Головка блока цилиндров: что это такое в машине

Блок цилиндров

Блок цилиндров или короткий блок является самой большой частью двигателя. Остальные элементы, так или иначе, крепятся к нему. В верхней части БЦ имеются цилиндрические колодцы. Они окружены полостями для жидкостного охлаждения (рубашкой охлаждения). В нижней части, которую называют картером, находится коленчатый вал, к которому крепятся шатуны и поршни. То есть в блоке находится весь кривошипно-шатунный механизм. В нем также есть каналы для системы смазки.

Блок двигателя V8

БК изготавливается цельным методом литья. Основным материалом для изготовления служат чугун или алюминиевые сплавы. БК из алюминиевых сплавов значительно легче, но теряет в прочности и цене. Чугун более доступный и прочный.

Что такое ГБЦ в авто простыми словами

Головка является частью конструкции силового агрегата машины. Он установлен в верхней части блока цилиндров. Для обеспечения герметичности соединения двух деталей используются болты и между ними помещается прокладка.

Эта деталь закрывает цилиндры блока, как крышка. Материал прокладки используется для того, чтобы в прокладку не просачивалась техническая жидкость и не просачивались рабочие газы двигателя (топливно-воздушная смесь или расширительные газы, образующиеся при взрыве боевой машины).

Конструкция ГБЦ позволяет установить внутри механизм, отвечающий за формирование ВТС и распределение порядка и времени открытия впускных и выпускных клапанов. Этот механизм называется синхронизацией.

История создания

Первый рядный блок двигателя изобрел немецкий изобретатель Николаус Август Отто, который в 1876 году разработал очень экономичный для того времени бензиновый двигатель. V-образная версия была разработана Готлибом Даймлером в 1889 году, когда он участвовал в создании улучшенного двухцилиндрового двигателя.

После этих событий деталь прошла долгий путь эволюции и стала тем, чем она является в большинстве современных двигателей.

Функции ГБЦ в автомобиле

Головка имеет в нижней части полости, являющиеся камерами сгорания. Между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров установлена ​​термостойкая прокладка. Его основная функция – подача топлива, удаление выхлопных газов и рабочий процесс сгорания топлива.

Рассмотрим, зачем нужна ГБЦ:

• в верхней части приклада имеется металлическая накладка, выполняющая защитную функцию;
• в верхней части крышки имеется маслоналивная горловина, закрытая резьбовой пробкой;
• место соединения блока цилиндров и головки блока цилиндров уплотнено металлической армированной термостойкой асбестовой прокладкой;
• на головке блока установлен распределительный вал, на котором ремнем (или цепью) и амортизатором закреплена шестерня ГРМ;
• свечи зажигания (в дизелях — свечи накаливания), а также топливные форсунки расположены с левой стороны головки;
• внизу полукруглые отверстия, являющиеся камерами сгорания цилиндров;
• газораспределительный механизм смонтирован на корпусе головки блока цилиндров;
• с правой стороны оголовка имеются площадки и отверстия для подсоединения подводящего и отводящего патрубков.

Каким нагрузкам подвергается ГБЦ во время работы двигателя?

При работе двигателя головка подвергается следующим нагрузкам:

• Большая разница температур;
• Давление выхлопных газов;
• Сильное механическое воздействие.

При сгорании топлива в разных частях головки перепады температур могут достигать нескольких сотен градусов. Например, в зоне камеры сгорания нагрев металла может составлять около 300 градусов. Там же, где расположены каналы системы охлаждения, температура будет в районе 90-95 градусов.

То же самое можно сказать и о давлении газов, образующихся при сгорании топлива. Неравномерные нагрузки, действующие на разные части головки блока цилиндров, могут вызвать деформацию металла. Чтобы избежать такого результата, к ГБЦ предъявляются особые требования, в частности:

• Высокая структурная устойчивость;
• Долгий срок службы;
• Строго выверенные размеры камеры сгорания и каналов;
• Хорошая герметизация газовых стыков;
• Простота конструкции, позволяющая производить необходимый ремонт;
• Минимальный вес и габариты.

Конструкция головки блока цилиндров и ее основные детали

Что такое приклад, выясняем. Теперь хотелось бы более подробно остановиться на конструкции и основных узлах этого узла. Далее рассмотрим основные сведения о деталях, из которых состоит головка блока.

В отличие от сегодняшней ГБЦ, эти элементы раньше изготавливались из чугуна. В принципе, сегодня в мире достаточно автомобилей, на которые устанавливаются чугунные головки. Это связано с тем, что чугунные ГБЦ больше подходят для тех автомобилей, которые эксплуатируются в сложных температурных условиях. Чугун выдерживает экстремальный холод и изнурительную жару, а алюминиевые компоненты часто деформируются и дают усадку.

Так выглядит головка блока цилиндров в разобранном и разобранном виде

Отдельно нужно остановиться на стыке устройства. Прокладка головки изготовлена ​​из армированного асбеста. Это сделано для того, чтобы он выдерживал не только высокую температуру, характерную для работы двигателя, но и высокий уровень давления. В то же время асбестовая прокладка ГБЦ способна обеспечить высокий уровень герметичности каналов системы охлаждения, маслопровода и камеры сгорания.

