Головка блока цилиндров двигателя: всё про неё здесь

Конструкция головки блока цилиндров и ее основные детали

Головка блока цилиндров закрывает цилиндры сверху. Она крепится к блоку мощными болтами или шпильками. Поскольку площадь у посадочной плоскости головки довольно велика, то, чтобы избежать деформации при креплении к блоку, каждое резьбовое соединение затягивается в определенной последовательности и с определенным моментом усилия. Последовательность и момент затяжки болтов или гаек определяется для каждого двигателя индивидуально, поскольку конструктивные решения ГБЦ может иметь разные.

Видеоролик о головке блока цилиндров

Раньше головки отливались исключительно из чугуна, теперь же на смену ему пришли легкие алюминиевые сплавы. В полной мере отказаться от чугунных головок получается не всегда. Это связано с тем, что головки двигателей, работающих в тяжелых температурных режимах, могут подвергаться термоусадке и деформации, а чугун способен противостоять этому лучше. Тем не менее, с приходом новых материалов и развитием металлургии, чугун потихоньку отходит на покой.

В рядных двигателях головка имеет общий корпус для всех цилиндров, а в моторах с V-образным расположением цилиндров для каждого ряда предусмотрена своя головка. Для максимального уплотнения в месте прилегания ГБЦ к блоку цилиндров используется прокладка непростой конструкции. Она выполнена из армированного асбеста, способного выдерживать высокие температуры и высокое давление, обеспечивая при этом герметичность каналов системы охлаждения, маслопровода, и в первую очередь, герметичность камеры сгорания.

Сегодня большинство ГБЦ делается из легких алюминиевых сплавов

Таким образом, можно выделить основные механизмы и детали головки блока цилиндров:

• Картер, или корпус головки блока, в котором размещены все механизмы, каналы системы охлаждения, маслопровод и камера сгорания.
• Отверстия с резьбой или посадочной плоскостью для монтажа свечей зажигания или форсунок.
• Прокладка головки блока.
• Камера сгорания, в которой происходит воспламенение рабочей смеси.
• Газораспределительный механизм.
• Привод газораспределительного механизма.
• Посадочные плоскости и резьбовые крепления для впускного и выпускного коллектора.

К несъемным деталям головки блока относят седла клапанов, которые необходимы для обеспечения герметичности газораспределительного механизма (ГРМ) и направляющие втулки клапанов. Эти детали впрессовываются в картер головки блока «на горячую», и подлежат замене только при использовании специального инструмента и термического оборудования. В гаражных условиях не рекомендуется проводить замену седел клапанов и направляющих втулок, поскольку вследствие неравномерного прогрева головки она может изменить свою геометрию, нарушится плоскость прилегания к блоку цилиндров, и ГБЦ придет в негодность или же будут необходимы серьезные восстановительные работы.

Правильная эксплуатация

Важно после ремонта или диагностики корректно повести сборку всех элементов головки, так как даже неверно зафиксированная деталь на блоке цилиндров способна деформироваться в процессе работы. В определенных ситуациях без демонтажа ГБЦ не удастся обойтись:

1. расточка цилиндров блока;
2. проблема с клапанами, при которой потребуется их замена или ремонт;
3. проведение опрессовки клапанных втулок либо седел;
4. потеря геометрических параметров поверхности сопряжения;
5. прокладка пробита (потеряла герметичность);
6. необходимость устранения микротещин.

Благодаря тому, что автомобилисту виден момент достижения необходимого усилия, обеспечивается достаточный натяг резьбы и не срываются витки. Категорически не допускается применять дополнительного наращивания ключей при завинчивании

Также важно соблюдать очередность при закручивании гаек на шпильках

Регулировка клапанов

Таким образом, ГБЦ необходима для контроля поступления топлива в камеры сгорания, обеспечения сгорания горючей смеси, контроля, а также распределения потоков газов. От точности регулировки отдельных механизмов «головы» зависит мощность, стабильность и устойчивость работы дизельного мотора. Эта конструктивная часть выполняет и некоторые вспомогательные функции, например, сверху ГБЦ есть крышка, которая служит в качестве защиты. Обслуживание головки блока сводится к регулировке клапанов. Известно, что в процессе работы по причине высокой рабочей температуры и нагрева происходит увеличение размеров деталей.

