугун обладает высокой механической прочностью и термоустойчивостью. Он не подвержен деформациям и короблению при нагревании. Основной недостаток чугуна – большой удельный вес. Современное материаловедение позволяет использовать сплавы из легких металлов (например, из алюминия), которые отвечают всем вышеперечисленным характеристикам, но обладают меньшей массой.
Герметизация плоскости разъема блока и головки цилиндров осуществляется посредством специальной прокладки. Это сложная деталь, в основу которой входит армированный асбест. Она должна повторять все контуры и каналы головки и при этом выдерживать высокое давление и температуру. Во время крепления болтов головки блока цилиндров необходимо соблюдать заданное усилие и последовательность затяжки. Обычно она осуществляется в несколько этапов и деформирует прокладку в определенных местах.
Что входит в состав ГБЦ?
Клапаны впуска и выпуска расположены вдоль постели распредвала. При использовании двух клапанов на цилиндр они расположены в один ряд. При использовании четырехклапанной конструкции (два впускных и два выпускных на цилиндр) они располагаются в два параллельных ряда. Ось клапанов имеет отклонение от перпендикуляра к плоскости разъема головки и блока цилиндров, как правило, в 20 градусов.
В передней части головки находится пространство для звездочки газораспределительного механизма цепи (или ремня) и ее успокоителя. Они приводят в движение распредвал. Камеры сгорания расположены над цилиндрами и имеют немного меньший диаметр, чем поршни. Благодаря такому несоответствию на границе блока цилиндров и ГБЦ создается завихрение топливной смеси в конце такта сжатия. Это благоприятствует воспламенению горючего и увеличению мощности двигателя.
Слева по направлению движения автомобиля расположены входные отверстия для монтажа свечей зажигания и форсунок подачи топлива. Они вкручиваются по резьбе и участвуют в процессе работы двигателя. На противоположной стороне находятся площадки для подсоединения впускного и выпускного трубопроводов. Также сюда подходят патрубки, подводящие охлаждающую жидкость к ГБЦ.
Сверху головка блока цилиндров имеет сложную конфигурацию, обеспечивающую расположение элементов газораспределительного механизма. Вдоль центральной оси идут площадки для монтажа вкладышей распредвала. В них помещается сам распредвал и сверху фиксируется крышками с ответными полукольцами подшипников скольжения. В специальные отверстия под распредвалом запрессовываются направляющие втулки клапанов. Над ними крепятся шайбы сложной формы, в которые устанавливаются пружины, удерживающие клапан в поднятом состоянии. Сверху ГБЦ надевается металлическая или силуминовая крышка, закрывающая механизмы.
Из чего еще состоит ГБЦ? В головке блока цилиндров имеются неподвижные элементы, такие как:
Седла и направляющие запрессовываются с натягом в ГБЦ. В домашних условиях выполнить такую работу очень сложно. Требуется сильный нагрев головки блока цилиндров и глубокое охлаждение ответных деталей перед процессом монтажа. Долгая запрессовка может привести к выравниванию температур и заклиниванию направляющей или клапана. Кроме того, головки из алюминиевого сплава подвержены деформации при нагревании, поэтому перегрев может стать для них фатальным. Для выполнения этой операции лучше обратиться в специализированную мастерскую.
Функции ГБЦ в автомобиле
Головка имеет в своей нижней части полости, являющиеся камерами сгорания. Между ГБЦ и блоком цилиндров устанавливается жаропрочная прокладка. Ее основной функцией является подача горючего, отвод отработанных газов и рабочий процесс сгорания топлива.
Рассмотрим, для чего нужна ГБЦ:
Техобслуживание и диагностика ГБЦ
Соблюдение температурного режима и своевременное проведение сервисных регламентных мероприятий обеспечит бесперебойную работу головки блока цилиндров на протяжении всего срока службы двигателя. Основные операции по обслуживанию головки блока цилиндров связаны с газораспределительным механизмом, подверженным наибольшим механическим и тепловым нагрузкам.
Следует упомянуть о:
Повреждения прокладки головки блока цилиндров – самая распространенная неисправность. Она может прогореть, и тогда в ней появляются каналы, по которым жидкости и газы начинают перемешиваться. Например, охлаждающая жидкость может попадать в камеру сгорания.
Диагностировать такую неисправность можно по беловатому цвету выхлопных газов. Если есть сомнения, то надо выкрутить свечи зажигания и внимательно их рассмотреть. Одна из них (в том цилиндре, где появилась течь) будет отличаться цветом и состоянием электродов от остальных.
Рекомендуем
Еще бывает, что масло попадает в антифриз. При этом последний теряет свои свойства, и мотор начинает перегреваться. Охлаждающая жидкость бурлит, меняет цвет, начинает выдавливаться через пробку расширительного бачка или радиатора. Если же тосол попадает в масло, то оно пенится, на поверхности образуется эмульсия, при этом смазывающие свойства значительно ухудшаются.