Устройство и расшифровка механизмов приведены ниже:

1. Прокладка: Как вы понимаете, она играет очень важную роль в работе двигателя внутреннего сгорания.
2. ГРМ (расшифровка — газораспределительный механизм).
3. Картер (расшифровка — кожух ГБЦ). В картере расположены все узлы и механизмы этого устройства, а также патрубки системы охлаждения, маслопроводные каналы и, собственно, камера сгорания.
4. Специальные резьбовые отводы, на которые устанавливаются форсунки или свечи зажигания.
5. Непосредственно камера сгорания, в которой осуществляется процесс воспламенения топливной смеси, обеспечивающей движение автомобиля.
6. Единица времени.
7. Также имеются посадочные плоскости вместе с резьбовыми креплениями, позволяющими монтировать впускной и выпускной коллекторы.

Рассмотрим эти компоненты подробнее. Клапаны ГБЦ расположены в одном ряду. Угол его наклона относительно плоскости цилиндров 20 градусов. На некоторых современных автомобилях расположение клапанов немного отличается, но в большинстве случаев расположение клапанов точно такое же.

Переходим к передней части приклада. Если вы его разберете, то увидите, что в нем есть специально отведенное место для установки цепного привода ГРМ и натяжителя цепи. Собственно, здесь и находятся эти компоненты. Что касается камер сгорания, то они идеально прилегают к блоку и для этого проходят специальную механическую обработку. По размерам площадь компрессионных камер немного меньше размеров днища поршней. Это сделано для того, чтобы при работе ДВС при подъеме поршней обеспечивалась интенсивная закрутка рабочей смеси двигателя. Следовательно, в результате этого улучшается сам процесс сжигания топливной смеси.

С левой стороны ГБЦ можно увидеть четыре отверстия под свечи или форсунки системы зажигания. С обратной, правой стороны, есть специальный фланец, на который крепятся выпускной и впускной коллекторы. Рядом с этим фланцем также монтируются патрубки системы охлаждения, по которым течет антифриз.

В верхней части головки блока цилиндров установлены специальные отверстия, в которые устанавливаются направляющие втулки, опорные шайбы, рычажные опорные устройства и корпус подшипника шкива распределительного вала. Сверху на ГБЦ устанавливается специальная крышка, которая крепится восемью винтами.

Также следует отметить, что в головке также расположены несъемные компоненты:

• в первую очередь это седла клапанов, назначение которых — обеспечение герметичности газораспределительного устройства
• а также направляющие клапанов.

Важно понимать, что эти компоненты устанавливаются запрессовкой в ​​раму ГБЦ. Соответственно в домашних условиях замена будет невозможна; сделать это можно исключительно с применением необходимого термического оборудования, а также специализированных инструментов.

Некоторые гаражные «умельцы» до сих пор практикуют этот процесс ремонта в домашних условиях, но категорически не рекомендуется, так как неравномерный прогрев может иметь последствия:

1. Головка блока цилиндров может изменить геометрию своей конструкции, в результате чего будет нарушена плоскость ее контакта с блоком.
2. Головка блока цилиндров просто придет в негодность из-за неправильного нагрева.
3. В конструкции головки могут появиться микротрещины, удалить которые будет очень сложно.

В общем, выполнение такой работы в домашних условиях чревато тем, что устройство просто придет в негодность, и ничего не останется, кроме как сдать его на металлолом. Конечно, грамотный специалист, при наличии необходимого оборудования, может попытаться устранить проблему, но не всегда это возможно. Поэтому рекомендуем вам прислушаться к нашим советам.

Классификация ГБЦ

Поскольку головка БЧ является составной частью СА, к ней предъявляются повышенные требования по прочности и способности выдерживать экстремальные температурные нагрузки. Основным критерием классификации БК является материал изготовления:

• на протяжении многих десятилетий основным материалом для изготовления блоков цилиндров является чугун с различными добавками (хром, никель). Чугун хорошо переносит жару, он достаточно жесткий, что является обязательным требованием для высокофорсированных двигателей. Единственный недостаток чугуна – большой вес, что негативно сказывается на разгонных характеристиках легкового автомобиля;
• алюминий является вторым наиболее используемым материалом для изготовления БК. Он легкий, прочный, обеспечивает более легкое и быстрое охлаждение деталей силового агрегата. А вот для алюминия достаточно сложно подобрать материал для изготовления баллонов, который должен иметь сравнимые характеристики, но отличаться повышенной стойкостью к высоким температурам. Для этих целей используются алюминиево-кремниевые соединения и никелированные алюминиевые баллоны. В последнем случае повреждение шатуна или поршня приводит к разрушению никелевого слоя, что делает цилиндр неремонтопригодным;
• БК, изготовленный из магниевого сплава, обладает преимуществами обоих традиционных материалов: легкостью и прочностью, но настолько дорог, что его массовое производство невыгодно.