Это приводит к изменению расстояния между распредвалом и толкателем клапана. Для нормальной работы дизеля необходим тепловой зазор определенной величины. Он обеспечивает оптимальное время закрытия и открытия клапанов, плюс сохраняет герметичность в закрытом состоянии. Ознакомиться с рекомендуемыми значениями можно в инструкции по эксплуатации автомобилем. Для каждого двигателя производитель устанавливает фиксированное значение оптимальной величины зазоров. Там же приводятся рекомендации по периодичности обслуживания силового агрегата.

Материал изготовления головки блока цилиндров

Большинство старых двигателей изготавливались из чугуна. Материал обладает высокой прочностью и устойчивостью к деформациям из-за перегрева. Единственный недостаток такого ДВС – большой вес.

С целью облегчения конструкции производители применяют облегченный сплав алюминия. Такой агрегат весит намного меньше предыдущего аналога, что положительно сказывается на динамике транспортного средства.

Легковой автомобиль в современном исполнении будет оснащен именно таким мотором. Исключением в данной категории являются дизельные модели, так как в каждом цилиндре такого мотора создается очень высокое давление. В совокупности с высокой температурой этот фактор создает неблагоприятные условия для использования легких сплавов, не отличающихся своей прочностью. В грузовом транспорте же остается применение чугуна для производства двигателей. Технология, которая используется в этом случае – литье.

В каких случаях необходима шлифовка ГБЦ?

Ни для кого не секрет, что все без исключения компоненты ГБЦ находятся в тесном взаимодействии относительно друг друга. Соответственно, если из строя выходит один элемент, то это может стать причиной поломки и других компонентов либо же привести к серьезному дефекту узла. Например, если в прокладке ГБЦ появились пробоины, то в результате этого может произойти утечка моторной жидкости. Соответственно, ремонтные работы станут причиной необходимости не только замены самой прокладки, но и поиска причин, в результате которых прокладка была пробита.

В данном случае причина может заключаться даже в небольшом перегреве двигателя или случайном попадании влаги. Тем не менее, вся ГБЦ в данном случае подвергнется диагностике. На практике обычно прокладка пробивается в том случае, когда произошли нарушения в работе блока цилиндров, в частности, сопряжение между ГБЦ и самом блоком. В таких случаях необходима фрезеровка ГБЦ. Можно ли это сделать вручную своими руками и какой понадобится станок, вы узнаете далее.

Станок, предназначенный для ремонта и фрезеровки головки блока цилиндров

Но сначала разберемся в истинных причинах, которые требуют такого серьезного вмешательства. В первую очередь, фрезеровка осуществляется в том случае, чтобы довести до необходимых стандартов привалочную плоскость головки, сопрягающейся с плоскостью БЦ.

Следует отметить, что данный процесс необходимо осуществлять в нескольких случаях:

1. Если вы решили протюнинговать двигатель. Такой вариант является не особо актуальным среди отечественных водителей, скорее – среди отдельных личностей. В данном случае шлифовка ГБЦ подразумевает уменьшение ее высоты, а это, в свою очередь, необходимо для увеличения степени сжатия. Однако, следует отметить, что это было актуально, когда качественное топливо было трудно достать, соответственно, многие автомобилисты прибегали к такому решению. На сегодняшний же день данный вариант является актуальным исключительно для тех, кто хочет изменить параметры своего мотора.
2. Второй случай – это необходимость фрезеровки узла при проведении каких-либо ремонтных работ с головкой блока. Имеются в виду практически все работы, начиная от замены уплотнительной прокладки и заканчивая ремонтом или заменой распределительных валов. Мы не рекомендуем уделять время только тем работам, ради которых был осуществлен демонтаж ГБЦ. Поскольку лучше вручную своими руками сделать все сразу и потратить немного больше времени, чем впоследствии опять решать данную проблему.