Ранняя диагностика и ремонт в начале проявления неисправности существенно продлят жизнь головке блока цилиндров. После ремонта особое внимание обратите на порядок и момент затяжки болтов ГБЦ. Подробно процесс описан в руководстве по ремонту.
В некоторых случаях ремонт возможен только после демонтажа головки. Рассмотрим их подробнее:
Большинство ремонтных работ, связанных с головкой блока цилиндров, требует высокой квалификации мастера и специализированного инструмента. Поэтому тщательно взвесьте все за и против, прежде чем самостоятельно браться за сложные операции.
В некоторых случаях ошибка может стать фатальной, и придется покупать новую ГБЦ. Самая трудоемкая операция связана с демонтажем изношенных направляющих втулок и запрессовкой новых.
Перед выполнением операции головка должна быть нагрета до определенной температуры. Превышение температурного порога чревато ее короблением и выходом из строя. Особенно это касается силуминовых ГБЦ.
Направляющие втулки, наоборот, должны быть глубоко охлаждены. Тепловая деформация металла позволяет смонтировать их в посадочные места, а после выравнивания температур появляется требуемый натяг детали.
Гораздо проще выполнить операцию замены втулок (подшипников скольжения) шкива маслонасоса. По крайней мере, здесь не надо создавать специальный температурный режим сопрягаемых деталей.
Признаки проблемы с ГБЦ в машине
Регламентные работы выполняются в условиях специализированного сервиса опытными механиками. Проведение технического обслуживания двигателя включает, в числе прочих, и операции, связанные с ГБЦ. Это регулировка клапанов, замена успокоителя, ремонт распредвала, замена и регулировка свечей зажигания и т. п.
Снятие головки блока цилиндров для ремонта влечет за собой массу дополнительных операций. Сюда входит замена прокладки, снятие и установка привода ГРМ и его последующая регулировка, выставление зазоров клапанного механизма и т. п.
Нарушение целостности прокладки можно выявить по следующим признакам:
Мнения автовладельцев о проблемах с ГБЦ
«В прошлом году заменил прокладку ГБЦ у неофициалов. Через некоторое время двигатель начал парить. Пробило прокладку, и антифриз попадает в цилиндры. Временно спас герметик в антифриз, который закупоривает дыры в прокладке. Но сейчас опять парит. Надо было делать в нормальном сервисе».
«Двигатель 4SFEна автомобиле Toyota-Corona-ST190 1995 года выпуска потребовал ремонта. Самое сложное было с ГБЦ. Нужно было проточить фаски седел и клапанов. Нет ни сервисов с нормальными специалистами, ни достойного оборудования. Все, что есть в продаже, стоит необоснованно дорого. В итого сделал сам. Теперь все работает».
«Ремонт головки блока цилиндров заключается не только в сборке-разборке. Надо правильно притереть седла. Нужно создать правильный угол, точнее, целых три угла. Во время работы фаска притирается, и клапан садится на место. В итоге два угла срабатываются, и остается третий, который дает хорошее прилегание. Если же притирать седло клапаном внутрь, то рабочая фаска, и так уже сносившаяся, еще больше уходит в минус. После сборки двигателя клапан во время работы должен садиться глубже, а ему некуда. Так ГБЦ долго не прослужит и опять попросит ремонта».
«У меня автомобиль Nissan Pathfinder. От перегрева ведет головку блока цилиндров. Если такая история приключилась, то некоторые пытаются прошлифовать плоскость ГБЦ. Я тоже поначалу так сделал. Провел опрессовку, нигде не травит. Собрал мотор, начал ездить. Через пару месяцев появились проблемы. Микротрещины в металле никак себя не проявили во время опрессовки, а затем достаточно быстро превратились в трещины. Поэтому поведенную головку блока лучше сразу менять на новую».
Рекомендуем
«После замены и ремонта ГБЦ надо обязательно проходить обкатку. Первые 500 км ездить не спеша – не крутить мотор больше 3–4 тысяч оборотов, не совершать резких ускорений, тщательно прогревать холодный мотор и т. д. После этого головка прослужит долго, а иначе вы ее сразу же и убьете».
«На дизельных двигателях встречаются проблемы с вытягиванием болтов крепления головки к блоку цилиндров. Профессиональные автомеханики говорят, что металл болта «поплыл». Такой дефект устраняется заменой болтов и прокладки головки на новые детали.
У знакомого на дизельном моторе «Тойоты» был аналогичный случай. Причем, когда он купил новые болты, то ни по размеру, ни по форме они не отличались от старых. Всегда используйте новые болты».