Что касается головки БЧ, то к ней предъявляется меньше требований, поэтому алюминий здесь имеет неоспоримое преимущество перед чугуном. Именно этот материал используется для изготовления ГБЦ в большинстве современных двигателей, что позволяет значительно снизить вес силового агрегата. Еще одним важным классификатором ГБЦ является форма и расположение камеры сгорания:

• если КС полностью находится в головке, то в таких двигателях используются плоские поршни. Его особенностью является образование объема камеры сгорания в головке при прохождении поршнем верхней мертвой точки;
• вторым типом считаются камеры сгорания, расположенные как в головке блока цилиндров, так и в поршне. Конструктивно поршни этой разновидности снабжены углублением внизу;
• также имеются камеры сгорания, полностью расположенные в полости поршня.

Если говорить о форме КС, то она влияет на такие параметры, как эффективность формирования ТВС, процесс их сгорания, эффективность удаления продуктов сгорания. Чаще всего камера имеет сложную форму, но встречаются и варианты с круглой, полусферической, клиновидной геометрией шатра. Конструктивно головки блока цилиндров делятся на следующие категории:

• Одна головка для рядного двигателя или каждого ряда V-образного АС;
• групповые головки, частично закрывающие цилиндры в отдельном ряду (как правило, ровно наполовину);
• отдельные головки блока цилиндров (каждый цилиндр имеет свою головку блока цилиндров).

Большинство легковых автомобилей с двигателями малого/среднего рабочего объема имеют общие головки блока цилиндров. Моторизованные многоцилиндровые двигатели с высокой мощностью обычно используют отдельные головки, что снижает вес двигателя и упрощает техническое обслуживание/ремонт поршней и других частей цилиндра. Наконец, головы классифицируются по наличию и конфигурации времени:

• устаревшие конструкции головок нижнеклапанных силовых агрегатов могут вообще не содержать деталей ГРМ, такой же тип головок предусмотрен на современных двухтактных двигателях;
• головки, содержащие часть деталей ГРМ (обычно приводы клапанов и сами клапана);
• Головки блока цилиндров, конструкция которых предусматривает наличие газораспределительного механизма в сборе, составляют большинство современных силовых агрегатов.

Независимо от конструктивных особенностей, главное в головке блока цилиндров двигателя — схожесть принципов работы.

Где находится ГБЦ

Если поднять капот, то в моторном отсеке сразу видна пластиковая оболочка. Часто в их конструкцию входит входной патрубок воздушного фильтра и фильтрующий модуль. Снятие кожуха открывает доступ к двигателю.

Стоит учитывать, что современные автомобили могут комплектоваться разными аксессуарами. Чтобы добраться до двигателя, нужно отсоединить эти элементы. Самая крупная конструкция — двигатель. В зависимости от модификации агрегат может иметь продольное или поперечное расположение. Это зависит от агрегата: задний или передний соответственно.

Металлическая крышка прикручена к верхней части двигателя. Гораздо реже встречается специальная модификация двигателей – оппозитник, или как его еще называют «боксер». В этом случае он занимает горизонтальное положение, а голова будет не сверху, а сбоку. Такие моторы рассматривать не будем, так как те, у кого есть средства на покупку такого автомобиля, не занимаются ручным ремонтом, а предпочитают сервис.

Итак, вверху ДВС находится клапанная крышка. Он закрепляется на голове и закрывает газораспределительный механизм. Та часть, которая находится между этой крышкой и самой толстой частью двигателя (блоком) и есть ГБЦ.

Схема ГБЦ

Схема головки блока цилиндров в разрезе.

Схема головки блока цилиндров в разрезе. Схема, состав компонентов: 1-распределительный вал, 2-нижний наконечник толкателя, 3-толкатель, 4-верхний наконечник толкателя, 5-регулировочный винт, 6-коромысло, 7-коромысло, 8-прокладка крышки, 9-крышка головки блока цилиндров , 10- болты крепления крышки, 11- вилка, 12- пружина клапана, 13- сухарь клапана, 14- стопорный болт головки блока цилиндров, 15- клапан направляющий с масляной крышкой, 16- клапан головки блока цилиндров, 17- тарельчатые клапаны, 18- головка блока в разрезе, 19 — прокладка головки, 20 — втулка. Прокладка ГБЦ Материалом ГБЦ может быть алюминий (например, ГБЦ ВАЗ 2109) или чугун (дизель).

Прокладка головки блока цилиндров

Алюминиевые головки блока цилиндров обычно являются приоритетом для производителей, поскольку они более удобны в изготовлении, обработке и ремонте. Но в некоторых дизелях используются чугунные головки, так как детонационные свойства дизельного топлива превышают прочностные характеристики алюминиевых головок, что приводит к сокращению срока службы или разрушению последних.

Также ГБЦ можно разделить на два типа: одноголовочные и одноголовочные. Первый тип имеет ряд преимуществ, в основном связанных с ремонтопригодностью, простотой и низкими затратами на обслуживание. Но большинство мировых производителей автомобилей и автокомпонентов отдают предпочтение одинарным головкам, которые тоже имеют свои преимущества. Сложность конструкции этого типа обусловлена ​​основанием распредвала (или двух распредвалов, что позволяет использовать насос-форсунку (при использовании топливной системы Common Rail) и экономить место в блоке) в самом прикладе.