Распространенные ошибки

Несмотря на то, что автопроизводители четко указывают порядок и нюансы затяжки ГБЦ, многие автолюбители допускают ошибки при сборке мотора. Самыми распространенными из них являются:

• Заливка масла в крепежные отверстия для смазки резьбы (жидкость несжимаема, поэтому залитое масло не даст нормально затянуть головку);
• Перетяжка (превышение усилий при затягивании приводит к повреждениям ГБЦ и самих крепежных элементов);
• Применение поврежденных или несоответствующих ключей (возможен срыв граней головок болтов, после чего нормально затянуть или выкрутить их будет проблематично);
• Использование на замену неподходящих болтов (крепежи с разных двигателей могут отличаться по длине, межвитковому расстоянию резьбы, высотой и диаметром головки);

Чтобы в дальнейшем проблем не возникло, следует использовать только крепежные элементы, предназначенные для конкретного двигателя и полностью соблюдать условия выполнения работ.

Разборка и снятие головки блока цилиндров.

Для начала необходимо определить техническое состояние головки блока цилиндров, после чего ее снимают с двигателя.

Существуют операции, которые можно проводить без снятия головки блока цилиндров, такие как: замена уплотнений, маслосъемных колпачков. Для проведения профессионального ремонта головки блока цилиндров необходимо использовать набор, состоящий из: прокладок, сальников и т.д.

Перед снятием головки блока цилиндров обязательно не забудьте проверить положение коленчатого вала и распределительного вала по меткам. При проведении ремонта на двигателях отечественного производства такая операция не является обязательной, что нельзя сказать про двигатели иностранного производства, где необходимо придерживаться наивысшей точности с нанесением дополнительных меток. Подробнее о технологии снятия головки блока цилиндров можно узнать в руководстве по эксплуатации и ремонту автомобилей для конкретных моделей.

Общие приемы, которые используются при снятии головки блока цилиндров

— При отвертывании болтов крепления головки блока цилиндров, необходимо ослабить их на пол или один оборот (операция проводится с середины в стороны), после чего болты выворачиваются полностью (эти операции позволяют избежать коробления головки во время откручивания болтов из-за неравномерности усилий, возникающих в процессе отворачивания);

— Если болты головки блока цилиндров имеют шлицы, обязательно очистите их от нагара (такая предусмотрительность поможет вам правильно надеть ключ на болт и не приведет к срыву ключа).

— Проследите за схемой вакуумных соединений, если такой схемы у вас нету зарисуйте ее, во избежание ошибок при сборке.

— После разборки головки блока необходимо разобрать и вынуть клапаны и заменить прокладки коллекторов.

— Снять пружины клапанов (для снятия пружин клапанов используют рычажные приспособления).

Для разборки головки блока можно приобрести автоматизированный стенд, но цена такого стенда будет очень высока, поэтому можно воспользоваться съемниками ВАЗ, которые часто подходят для разных иностранных автомобилей.

Есть и другие способы например, сильным ударом молотка ударить по тарелке пружины клапана через стальную трубу, что приведет к повреждению стержня клапана и образования на нем осечек, как раз в том месте, где ходит масляный колпачок.

После разборки головка блока цилиндров подвергается полной очистке и вымывается, старые прокладки удаляются. Затем проводят дефектацию головки блока цилиндров, чтобы определить объем предстоящих работ. Для этого с помощью специальных инструментов выполним некоторые измерения.

Дефектация головки блока цилиндров

Для проверки технического состояния головки блока цилиндров необходимо использовать набор измерительных инструментов.

Контроль размеров и параметров головки блока цилиндров

1. С помощью специальной лекальной линейки и набора щупов проводим замеры нижней плоскости головки блока цилиндров. Максимальная допустимая толщина щупа должна быть в пределах 0,05-0,06 мм.
2. С помощью микрометра измеряют износ опорных шеек кулачкового вала и его подшипников.
3. С помощью нутромера замеряют диаметры шеек. Зазор в подшипнике не должен превышать 0,10 мм., (если на контролируемой поверхности обнаруживаются  риски, царапины, задиры распределительный вал подлежит замене и головка блока ремонту).
4. С помощью микрометра замеряют диаметр стержня клапана в верхней и нижней части. Износ стержня верхней и нижней части  не должен превышать 0,02-0,03 мм. Если износ составляет больше 0,02-0,03 мм. клапан подлежит замене.
5. Направляющие втулки замеряют нутромером (зазор не должен превышать 0,07-0,08 мм.). Если зазор находится в больших пределах, направляющие втулки меняют или ремонтируют.
6. Далее визуально определяем износ седел клапанов, толкателей, рычагов, коромысел, кулачков и других частей головки блока цилиндров.
7. Осмотреть головку блока цилиндров на различные дефекты, типа трещин и нагара.

Если трещина в камере сгорания, или ее стенки повреждены, то головка проверяется на герметичность. Для проверки головки блока на герметичность используют специальные – опрессовки.

1. Если обнаружена трещина головки блока цилиндров  ее необходимо купить и заменить или отремонтировать.

Ремонт трещин головки блока цилиндров это сложная процедура, которая требует совершенных и дорогих ремонтных технологий. Поэтому, если вы любитель надежности, лучше купите и замените головку блока цилиндров.

Решать вам.

Ремонт головки блока цилиндров стоимость 50-400 долларов.

Стоимость головки блока цилиндров двигателя: 200-2000 долларов.

Прокладка, клапан и другие детали ГБЦ

А теперь разберём устройство головки блока цилиндров. Несмотря на то, что её конструкция значительно различается в различных моделях двигателей, есть общие черты, присущие большинству современных ГБЦ в автомобиле. Поэтому, говоря о конструкции, можно выделить общие узлы, которые можно найти почти всегда.

Корпус крышки блока цилиндров

Главная часть ГБЦ – это её корпус. Как правило, он цельнолитой и изготавливается:

• из чугуна – в основном на старых моделях двигателей;
• сплава на основе алюминия.

Опыт показывает, что чугунная крышка головки блока цилиндров надёжнее в экстремальных условиях эксплуатации (жара, либо, напротив, чрезмерный холод, работа на повышенных оборотах и т. д.), но сплавная легче и обладает большей теплопроводностью – и, значит, двигатель медленнее перегревается. Из-за этого сейчас чугунные ГБЦ в основном применяют на дизелях для мощной спецтехники, а на карбюраторных моторах применяются в основном сплавные.

Именно на корпусе крепятся все остальные узлы, которые содержит голова двигателя.

Крышка

Крышка ГБЦ, по большому счёту, является декоративной деталью, однако и у неё есть свои полезные функции:

• Она защищает ГБЦ от загрязнений, которые могли бы помешать работе механизмов во время езды.
• Она препятствует разбрызгиванию масла на другие узлы моторного отсека в автомобиле.

Клапаны и связанные с ними детали

Клапана головки блока цилиндров предназначены для того, чтобы управлять газовыми потоками, возникающими при работе двигателя. Они подают топливную смесь в камеры, где происходит сгорание, а затем выпускают отработанные газы на удаление из двигателя. Каждый клапан состоит из следующих деталей:

• Седло – непосредственно место, где клапан крепится к узлу двигателя.
• Игла – непосредственно узел, открывающий и закрывающий отверстие для потока газов.
• Пружина – возвращает иглу клапана на место по завершении цикла.

Работой клапанов управляет расположенный в головке распредвал. С помощью кулачков (элементов вращения особой формы) он при вращении открывает и закрывает клапаны. В двигателях используются два основных типа работы вала:

1. Одновальная схема (SOHC) – есть один вал, который управляет всеми четырьмя комплектами клапанов для цилиндров.
2. Двухвальная (DOHC) – два сопряжённых вала, из которых один регулирует работу клапанов впуска, а второй – выпуска.

Распредвал приводится в действие с помощью ремня ГРМ. Источником движения для него служит коленчатый вал (коленвал), который, в свою очередь, приводят в движение поршни двигателя во время взрывов топливной смеси. Таким образом в двигателе осуществляется саморегуляция.