Назначение головки блока цилиндров

В головке много технических отверстий и полостей, благодаря которым деталь выполняет множество различных функций:

• Со стороны капельника выполнены крепления для установки распредвала (о назначении и особенностях этого элемента читайте в отдельном обзоре). Это обеспечивает оптимальное распределение фаз газораспределения по ходу, который совершает поршень в конкретном цилиндре;
• С одной стороны ГБЦ имеет каналы для впускного и выпускного коллекторов, которые крепятся к детали с помощью гаек и шпилек;
• Имеет сквозные отверстия. Одни предназначены для удержания элемента, другие для установки впускных и выпускных клапанов. Также имеются свечные отверстия, в которые вкручиваются свечи (если двигатель дизельный, в эти отверстия вкручиваются свечи накаливания и рядом с ними делаются отверстия другого типа, для установки топливных форсунок);
• В боковой части блока цилиндров в районе верхней части каждого цилиндра выполнено углубление. В собранном двигателе эта полость представляет собой камеру, в которой воздух смешивается с топливом (модификация с непосредственным впрыском; у всех остальных вариантов двигателя ВТС образуется во впускном коллекторе, который также закреплен на головке) и происходит его сгорание запускается;
• В корпусе ГБЦ выполнены каналы для циркуляции технических жидкостей — тосола или антифриза, обеспечивающих охлаждение двигателя внутреннего сгорания и масло для смазки всех движущихся частей агрегата.

Материал изготовления головки блока цилиндров

Большинство старых двигателей были изготовлены из чугуна. Материал обладает высокой прочностью и устойчивостью к деформации из-за перегрева. Единственный недостаток такого двигателя внутреннего сгорания – большой вес.

Для облегчения конструкции производители используют легкий алюминиевый сплав. Такой агрегат весит значительно меньше предыдущего аналога, что положительно сказывается на динамике автомобиля.

Таким двигателем будет оснащена легковая машина с современным дизайном. Исключением в этой категории являются дизельные модели, так как в каждом цилиндре такого двигателя создается очень высокое давление. Наряду с высокой температурой этот фактор создает неблагоприятные условия для использования легких сплавов, не отличающихся прочностью. В грузовом транспорте сохраняется использование чугуна для производства двигателей. Технология, применяемая в данном случае, – литье.

В чем смысл разделения цилиндров?

Конструкция с отдельными съемными цилиндрами сейчас кажется несколько необычной, но до Второй мировой войны, несмотря на нововведения Генри Форда, это была одна из самых распространенных схем. В авиадвигателях и двигателях воздушного охлаждения она сохранилась до наших дней. А у Порше 911 серии 993 «воздушный оппозитник» до 1998 года не было блока цилиндров. Так зачем разделять цилиндры?

Цилиндр в виде отдельного куска вполне удобен. Он может быть изготовлен из стали или любого другого подходящего материала, такого как бронза или чугун. Внутренняя поверхность при необходимости может быть покрыта слоем хром- или никельсодержащих сплавов, что делает ее очень твердой. А снаружи соорудить рубашку, разработанную для воздушного охлаждения. Обработка относительно компактной сборки будет точной даже на достаточно простых станках, а при хорошем расчете зажима термическая деформация будет минимальной. Можно сделать гальваническую обработку поверхности, так как деталь небольшая. Если указанный цилиндр имеет износ или другие повреждения, то его можно снять с картера и установить новый.

Есть также много минусов. Помимо более высокой цены и высоких требований к качеству монтажа двигателей с раздельными цилиндрами, серьезным недостатком является малая жесткость такой конструкции. Это означает более высокие нагрузки и износ поршневой группы. Да и совмещать «принцип разделения» с водяным охлаждением не очень удобно.

Двигатели с раздельными цилиндрами давно ушли из мейнстрима — недостатки перевесили. В середине 1930-х подобные конструкции практически не встречались в автомобильной промышленности. Разнообразные комбинированные конструкции, например, с многоцилиндровыми блоками, общим картером и головкой блока встречались в мелкосерийных роскошных автомобилях с большими двигателями (можно вспомнить почти забытую марку Delage), но в конце В 1930-е все вымерло.

Что входит в ГБЦ

О материале, из которого изготовлена ​​ГБЦ, мы уже говорили, теперь обратим внимание на конструкцию элемента. Сама головка блока цилиндров выглядит как полая крышка с множеством различных зазоров и отверстий.

Это позволяет использовать следующие детали и механизмы:

• Газораспределительный механизм. Он установлен в части между головкой блока цилиндров и клапанной крышкой. Устройство механизма включает распределительный вал, систему впускных и выпускных трактов. В каждое отверстие на входе и выходе цилиндров установлено по одному клапану (их количество на цилиндр зависит от типа ГРМ, что более подробно описано в обзоре конструкции распределительных валов). Это устройство обеспечивает равномерное распределение фаз подачи ВТС и отведение выхлопных газов по тактам 4-тактного двигателя, которые осуществляются открытием и закрытием клапанов. Для правильной работы механизма в конструкции головки предусмотрены специальные опорные узлы, куда устанавливаются подшипники распредвала (один или несколько);
• Прокладки ГБЦ. Этот материал предназначен для обеспечения герметичности соединения двух элементов (как выполнить ремонт замена прокладочного материала описано в отдельной статье);
• Технические каналы. Охлаждающий контур частично проходит через головку блока цилиндров (о системе охлаждения двигателя читайте здесь) и отдельно через смазку ДВС (эта система описана здесь);
• Сбоку на корпусе ГБЦ имеются каналы для впускного и выпускного коллекторов.