Свечи зажигания

Для того, чтобы воспламенить топливную смесь, используются свечи. Они представляют собой электроды, на которые подаётся напряжение от электросистемы автомобиля. Высоковольтный разряд поджигает смесь бензина с воздухом, и выделившаяся энергия толкает поршень. С поршня же, в свою очередь, кинетическая энергия подаётся на коленвал – и, в конечном итоге, за счёт его вращения обеспечивается работа как двигателя, так и иных агрегатов автомобиля.

Прокладка

Отдельно нужно упомянуть прокладку, с помощью которой обеспечивается герметизация рабочего объёма двигателя, а ГБЦ объединяется с корпусом мотора. Несмотря на свою внешнюю простоту, прокладка является сложным техническим изделием, обеспечивающим как герметичность, так и механическую прочность узла. Как правило, её изготавливают из сталеасбеста – композитного материала, сочетающего стальную основу и жаропрочный асбест.

В том же случае, когда прокладка приходит в негодность, сначала падает компрессия (а заодно – и мощность мотора), затем двигатель начинает работать с перебоями. В итоге дело может кончиться полным выходом из строя всего блока. Именно поэтому каждый автомобилист должен тщательно следить за сохранностью прокладки.

Что случается при неисправностях ГБЦ?

Описывать все нюансы этого вопроса мы не будем, поскольку эта тема для отдельной статьи, но основные проблемы, связанные с неполадками ГБЦ, мы все же затронем. При пробое прокладки или самой головки можно наблюдать следующие явления:

В этот раз мы разберем двигатель автомобиля. Он включает в себя несколько основных составляющих узлов. Они важны все, каждый по-своему. Давайте рассмотрим более подробно один из основных составляющих узлов двигателя – головка блока цилиндров двигателя.

ГБЦ (головка блока цилиндров)
, по сути, является крышкой, которая закрывает блок цилиндров

А внутреннее устройство, которое имеет головка двигателя, говорит о важности этого элемента в работе двигателя. Поэтому давайте поподробнее разберем, что она из себя представляет

Что собой представляет головка блока цилиндров?

Головка блока отливается либо из легированного чугуна, либо из алюминиевого сплава. После процесса литья, головка блока цилиндров подвергается искусственному старению по определенной технологии, для снятия остаточного напряжения. Для однорядного двигателя предусмотрена общая ГБЦ. Для V-образных двигателей ГБЦ отдельная для каждого ряда цилиндров. Конструктивно нижняя плоскость ГБЦ выполняется чуть шире, для более надежного уплотнения с блоком цилиндров. Помимо этого, для уплотнения места соединения ГБЦ и блока применяются прокладки головки блока цилиндров.

Монтаж и крепление ГБЦ с блоком происходит посредством направляющих шпилек и болтов крепления головки. Крепление ГБЦ – процедура ответственная и выполняется, применительно к каждой модели двигателей в соответствии с мануалом от производителя. Болты крепления головки блока цилиндров имеют свою последовательность затяжки и прилагаемую силу затяжки. Затяжка болтов ГБЦ производится только при помощи динамометрического ключа. Здесь не нужна сила, здесь нужна технология.

ГБЦ с нижним расположением клапанов имеет более простую конструкцию, в сравнении с ГБЦ двигателя с верхним расположением клапанов.

Задачи и устройство головки блока цилиндров

Перечисление основных узлов и систем ГБЦ, сразу же помогает понять, какие основные задачи возлагаются на головку блока в процессе эксплуатации.