Место крепления газораспределительного механизма еще называют постелей распредвала. Он устанавливается в соответствующие разъемы моторной головки.

Цилиндры и хонингование

Рабочие валки могут быть выполнены непосредственно в составе блока, либо могут использоваться втулки. На поверхность цилиндров нанесен специальный никель-кремниевый сплав никасил. Это очень прочный материал, защищающий поршневые кольца от трения. Поверхность отполирована до зеркального блеска, чтобы свести к минимуму трение в условиях недостатка масла.

Каменный цилиндр

Хонингование используется для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндров. Хон наносится специальным инструментом с абразивной головкой и брусками. В результате на поверхности образуется гравированная сетка. Масло лучше удерживается в его канавках. На внутренних стенках при заточке образуется масляная пленка, в результате чего значительно снижается трение и увеличивается срок службы деталей. Шлифовка обычно выполняется при расточке двигателя или замене вкладышей.

Клапанная крышка

Клапанная крышка закрывает головку блока цилиндров и газораспределительный механизм. Он крепится к голове с помощью болтов. Между головкой и колпачком также устанавливается прокладка для прочного и герметичного соединения. Это необходимо для того, чтобы масло не вытекало во время работы и в него не попадала грязь и пыль. Также на крышке есть маслозаливная горловина.

Клапанная крышка Шевроле Лачетти

Раньше крышки изготавливались из стали, но в современных двигателях предпочтение отдается алюминию или пластику. Это снижает уровень шума, повышает надежность и доступность детали.

Блок цилиндров и головка блока цилиндров составляют основу двигателя. Многое зависит от материалов и качества их изготовления. При правильном использовании и своевременном уходе они прослужат долго.

Система охлаждения блока цилиндров

Блок цилиндров помимо кривошипно-шатунного механизма включает рубашку охлаждения.

Он служит для циркуляции охлаждающей жидкости, то есть для отвода тепловой энергии от двигателя.

Это обеспечивает поддержание оптимальной рабочей температуры двигателя внутреннего сгорания. Рубашка охлаждения разрезается внутри блока цилиндров специальным инструментом.

Во избежание засорения и закоксовывания охлаждающую жидкость необходимо менять через определенное время, в соответствии с нормативно-технической документацией по эксплуатации автомобиля.

Он составляется производителем.

Какие бывают головки

Существует несколько типов моторных головок:

• Для верхних клапанов – чаще всего используются в современных автомобилях. Такое устройство максимально упрощает ремонт агрегата или его настройку;
• Для нижнеклапанного расположения применяется очень редко, так как такой двигатель потребляет много топлива и не отличается экономичностью. Хотя конструкция такой головы очень проста;
• Индивидуальные для одного цилиндра – часто применяются как для силовых агрегатов вообще, так и для дизелей. Их намного проще установить или удалить.

Гильзы

Гильзы применяются на блоках из алюминиевых сплавов, так как алюминий менее устойчив к нагрузкам и жестким температурным режимам, в отличие от чугуна. Они бывают съемными и несъемными. Последние выполняются нажатием на блок. Также рукава делятся на «мокрые» и «сухие». «Мокрыми» называют рукава, непосредственно контактирующие своими стенками с теплоносителем в рубашке охлаждения агрегата. Таким образом достигается лучшее охлаждение. «Мокрые» гильзы легко заменить. Они часто используются в сельскохозяйственной технике, тракторах и другой специальной технике.

Рукава

«Сухие» гильзы чаще всего фиксируются и запрессовываются в корпус цилиндра, что обеспечивает целостность и жесткость всего блока. Но «сухие» рукава хуже отводят тепло, чем «мокрые».

О прокладке

Прокладка головки блока цилиндров является важнейшим стыком двух твердых частей двигателя и с технической точки зрения гарантировать ее герметичность достаточно сложно. Детали могут нагреваться неравномерно, прокладка склонна к короблению, края прокладки расположены в зоне горения зазора над поршнем, масляный и охлаждающий каналы проходят через одну и ту же прокладку.

Так, прокладка изготавливается из специального термостойкого материала с металлической кромкой отверстий, а в последнее время просто из многослойного тонкого листа металла. Особо снобистские конструкции обычно бывают без швов, настолько точно подогнаны поверхности.

Прокладка сжимается огромным давлением, которое создается затяжкой болтов от головки к блоку по специальной методике, как правило, до предела их упругости. Поэтому болты, как и прокладку, необходимо заменять на новые при каждой разборке. Для точного позиционирования прокладки в стыке установлены направляющие втулки.

Прокладка имеет строго регламентированную толщину в сжатом состоянии, так как от этого зависит степень сжатия двигателя. Иногда приводятся ремонтные размеры, которые необходимы, если при ремонте двигателя производилась перецентровка головки или блока.

Как правильно установить ГБЦ

Головка блока цилиндров, прокладка головки блока цилиндров и блок цилиндров).

Поскольку головка блока цилиндров имеет множество каналов для движения смазочных материалов, охлаждающих жидкостей, выхлопных газов, важнейшим условием правильной установки является надежное уплотнение в месте соединения с блоком цилиндров. Делается это путем установки специальной прокладки из армированного асбеста. Такой материал способен выдерживать высокие температуры и значительное давление рабочих жидкостей и выхлопных газов. Обратите внимание, что прокладка ГБЦ одноразовая, ее повторное использование не может гарантировать надежную герметизацию стыка с блоком цилиндров.

Идеальная посадка головки и обжатие асбестовой прокладки достигается затяжкой установочных болтов или гаек на шпильках. Учитывайте тот факт, что любые перекосы при этих операциях приведут к недостаточной герметизации соединения. Именно поэтому затяжку необходимо производить с определенным усилием, которое необходимо контролировать динамометрическим ключом. Кроме того, каждую шпильку необходимо затягивать строго в определенном порядке, нарушение которого также вызовет проблемы с недостаточной герметизацией.

При постоянной эксплуатации необходимо обращать внимание именно на прилегание головки блока цилиндров к поверхности блока цилиндров. Появление потеков масла, охлаждающей жидкости свидетельствует о ненадежной герметизации соединения. В этом случае необходимо подтянуть головку по новой.

При техническом обслуживании обязательно проверяйте состояние наиболее сильно нагруженных элементов ГБЦ. Обязательно оцените состояние клапанов, распредвала, не упустите из виду целостность уплотнительных втулок.

Все работы, связанные с ремонтом ГБЦ или заменой отдельных ее механизмов, можно провести самостоятельно только при наличии соответствующего опыта. Помните, любая небрежность и несоблюдение технологии установки приведет к более серьезной поломке двигателя. Да и стоимость такого ремонта будет значительно выше. Поэтому ремонт ГБЦ доверяйте только профессиональному автослесарю с опытом и соответствующим оборудованием.

Техобслуживание и диагностика ГБЦ

Для правильной работы ДВС (а без ГБЦ он работать не будет) каждый автолюбитель должен соблюдать правила обслуживания автомобиля. Также немаловажным фактором является соблюдение норм температурного режима двигателя внутреннего сгорания. Работа двигателя всегда связана с высокими температурами и значительным давлением.

Современные модификации выполнены из материала, способного деформироваться под большим давлением, если двигатель внутреннего сгорания перегреется. Подробнее о нормальных температурах читайте здесь .

Расточка и гильзовка блока цилиндров

После появления дефектов и износа стенок применяется цилиндрическое сверление. Со стенок снимается металл определенной толщины, а затем устанавливаются другие ремонтные поршни и кольца под новый размер. Количество перфораций ограничено, так как объем постепенно увеличивается, а сила уменьшается.

После максимального количества перфораций используется гильза. Это сложный процесс, который можно осуществить только с помощью специального оборудования. «Мокрые» гильзы гораздо легче менять даже в полевых условиях. Если устанавливаются «сухие» гильзы или это чугунный блок, то он сверлится под новые гильзы, которые запрессовываются с высокой точностью. Сам блок прогревается до 150-200 градусов, а новая втулка охлаждается. Таким образом достигается максимально плотное и точное прилегание.

Правила эксплуатации, возможные неисправности и проблемы

​​​​​​​

Головка блока цилиндров является достаточно уязвимым функциональным узлом, подверженным воздействию комплекса негативных факторов. Поэтому не исключено и вполне вероятно:

1. Обрыв резьбовых соединений (под свечи или шпильки), трещины на внешней стороне корпуса. Трещины образуются из-за неграмотной затяжки креплений, а дефекты резьбы обычно оказываются скрытым заводским браком.
2. Искривление плоскости стыка, поверхностная коррозия и ослабление креплений. Возникает из-за длительной эксплуатации, перегрева двигателя, некачественной охлаждающей жидкости.
3. Образование трещин между седлами и выпадение седел клапанов. Причины – некачественное топливо, выработка ресурса оборудования, плохо отрегулированное зажигание.
4. Износ толкателя и распределительного вала.
5. Неисправные направляющие клапанов. Причина – значительный пробег, плохая смазка.

В случае газовой проходки головку обычно фрезеруют. При обрыве резьбы паруса установлен «винт», система крепления подлежит замене.

Распространение трещины между седлами способствует просачиванию отработавших газов в рубашку охлаждения и заклиниванию поршня. В этом случае головку можно заменить; по крайней мере трещины можно заварить по технологии.

Падение давления масла указывает на проблемы с распределительным валом. Диаметр постелей распределительных валов восстанавливают вставкой дюралевых или латунных втулок (как правило, в качестве развертки используется старый распредвал с фрезерованными зубьями).