• Крышка головки блока цилиндров
  выполняет защитную функцию. Кроме того, в ней размещена маслозаливная горловина для моторного масла. Уплотнение при креплении крышки к ГБЦ осуществляется при помощи резиновой прокладки многоразового использования.
• Прокладка головки блока цилиндров
  обеспечивает уплотнение в месте прилегания ГБЦ к блоку цилиндров. Эта прокладка одноразового использования. Поэтому замена прокладки ГБЦ осуществляется всегда, при ремонте или обслуживании. На прокладке экономить не стоит. Дороже обойдётся.
• Полость
  для размещения натяжителя цепи и привода распредвала находится в передней части ГБЦ.
• Резьбовые отверстия
  для свечей зажигания или форсунок предусмотрены в корпусе головки.
• Камеры сгорания
  
• Место для газораспределительного механизма
  (ГРМ).
• В верхней части ГБЦ предусмотрены места для: втулок клапанов, опорных шайб клапанных пружин и корпусов подшипников распредвала.
• Кроме того, в корпусе предусмотрены отверстия для крепления впускного и выпускного коллекторов.

При изготовлении ГБЦ в нее монтируются направляющие втулки клапанов и сёдла. Технология их монтажа заключается в том, что холодные детали вставляют в нагретый корпус головки. Таким образом, после уравнивания температур, достигается большее натяжение в соединении деталей.

Обслуживание и ремонт головки блока цилиндров

Во время эксплуатации двигателя основная задача водителя – систематически следить за тем, чтобы в месте соединения ГБЦ и блока не образовывались подтёки масла или охлаждающей жидкости

Второе важное условие нормальной эксплуатации – не допускать перегревов двигателя, иначе головку блока может повести. Ремонт ГБЦ может проводиться как без ее снятия, например, для замены маслосъёмных колпачков или регулировки клапанов

Так и со снятием головки блока для более масштабных ремонтных работ: притирка клапанов, замена направляющих втулок, удаление нагара и т.д.

Все ремонтные работы, снятие и установка головки блока цилиндров должны выполняться не по аналогии или памяти, а в строгом соответствии с требованиями производителя относительно данного типа двигателя. Успехов вам в изучении устройства головки блока цилиндров.

Головка блока цилиндров является составной и неотъемлемой частью блока цилиндров. ГБЦ крепится сверху блока цилиндров, и в принципе, выполняет ведущую роль во всем двигателе автомобиля.

Материалы головки блока цилиндров

В двигателях с внутренним образованием горючей смеси ГБЦ имеют отверстия под форсунки, а в двигателях с внешним смесееобразованием — свечи зажигания. Сама головка также имеет клапанный механизм, служащий для впуска рабочего тела (топливной смеси) в цилиндры, а также для выпуска уже отработавших газов. Все это означает, что ГБЦ эксплуатируется в условиях повышенного давления, температуры, а также при непосредственном контакте с химически агрессивной средой. Вследствие этого предъявляются высокие требования к материалам, из которых головка будет изготовлена. В автомобильной индустрии нашли применение два материала:

• Алюминий. Это довольно легкий и относительно дешевый материал. Алюминиевые сплавы обладают высокой теплопроводностью. В стенках головок из алюминия наблюдается невысокая тепловая напряженность, что позволяет им работать даже при очень высоких степенях сжатия без детонаций. Двигатели с алюминиевыми ГБЦ легче, имеют высокие экономические и мощностные показатели;
• Чугун. Выделяет серый или легированный чугун. Оба сплава отличаются высокой плотностью, а значит большой массой, но вместе с тем и высокой прочностью и жаростойкостью. Чугун вдвое тяжелее алюминия и при этом подвержен коррозии. Наиболее широкое применение чугунные ГБЦ находят в транспорте тракторного типа, хотя в легковых автомобилях чугунные детали тоже применяются.

Запчасти на hafei princip

Жидкость омывателя лобового стекла 1.6 DA476Q В отдельных случаях высокую теплопроводность алюминия пытаются комбинировать с жаростойкостью чугуна. Например, в дизельных двигателях с воздушных охлаждением. В них основание ГБЦ и выпускных клапанов выполняется из чугуна, после чего заливаются алюминиевым сплавом. Такие двигатели имеют хороший теплоотвод, а имеющаяся головка блока цилиндров меньше деформируется при чередовании нагрева и охлаждения. В случае форсированного дизеля, работающего в условиях высокой тепловой напряженности, ГБЦ изготавливают с применением алюминиевых сплавов.