Кроме того, значительная коррозия, а также повреждения от взрыва делают ремонт невозможным. Упавшее седло заменяют охлаждением в парах жидкого азота на новое, либо на аналогичное перфорированное от другой головки.

Признаки проблемы с ГБЦ в машине

Текущие работы выполняются в специализированном сервисе опытными механиками. Выполнение технического обслуживания двигателя включает в себя, но не ограничивается операциями, связанными с головкой блока цилиндров. Это регулировка клапанов, замена амортизаторов, ремонт распредвала, замена и регулировка свечей зажигания и т.д.

Снятие ГБЦ для ремонта предполагает множество дополнительных операций. Сюда входит замена прокладки, снятие и установка регулятора распределения и его последующая регулировка, регулировка зазоров клапанов и т.д.

Нарушение целостности прокладки можно определить по следующим признакам:

• беловатый цвет выхлопных газов;
• большой расход моторного масла;
• эмульсия в моторном масле, особенно заметная на щупе холодного двигателя;
• изменение цвета и пузырение охлаждающей жидкости после попадания масла;
• течь масла или антифриза в месте соединения ГБЦ и блока цилиндров;
• быстрое падение уровня охлаждающей жидкости.

Неисправности головки блока цилиндров

Поскольку головка двигателя является лишь частью его конструкции, поломки обычно связаны не с самой деталью, а с механизмами и элементами, которые на ней установлены.

Чаще всего ГБЦ снимают при ремонте в том случае, если пробита прокладка ГБЦ. На первый взгляд замена кажется простой процедурой, на самом деле эта процедура имеет несколько тонкостей, которые могут удорожить ремонт. Как правильно менять материал прокладки, был посвящен отдельный обзор .

Самым серьезным повреждением является образование трещин на корпусе. Помимо перечисленных неисправностей, многие автослесари, говоря о ремонте головки, имеют в виду следующие ремонтные работы:

• Нить паруса порвалась;
• Элементы постели распредвала изношены;
• Износ седла клапана.

Многие поломки устраняются установкой ремонтных деталей. Однако если образовалась трещина или дырка, то голову редко пытаются отремонтировать, просто меняют на новую. Но даже в сложных случаях некоторым удается восстановить сломанную деталь. Следующее видео является примером этого:

Ремонт ГБЦ правильная сварка заварка трещин и окон на примере Opel Askona TIG сварка ГБЦ Смотреть это видео на YouTube

Так что, хотя на первый взгляд ничего не может сломаться по голове, проблемы все же могут возникнуть. И если водитель столкнется с подобной проблемой, ему придется потратиться на дорогостоящий ремонт. Чтобы этого не произошло, машина должна эксплуатироваться в мягком режиме, а силовой агрегат не перегреваться.

Выпадение седла впускного клапана в процессе эксплуатации.

Последствия — Разрушение ГБЦ, элементов распределителя и ЦПГ, как следствие — отказ двигателя.

Причины — Нарушение позиционирования посадочных мест в ГБЦ, так как не выдерживается диаметр посадочного места.

Нарушение герметичности посадки впускных и выпускных клапанов на фаску седел

Снижение параметров компрессии, затрудненный запуск двигателя, потеря мощности

Нарушение формообразования уплотнения направляющих поверхностей седла клапана, так как не выдерживаются геометрические параметры стенки седла под седлом относительно оси отверстий под клапаны

Нарушение герметичности в соединении седел с головкой блока цилиндров

Нарушение теплоотвода, разрушение элементов ГРМ и ЦПГ, в результате отказа двигателя

Неплотная посадка седел в ГБЦ, шероховатость стенок и торца отверстия под седло клапана, параметры перпендикулярности и биения относительно торца отверстия под седло клапана не выдержаны

Нарушение герметичности по прессовой посадке (в соединении с головкой блока цилиндров) направляющих втулок впускных и выпускных клапанов

Сниженные параметры компрессии, затрудненный запуск двигателя, повышенный расход масла

Расположение отверстий под направляющие клапанов не обеспечивает герметичности соединения направляющих втулок с головкой блока цилиндров

Прорыв газов через уплотнение газового стыка (в соединении головка блока цилиндров – уплотнительная прокладка – блок цилиндров)

Нарушение рабочего процесса в цилиндре, в результате нестабильной работы двигателя, потери мощности, повышенного шума, нарушения требований Правил ЕЭК ООН №51 и №49

Геометрия запальной нижней поверхности ГБЦ не обеспечивает герметичности в газовом стыке

Развитие неплоскостности нижней части ГБЦ под действием газовых сил в процессе эксплуатации: минимальный запас прочности ГБЦ не обеспечивает достаточной жесткости при удельной нагрузке газовых сил

Недостаточная жесткость мест сопряжения с опорным буртом гильз цилиндров

Нарушение герметичности в соединении головка блока – уплотнительная прокладка – блок (по штанговым полостям и отверстиям слива масла)

Утечка масла, нарушение требований Правил ЕЭК ООН №49

Течь уплотнения из-за недостаточной жесткости (как следствие, деформации) головки блока цилиндров.

Нарушение герметичности в соединении головка – уплотнительная прокладка – выпускной коллектор

Повышение шума

Допуск на плоскостность контактной поверхности головки блока цилиндров под прокладкой выпускного коллектора не соблюдается

Очистка поверхности под прокладкой выпускного коллектора не обеспечивает герметичность прокладки

Нарушение герметичности уплотнения в соединении клапанной крышки с головкой блока цилиндров

Повышенный расход моторного масла

Очистка контактной поверхности ГБЦ под прокладкой не гарантирует герметичности в соединении

Недостаточное количество точек крепления клапанной крышки к головке блока цилиндров

Проблема – Неполное сгорание подаваемого форсункой топлива

Потеря мощности двигателя

Энергетические параметры впускного канала (вихревой момент) не обеспечивают максимальное сгорание топлива.

Нарушение герметичности в соединении головки – уплотнительная прокладка – воздушный коллектор

Нарушение динамических характеристик газа — неполное сгорание топлива

Геометрические параметры поверхности прилегания головки блока к воздухосборнику не обеспечивают герметичности в соединении с воздухосборником

Особенности сборки двигателя после ремонта головки

Необходимую жесткость в голове обеспечивает силовой каркас. Он состоит из вертикальных бобышек с отверстиями под болты и основной опорной плиты, расположенной внизу.

При заводской сборке недопустимый перекос головки цилиндров предотвращается строгой последовательностью затяжки болтов или шпилек с определенными моментами затяжки. Поэтому после любого ремонта ГБЦ важно соблюдать эти строгие правила. Так как любой перекос нарушает герметичность соединения и приводит к повреждению прокладки или повреждению головки, которую впоследствии необходимо менять.

Если при проверке двигателя после установки ГБЦ обнаружены пятна масла или охлаждающей жидкости, это свидетельствует о неправильной затяжке болтов и нарушении герметичности системы.

В свою очередь затяжка винтов осуществляется с помощью динамометрического ключа, контролирующего этот процесс.

Каждая шпилька, каждый болт должны быть затянуты в строгом порядке и с контролем затяжки. Также момент затяжки для разных моделей двигателей может различаться. Эти данные редко встречаются в руководстве по эксплуатации, но обязательно будут в руководстве по ремонту конкретного двигателя.

Вопросы и ответы:

Как устроены головки блока цилиндров? Это цельная отливка из алюминиевого сплава или легированного чугуна. Низ ГБЦ немного расширен для большего контакта с блоком. Внутри ГБЦ сделаны необходимые прорези и упоры для установки необходимых деталей.

Где находится головка блока цилиндров? Этот элемент силового агрегата располагается над блоком цилиндров. Свечи зажигания ввинчиваются в головку, а на многих современных автомобилях — и топливные форсунки.

Какие запчасти нужны для ремонта ГБЦ? Это зависит от характера неисправности. Если повреждена сама головка, то нужно найти новую. Для замены конкретной детали, например, клапанов, распределительных валов и т д., необходимо приобрести для них замену.

«Алюминиевые» двигатели и их преимущества

Использование современных технологий в производстве позволяет делать легкие «алюминиевые» двигатели, у которых блок цилиндров не имеет чугунных гильз. На рабочих поверхностях цилиндров в алюминиевых блоках электролитическим путем создается повышенное содержание кремния, а затем производится химическое травление цилиндров для создания на рабочей поверхности цилиндров износостойкой пористой пленки из чистого кремния смазка хорошо.

Рабочие поверхности цилиндров современных алюминиевых блоков цилиндров можно покрывать с помощью плазменного напыления. Порошок, напыляемый на стенки цилиндра, подается через плазмотрон. Газ для создания плазмы проходит через распылитель и воспламеняется электрической дугой. При этом температура газа повышается примерно до 11700°С и переходит в плазменное состояние. Частицы порошка в расплавленном состоянии заполняют неровности поверхности цилиндра. Когда частицы затвердевают, они надежно прикрепляются к стенкам цилиндра. Кроме того, внутри напыленного слоя возникают сжимающие напряжения, что дополнительно усиливает связь между металлом цилиндра и напыленным слоем.

После напыления, как и в случае с традиционными баллонами, проводится воронение, однако в этом случае риски из-за воронения не столь глубоки. Появляется очень однородная внешняя поверхность с небольшими впадинами (микрополостями), в которых находится масло. Каждая микролунка не связана с другими микролунками, в отличие от хонингования чугунных гильз. Когда поршневое кольцо проходит над микроуглублением, в микроуглублении создается давление, которое воздействует на поршневое кольцо. В результате поршневое кольцо плавает на масляной подушке, обеспечивая гидродинамическую смазку. В результате значительно снижаются потери на трение и износ.

Преимуществами данного способа изготовления баллонов по сравнению с обычными являются:

• снижение веса по сравнению с гильзами цилиндров
• уменьшение габаритов двигателя по сравнению с чугунным блоком цилиндров за счет сужения перемычек между цилиндрами
• увеличенный срок службы цилиндра благодаря износостойкому покрытию плазменным напылением

Рис. Схема футеровки стенок цилиндра плазмотроном: 1 — плазменная струя с напыляемым порошком; 2 — плазмотрон; 3 — рабочая поверхность цилиндра